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混流式叶轮可提高效率

2019-04-08 11:13:31 编辑: 来源:

密歇根州埃斯卡纳巴 -热效率影响发动机的总体输出,燃油经济性和寿命。然而,冷却系统技术没有跟上发动机的发展和电子控制的进步。毕竟,与最新的排放驱动的柴油,汽车,混合动力和燃料电池发动机相比,基于熔蜡的恒温器和滑轮驱动的水泵几乎没有改变。因此,在水泵供应商Engineered Machined Products Inc.开始着手其最新的泵设计之前,工程团队重新考虑了传统驱动水泵的各个方面。他们忽略了50年的行业先入之见,转而关注提高泵效率,流量控制和保证问题。结果是一种全新的水泵,称为EMP高级电动泵。

获得专利的完全可控水泵采用专有的混流式叶轮和扩散器设计,可提高流体泵送效率。一体式液冷电动马达提供独立于发动机转速的流量控制。此外,该设计没有外部机械密封,目前约占泵保修索赔的95%。

Volute vs. diffuser。为了减少离开泵的流体的湍流,大多数水泵使用在叶轮边缘加工的蜗壳或螺旋涡旋形状。然而,根据EMP产品开发副总裁David Allen的说法,从叶轮上流出的液体会轰击蜗壳中的液体并实际上降低了液体泵送效率。

相反,先进电动泵使用一个扩散器,当流体从叶轮上移动到一组固定的叶片中时立即将流体重定向,将其与叶轮干涉隔离。“这提高了效率,因为与大约90度的蜗壳式泵相比,扩散器从叶轮收集流体整整360度,”Allen解释道。

新泵中的驱动机构设计为使用集成开关磁阻或无刷永磁电机。因为转子直接连接到叶轮,所以没有外部驱动机构,例如滑轮或齿轮,并且泵可以根据发动机温度而不是发动机速度产生适当的冷却剂流速。

根据EMP总裁Brian Larche的说法,传统的泵限制了系统的设计和维修,因为驱动机构的位置和所需的蜗壳决定了发动机的位置。“这使得重新设计泵变得很困难,这意味着更换泵需要更多的劳动力,”Larche说。对于许多现有的发动机应用,它意味着大量零件库存,数百种传统水泵设计。

相比之下,EMP泵不需要大量的管道。该设计安装在发动机舱的任何位置。其在线设计消除了对定制泵的需求,并且意味着减少了军用和商用应用的泵库存。简单的连接使现场更换变得快捷方便。实际上,EMP正致力于开发具有两个快速软管断路器,电连接器和军用冷却液截止阀的电动泵。

没有外部泄漏。

Larche解释说,水泵通常属于十大保证项目。而且由于密封失效,他们通常排在前三位。“事实上,传统的泵设计是为了泄漏。这就是为什么它们包括一个排水口袋和外部泄漏路径,”Larche说。相比之下,先进电动泵不需要外部机械密封,旨在消除外部泄漏路径。此外,消除由皮带或齿轮引起的侧向载荷延长了轴承的使用寿命,并为密封件创造了良好的环境;它们不再受与驱动机构负载相关的轴偏转的影响。因此,电动泵使用比传统泵更小,更便宜的轴承。

“通过将叶轮与高效的流通式扩散器相匹配,它可以降低寄生功耗,延长发动机寿命,并节省操作员的资金,”Larche说。实际上,分析模型表明应用控制策略可以将发动机的能量消耗降低几马力,并使风扇运行时间减少50%以上。根据这一分析,根据艾伦的说法,该泵具有潜力,仅在美国就可以在公路车辆服务中每年节省超过50亿美元的燃油。

产品开发副总裁David Allen自1994年以来一直在Engineered Machined Products,Inc。工作。他目前负责传统和高级计划的所有研发活动。他设计了20多台发动机泵,其中许多目前用于OEM柴油发动机。他帮助设计了目前正在生产高压歧管,油泵和油管理系统领域的其他发动机部件,并在冷却液,机油和空气泵系统的各种泵装置上拥有三项专利,还有几项待批专利。在David的监督下,EMP已从美国传统柴油泵市场的5%增长到60%的市场份额,同时专注于开发具有全球应用的流体和油管理创新先进产品。


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