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流动优化叶片泵


技术摘要:
本发明涉及一种用于输送液体(尤其是粘稠的油)叶片泵,包括:转子(2),其具有其中容纳可滑动叶片(3)的滑动槽(23)并且可相对于转子半径(r)缩进;泵壳体(1),其具有容纳转子(2)的泵室(10);及入口(5)和出口(6),所述入口(5)和出口(6)至少朝向转子(2)的端侧开放而进入泵室(  全部
背景技术:
与离心泵相反,旋转式容积泵(如叶片泵)原则上发生压力脉动,其是在泵轴的一 次旋转期间从进料和排料循环的顺序中产生。该脉动与泵的初始压力与在正在从入口被输 送进入叶片室和从叶片室中被输送到出口的流动的负载变化期间和流动特性有关,并且也 与同时闭合的叶片的内部压力有关。一般来说,在液压系统的密闭空间或回路中的脉动压 力导致一些问题,诸如密封点的耐久性下降或者产生带可感知共振的噪声。 现有技术公开了具有旨在减小脉动的不同特定几何形状的叶片泵。例如, DE112015  000504  T5中描述了一种使用于车辆动力转向机构的叶片泵。泵室占据具有两个 径向抬升部的内轮廓。入口和出口布置在相对于转子和可滑动安装的阻挡叶片的端侧位 置。用作控制板的侧板在与旋转方向相反方向上朝向转子2转动的端侧上具有缺口,这允许 相对于出口的较早的、逐渐增大的开口截面。 因此,所述文件描述了被并入泵固定控制板上的静态伺服控制几何形状的实施 例。这种泵几何形状改变导致在在各工作行程中进料与排料之间叶片室的开放转变,会以 不利的方式影响泵的容积效率。 现有技术中所提到的措施旨在避免泵出口中的波动,并且用于优化地提供尽可能 恒定的来自叶片泵的输送压力,正如例如对于线性(即非旋转)液压执行器的精确激活而言 是理想的。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种泵几何形状的替代优化,这也使在叶片泵的叶片室内部 的脉动减少。 该目的是由具有权利要求1的特征的叶片泵而达成。 该用于输送液体(尤其是粘稠油)的叶片泵包括:转子,其具有将可滑动叶片容纳 于其中并且叶片可相对于转子半径而缩进的滑动槽;泵壳体,其具有包围转子的泵室,该泵 室的内轮廓包括与转子半径偏心并且/或者具有至少在转子的旋转方向上相对于转子半径 的径向抬升部的中空圆柱体;使得分别占据在两个相邻叶片之间的泵室旋转部分容积的叶 片经历基于泵室径向内轮廓的容积增大和容积减小;及在容积增大的旋转角范围内的入 口、和在容积减小的旋转角范围内的出口,入口和出口至少朝向转子的端侧开放进入泵室; 其中在转子的外周上,朝向滑动槽突出的多个径向抬升部在可缩进叶片任一侧形 成转子半径,并且在径向抬升部之间,径向凹部相对于转子半径凹进。 该叶片泵具体地其特征在于:在入口和出口朝向其开放的转子的至少一个端侧, 径向抬升部内形成有凹部。 根据本发明,首次在了叶片泵中应用了动态伺服控制几何形状,该几何形状是通 3 CN 111556928 A 说 明 书 2/6 页 过在叶片泵转子处修改旋转控制板而实现,如在如下文中的说明。 在转子径向抬升部的端侧上的凹部,在出口开口与入口开口之间的旋转角范围内 (其中旋转叶片以密闭的方式移动经过泵室),形成时间延长的、最初通到出口开口随后通 到入口开口的叶片室的空间的较大联通截面。因此,完全密闭的容积排量(即具体地密闭的 容积变化)被缩短或被省略,由此有效地减少在旋转叶片室中短期高压峰值的产生。 即使基于位于入口与出口之间的叶片室的尺寸来选择入口与出口之间的距离从 而使叶片室的密闭容积排量或容积变化的有效距离最小化,在经过转子中的端侧的叶片室 的容积闭合和容积开放的任选地同时发生的时间点,仍然存在限制叶片室内的压力增加的 小截面。 同时,基于介质的指定粘度和凹部的尺寸,在凹部的小截面处获得充分的密封效 果,从而防止在穿越叶片室期间入口与出口之间的液压短路并且抑制容积效率的下降。 根据本发明的叶片泵的有利改进方案是从属权利要求的主题。 根据本发明的一个方面,凹部在径向方向上包括至少两个相邻的径向部分,这两 个径向部分在相对于转子端侧表面的凹部深度上相互不同。因此,能够在凹部中形成不同 的功能或流动有效区域,尤其是在叶片室与入口和出口开口的密封距离方面。 根据本发明的一个方面,在转子径向方向上更向内定位的凹部的径向部包括较大 的深度,并且在转子径向方向上更向外定位的凹部的相邻径向部包括较小的深度。如将在 后面进行的说明,有较大深度的部分可以具有限压均衡通道的功能,并且有较小深度的部 分可以具有确定压力均衡的下阈值的流动阻力功能。 根据本发明的一个方面,沿转子的圆周方向,凹部或凹部的径向部的轮廓可以是 恒定的。因此,端侧凹部的流动有效功能的状况相对于转子的旋转角是中性的。 根据本发明的一个方面,凹部或凹部的径向部可以形成具有矩形、V形或U形轮廓 的凹槽。在凹部的旋转对称构造中的这种轮廓有助于简化转子的制造,例如通过在旋转工 件上机械加工出凹部。在利用烧结工艺而制造的情况下,所述截面轮廓凹部确保没有底切 的模具可以与转子的未机械加工部件轮廓分离。然而,具体地,通过选择凹部的所述截面轮 廓,可以以几何方式影响流动特性并因此适应于例如介质的粘度。 根据本发明的一个方面,进入泵室的入口的嘴部与出口的嘴部之间的距离大体上 相当于两个叶片之间的距离。因此,使叶片室的密闭空间行进的距离最小化,并且使叶片室 的有效工作距离最大化。结果,使密闭容积变化的持续时间最小化,因此空间闭合的时间点 与容积开放大体上相互一致。在这种入口和出口的嘴部的布置中,在大体上同时发生的容 积闭合和容积开放的期间,利用根据本发明的凹部的额外压力均衡效果可以抑制压力峰 值。 根据本发明的一个方面,用于产生用于液压执行器或驱动器的恒压的液压泵可以 包括根据本发明的叶片泵。如上面的说明,凹部实现叶片室中压力脉动的减小,该压力脉动 减小自身是结合黏度高于水的介质(例如液压油)而发生,并且实现闭合回路(例如液压系 统)中的消声。 根据本发明的一个方面,这种用于产生恒压的液压泵可以具有容积可变泵几何形 状,其中利用执行器可设定在转子半径与偏心中空圆柱体或泵室的径向抬升部的内轮廓之 间的距离。在各种类型的变量泵中,叶片室内部的脉动压力对使用寿命具有不利影响,因为 4 CN 111556928 A 说 明 书 3/6 页 压力脉动可以经由可调泵室壁被直接地传递至执行器以便进行泵的容积调整。因此,在泵 运行期间脉动施加对抗驱动力的恒定振动载荷,使得可调泵几何形状的轴承和执行器自身 经历振动。因为相应的运动学受到严格的密封方面的要求,并且利用振动本身与刚性几何 形状相比更快速地闭合,所以容积可调叶片泵在特定的程度上得益于用于减小叶片室内压 力脉动的创造性改进。 根据本发明的一个方面,可以将这种液压泵用作车辆液压助力转向系统中的驱动 源。 附图说明 在下文中将通过例示性实施例并参照附图对本发明进行说明,在附图中: 图1示出了根据本发明第一实施例的容积可调叶片泵的开放平面视图; 图2示出了根据本发明第一实施例的具有凹部的转子的透视图; 图3示出了根据本发明第二实施例的具有端侧凹部的转子的透视图; 图4示出了在出口与入口之间的叶片室的容积密闭期间泵室中归一化压力进程的 模拟的虚拟视图; 图5示出了导致根据图6的压力进程的归一化流量进程的模拟的虚拟视图; 图6示出了基于根据本发明的叶片泵及常规叶片泵的转子的旋转角的归一化初始 泵压的曲线图。
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