具有子回路热控制的冷却剂循环泵的制作方法
【专利说明】具有子回路热控制的冷却剂循环泵
[0001]本发明涉及一种用于围绕冷却剂循环系统，例如，汽车发动机中的冷却剂系统，循环液体冷却剂的栗送装置。该装置包括固定外壳、具有叶片的旋转叶轮以及用于旋转叶轮的旋转驱动器。循环系统包括散热器或其他主热交换器，以及包括多个子循环或子回路，以围绕附属热交换器而栗送冷却剂。
[0002]应用不排除在一个或更多的子回路中使用特殊专用栗，本发明的的优先的应用还包括，在装置所受的整个操作温度范围内，使用具有调整所有的子回路所需的冷却剂流量的能力的单栗装置，从而避免了对额外的栗的需求。
[0003]主要就用于汽车发动机冷却系统的栗，对发明进行说明。
[0004]现有的技术是从公开的美国专利文献US-6，309, 193、US-6，499，963、US-6, 887，046以及US-7，603，969发展而来。在现有技术中，冷却剂的流量是根据冷却剂的温度进行调节的。也就是说，随着冷却剂的温度的上升，栗循环冷却剂使其通过散热器的流量也会增加。
【附图说明】
[0005]下面，参照附图对本发明进行说明，其中:
[0006]图1是围绕冷却回路栗送冷却剂的栗送装置的示图；
[0007]图2是装置的另一个局部剖面图；
[0008]图2A是表示装置的部分内部组件，尤其是装置的热致动器的分段分解图；
[0009]图3是在装置的顶层进行剖面以表示装置的套筒的图1的装置的平面图；
[0010]图4是表示包含于冷却回路和子回路中的栗的回路图；
[0011]图5是表示装置的叶片的图，除了现在顶层被移走和在装置的中间层进行剖面夕卜，图5与图3相同；
[0012]图6是在图3的线6T-6T、6M-6M、6B-6B处进行剖面的图1的栗装置的正面图；
[0013]图7是栗的平面图，其中包括剖面的装置的热致动器；
[0014]图8是表示设置为控制通过套筒和叶片两者的流量的热致动器的图，包括标示为图8-0、图8-2、图8-5、图8-8的四个图；
[0015]图9是热致动器的组件的示图；
[0016]图10是表示回路和子回路之间的相互关系的致动器图表；
[0017]图11是作为冷却剂温度函数的热致动器的延伸(单位:毫米)的图；
[0018]图12是示出了作为冷却剂温度函数的涡流叶片的方向的图；
[0019]图13为包括四个标示为图13-0、图13-1、图13_2、图13_3的图，这些图中的装置的转子套筒的位置不同，这些转子套筒随着冷却剂的温度的变化而逐渐移动；
[0020]图14是表示装置的叶片组的不同位置的图，与图13 —起出现，包括标示为14-0，1，2、图14-3的两个图；
[0021]图15是进一步表示转子套筒的位置的图，与图13的那些图相似，包括四个更多的标示为图15-5、图15-6、图15-7、图15_8的图；
[0022]图16是进一步表示叶片组的位置的图，与图15 —起出现，包括四个标示为图5-5、图5-6、图5-7、图5-8的图；
[0023]图17是另一个具有一对线性套筒的栗装置的平剖面图；
[0024]图18是图17的栗的正剖面图；
[0025]图19是另一个具有两对线性套筒的栗装置的平剖面图；
[0026]图20是图19的栗的正剖面图；
[0027]图21是具有相关的热致动器的图17的套筒的示图；
[0028]图22还是另一个具有可绕径向轴转动的叶片的栗装置的正剖面图；
[0029]图23是突出表示套筒的密封方式的图22的区域的闭合；以及
[0030]图24是用于电池冷却剂流的温度控制的冷却剂循环系统的驱动图(可同图10比较)。
[0031]附图的图1至图16中描绘的栗送装置20适于包含于构成汽车发动机的冷却剂循环系统。装置20基本上为三层。顶层23中安置有控制朝向系统的几个子回路的冷却剂流的一对套筒。中间层25中安置有控制在发动机和散热器之间循环的冷却剂的主流的一组涡流叶片。底层27中安置有栗的叶轮，并且包括用于接收从叶轮栗送的冷却剂的蜗壳室90以及将冷却剂的输送到系统外并围绕系统输送冷却剂的出口。
[0032]图3是表示外部固定的定子套筒29和内转子套筒30的顶层23的剖面图。转子套筒30被安装为用于在壳体32中旋转，并且通过热单元的阻断器驱动器(下面详细描述)的驱动而旋转。热单元包括蜡元件热致动器38。热致动器38包括温度传感器，其设置为测量经过发动机出口管道40的冷却剂的温度。
[0033]在示例性装置中，壳体32与套筒29、30 —起被设置为构造和限定四个标示为41B、41H、41E、41T(图3)的子入口室41。套筒29、30上形成有相应的窗口 /孔/槽43、以及存在于它们之间且限定它们的肋45。
[0034]转子套筒30能够以开/闭的运动模式相对于定子套筒29旋转到套筒打开位置，使转子套筒30的孔43RE与定子套筒29的窗口 43SE相重合或重叠，借以使得流过因此而形成的流喉道的冷却剂能够流动。套筒30还能够旋转到套筒关闭位置，使内转子套筒30中的孔43RE与外定子套筒29中的肋45SE相重合，借以阻断冷却剂流过套筒的流动。
[0035]以子入口室41E为例，当套筒29、30处于其打开位置时，相对于子入口室41E，冷却剂从这个子入口室流过套筒并进入到子叶轮室47中。子叶轮室47为漏斗形，且与叶轮轴同轴，并且经过漏斗使冷却剂进入栗的叶轮49的中心(孔)。
[0036]图6是典型车辆的整个冷却系统的回路图。冷却了的冷却剂从栗20经由作为叶轮发动机管道50的栗出口管道进入发动机E。在正常的加热运行期间，发动机出口管道40和散热器入口管道52将热的冷却剂从发动机E输送到散热器R。发动机出口管道40按常规线路将热的冷却剂输送过栗装置的感温室54，其中，在热致动器38的部件56内部的蜡元件温度传感器浸入热的冷却剂中。
[0037]从发动机出口管道40分出一个旁路分支管道58到旁路子入口室41-B。如果套筒29、30相对于室41-B处于打开位置，则产生旁路流，以使冷却剂未经过散热器R而穿过发动机E进行再循环。如果套筒29、30相对于室41-B处于关闭位置，则不会产生旁路流，即，液流全部经过散热器。经过散热器，已经冷却了的冷却剂经由散热器栗管道60进入栗中。
[0038]被称为主散热器回路的回路包括叶轮49、叶轮发动机管道50、发动机E、发动机出口管道40、感温室54、散热器入口管道52、散热器R以及散热器栗管道60。
[0039]围绕散热器回路循环的冷却剂经过栗20的中间层25，其中，通过涡流叶片组61根据其所测量的温度调节流量。围绕主散热器回路循环的冷却剂不会流过顶层23，也不会流过套筒29、30。
[0040]当从发动机涌出的冷却剂还未升温时，即为冷/凉时，设计者设置为经过散热器的液流受到阻断，且冷却剂绕过散热器，经由旁路子叶轮室41-B及现在相对于这个室为打开的套筒29、30后，未经冷却返回发动机。设计者将通常设置为，在升温过程期间，例如当升温过程接近完成时，旁路和散热器两个同时打开。
[0041]被称为旁路子回路的回路为整个系统的四个子回路中的一个，该回路包括叶轮49、叶轮发动机管道50、发动机、发动机出口管道40、感温室54、旁路分支管道58、旁路子入口室41-B、套筒29、30以及子叶轮室47。
[0042]子回路经过栗20的顶层23，通过套筒29、30相对于特定子回路是否处于套筒29、30的打开或关闭位置，来控制这些回路中的冷却剂的流动，套筒反过来受冷却剂的温度控制。围绕子回路循环的冷却剂不会流过栗的中间层25，但是会流过顶层23，以及流过套筒29、30。
[0043]图3是栗20的中间层25的平剖面图。这里，涡流叶片61围绕与叶轮49的轴同心的圆排列。在示例中有15个叶片61 (图3中(为清楚起见)省略了 3个)。冷却剂径向向内经过叶片61之间的间隙63进入叶轮49。(叶轮49，尽管在图3的图中是可见的，但实际上是位于栗的底层27中)。
[0044]叶片61具有相应的枢轴销65，枢轴销65与壳体32中的相应的枢轴孔67啮合。因此，叶片61不能相对于壳体32进行整体移动，但是它们能够相对于壳体旋转。
[0045]叶片61还设置有相应的驱动销69。叶片致动环70被安装以在壳体32中旋转，且环70设置有相应的驱动槽72。叶片驱动销69与环70中的驱动槽72啮合。从而，当叶片致动环70旋转时，叶片不会在壳体中整体移动，但是叶片都会统一地绕其枢轴销65以叶片定向运动模式旋转。正如从图中可以看到的，叶片，响应叶片致动环70的旋转，相对于彼此统一地改变其方向。
[0046]栗装置20如此设置为，响应冷却剂温度的变化来驱动叶片致动环70旋转。如果冷却剂的温度保持不变，叶片61的定向就不会改变。因此，叶片61的定向由冷却剂的温度决定。
[0047]在叶片61定向范围的一端，当冷却剂是冷的时，叶片关闭且密封在一起，以致冷却剂受到阻断不能经过调节器入口室74流到主叶轮室76。当冷却剂少许升温，从冷变凉时，叶片61的裂纹张开，允许冷却剂流过间隙63。起初，叶片61之间的间隙63较小，并且由于间隙较小，因此流量相对较低。
[0048]当冷却剂的温度增加到温暖以上时，叶片61的几何结构使得叶片的定向的进一步改变基本上不会显著地改变叶片之间的间隙63的大小。也就是说:尽管随着冷却剂从温暖变热乃至超热叶片61继续改变其定向，但由于叶片的形状的几何结构，以致间隙63的横截面区域，即液流传输的喉道区域，现在几乎保持不变。(实际上，从叶片关闭位置经由‘同向’(液流减少)涡流范围直到中立的叶片位置，间隙63的喉道区域增加，接着经由‘反向’(液流增加)定向范围而稍微减少)。
[0049]此外，当冷却剂的温度从冷变为温热/温暖时，因为叶片之间的间隙63变大，而且‘同向“(液流减少)涡流的影响变得较小，所以冷却剂的流量增加。但是一旦冷却剂变得温暖以及较热时，间隙63的大小现在已经达到最大值。
[0050]叶片61将旋转涡流施加到从叶片涌出进入主叶轮室76，并进入叶轮49的叶片中的冷却剂流之中。如果施加的涡流的角速度的指向与叶轮的指向相同，则流量减少。如果施加的涡流的角速度的指向与叶轮的指向相反，则流量增加或增强。应该指出，在温暖温度以下，离开叶片的液流的速度矢量将旋转涡流施加到冷却剂，随着冷却剂进入叶轮的叶片，其变为与叶轮的旋转指向相同的指向，即，产生的涡流与叶轮‘同向’。
[0051]叶片61，当经受由从温暖变为非常热的冷却剂所引起的定向上的变化时，涡流的角速度的指向从与叶轮的旋转‘同向’改变到‘反向’。从而，当冷却剂为温暖时，经过叶轮的冷却剂的流量减少，而当冷却剂为非常热时流量增加。(术语‘液流减少’和‘液流增加’仅为彼此比较:随着冷却剂从凉进展到温热到温暖到热到非常热时，经过叶片的流量稳定地逐渐增加。在整个升温操作期间，冷却剂的温度通过能够被预期为在温暖和非常热之间波动，且术语‘液流减少’和‘液流增加’能够与中立的肋件相关，因此该术语是更有意义的。这些术语的论述还会出现在该说明书的其他地方。)
[0052]装置的热