DE102007003555B4

DE102007003555B4 - Förderpumpe mit Filter

Info

Publication number: DE102007003555B4
Application number: DE102007003555.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Deichmann; Christian Herbers; Patrick Herold; Bernd Jaeger; Antoine ROHAUT
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2009545702A; CN101501340A; EP2049801A1; CN101501340B; JP4909414B2; DE102007003555A1; EP2049801B1; WO2008015255A1

Abstract

Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit zumindest einem Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln und mit zumindest einem im Bereich der Laufschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal bis zu einem Auslasskanal vorgesehene Förderkammer bildet, und einem Filter mit einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mit dem Einlasskanal der Förderpumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) einen Bereich (32) mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und dass der Übergang des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens (7) zum Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (28) stetig ausgebildet ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit zumindest einem Kranz Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln und mit zumindest einem im Bereich der Laufschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal bis zu einem Auslasskanal vorgesehene Förderkammer bildet, und einem Filter mit einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mit dem Einlasskanal der Förderpumpe verbunden ist.
Solche Förderpumpen sind als Peripheral- oder Seitenkanalpumpen bekannt und werden häufig zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Der Filter ist der Pumpe vorgeschaltet und dient dazu, Verunreinigungen am Eintritt in die Förderpumpe zu hindern.
Der zu fördernde Kraftstoff kann verschiedene Temperaturen besitzen. Insbesondere bei heißem Kraftstoff, z. B. bei einem Warmstart des Kraftfahrzeugs, neigt der Kraftstoff zu verstärktem Ausgasen, wodurch sich Gasblasen aus dampfförmigem Kraftstoff bilden, die wiederum die Förderleistung der Förderpumpe erheblich beeinträchtigen. Um die Heißfördereigenschaften von Förderpumpen zu verbessern ist es bekannt, im teilringförmigen Kanal einen Kompressionsbereich vorzusehen, um den Anteil der Gasblasen zu reduzieren.
Aus der EP 0 934 466 B1 ist bekannt, zwischen dem Einlasskanal und einem Kompressionsbereich einen Beruhigungsbereich vorzusehen. Der Beruhigungsbereich dient der Beruhigung der Strömung, wodurch ein weiteres Ausgasen des Kraftstoffs verringert wird. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, dass der Beruhigungsbereich die wirksame Länge des teilringförmigen Kanals, die zum Druckaufbau benötigt wird, verringert.
Aus dem Stand der Technik sind ferner die Druckschriften DE 10 2006 001 568 A1 , DE 198 50 158 A1 und DE 42 01 401 A1 bekannt.
Die DE 10 2006 001 568 A1 beschreibt eine Kraftstoffpumpe, bei der Reibungsverluste, insbesondere durch Flüssigkeitsreibung verringert werden.
Die DE 198 50 158 A1 beschreibt eine Kraftstoffpumpe in der Gestalt einer Seitenkanal-Kraftstoffpumpe, bei der Reibkräfte zwischen einem Rotor und einem Stator reduziert werden.
Die DE 42 01 401 A1 beschreibt eine Elektrokraftstoffpumpe, bei der ein Antriebsmotor in der Gestalt einer vorgefertigten Baueinheit, die ihrerseits von einem Motorgehäuse umschlossen ist, in einem weiteren Gehäuse eingesetzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe mit einem Filter zu schaffen, die gute Heißfördereigenschaften aufweist, indem das Ausgasen des zu fördernden Kraftstoffs wirksam verringert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Anschlussstutzen des Filters einen Bereich mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und dass der Übergang des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens zum Strömungsquerschnitt des Einlasskanals stetig ausgebildet ist.
Mit der Ausgestaltung des Strömungsbereichs im Filter wird der Bereich verlängert, durch den Kraftstoff der Förderpumpe, insbesondere dem Laufrad, gezielt zugeführt wird. Dadurch steht nunmehr nicht nur der Einlasskanal zur Strömungsführung des Kraftstoffs zur Verfügung. Der verlängerte Strömungsbereich mit seiner konkreten Ausgestaltung ermöglicht ein gezieltes Führen der Kraftstoffströmung. Turbulenzen werden abgebaut, was zu einem wirksamen Beruhigen der Strömung führt. Infolge der gezielten Führung kann der Kraftstoff weniger ausgasen. Der Bereich im Filter mit sich in Strömungsrichtung verringerndem Querschnitt führt zudem zu einer Kompression des Kraftstoffs, die sich positiv auf die Heißfördereigenschaft der Förderpumpe auswirkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Beruhigungsbereich im teilringförmigen Kanal nicht mehr zwingend notwendig ist, wodurch die nutzbare Kanallänge für den Druckaufbau steigt. Ebenso trägt der stetige Übergang der Strömungsquerschnitte vom Anschlussstutzen des Filters und vom Einlasskanal der Förderpumpe zu einer Beruhigung des strömenden Kraftstoffs bei, da infolge nicht vorhandener Kanten oder Sprünge Turbulenzen vermieden werden.
Bei einer Förderpumpe, deren Laufrad zwei konzentrisch angeordnete Kränze von Schaufelkammern begrenzende Laufschaufeln mit entsprechend zugeordneten teilringförmigen Kanälen im Pumpengehäuse besitzt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jedem teilringförmigen Kanal ein Einlasskanal vorzuschalten und den Anschlussstutzen des Filters vor dem Übergang in die Einlasskanäle mit jeweils zwei voneinander getrennten Strömungsquerschnitten auszubilden. Dadurch wird jeder der beiden Einlasskanäle bis in den Bereich des Filters verlängert, so dass der Kraftstoff eine ausreichende Strecke zur Beruhigung gegeben ist.
Die voreinander getrennten Strömungsquerschnitte lassen sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besonders einfach durch eine im Anschlussstutzen angeordnete Trennwand ausbilden.
Verwirbelungen im Kraftstoff, welche das Ausgasen begünstigen, werden beim Leiten des Kraftstoffs mit Richtungsänderungen im Filter vermieden, wenn die Radien der Richtungsänderungen im Strömungsverlauf des Filters mindestens 20% der Höhe oder Breite des Strömungsquerschnitts in diesem Bereich entsprechen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Verwirbelungen des Kraftstoffs infolge von Querschnittsänderungen dadurch vermieden, dass Querschnittsänderungen im Strömungsverlauf stetig ausgebildet sind.
Eine besonders gute und dichte Verbindung des Filters mit der Förderpumpe wird dadurch erreicht, dass der Anschlussstutzen des Filters in eine Aufnahme des Pumpengehäuses eingepresst oder eingeklipst ist, wobei die Aufnahme im Pumpendeckel des aus Pumpendeckel und Pumpenboden gebildeten Pumpengehäuses angeordnet ist.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Förderpumpe in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs und
2 einen Schnitt durch den Filter und die Pumpstufe der Förderpumpe nach 1.
1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. In dem Kraftstoffbehälter 1 ist eine Förderpumpe 2 angeordnet, welche auch in einem Schwalltopf angeordnet sein könnte. Die Förderpumpe 2 besitzt ein Gehäuse 3, welches das Anschlussstück 4 und die Pumpstufe 5 miteinander verbindet. Ein Filter 6 ist über seinen Anschlussstutzen 7 mit der Förderpumpe 2 verbunden. Die Förderpumpe 2 saugt durch den Filter 6 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 an. Über einen Auslassstutzen 8 wird der Kraftstoff mit höherem Druck mittels einer Vorlaufleitung 9 zur Brennkraftmaschine 10 des Kraftfahrzeug gefördert.
2 zeigt einen Schnitt durch den unteren Teil der Förderpumpe 1 mit der Pumpstufe 5 und dem Filter 6. Die Pumpstufe 5 besteht aus einem Pumpengehäuse 11, in dem ein Laufrad 12 angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 11 wird von einem Pumpenboden 13 und einem Pumpendeckel 14 gebildet. Das Laufrad 12 wird von einer Welle 15 angetrieben, welche Bestandteil eines nicht näher dargestellten Elektromotors der Förderpumpe 2 ist. Das Laufrad 14 besitzt an seinen Seitenflächen jeweils zwei konzentrisch angeordnete Kränze 16–19 von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln 20–23, wobei die Schaufelkammern sich gegenüberliegender Kränze 16, 18; 17, 19 so ausgebildet sind, dass das Laufrad 12 axial durchströmbar ist. Den Kränzen 16–19 gegenüberliegend sind im Pumpengehäuse 11 teilringförmige Kanäle 24–27 angeordnet, wobei den Kränzen 16, 18; 17, 19 jeweils ein Einlasskanal im Pumpendeckel 14 und ein Auslasskanal im Pumpenboden 13 zugeordnet ist. In der gezeigten Darstellung liegt lediglich der Einlasskanal 28 für die Kränze 16, 18 in der Schnittebene.
Im Bereich des Einlasskanals 28 besitzt der Pumpendeckel 14 eine Aufnahme 29, in die der Anschlussstutzen 7 des Filters 6 eingepresst ist. Der Anschlussstutzen 7 enthält einen Kanal 30, durch den der Kraftstoff, der zuvor über das am Anschlussstutzen 7 befestigte Filtergewebe 31 angesaugt wurde, zum Einlasskanal 28 strömt. In dem Anschlussstutzen 7 ist ein Bereich 32 mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt ausgebildet. Dieser trichterförmige Bereich 32 führt zu einer ersten Kompression des durchströmenden Kraftstoffs und somit zu einer Beruhigung der Strömung. Eventuell im Kraftstoff vorhande Gasblasen werden bereits in diesem Bereich 32 reduziert.
Im weiteren Verlauf erfolgt eine Umlenkung der Strömung um 90°, wobei die Radien 33, 34 der Umlenkung in etwa 30% der Höhe des Strömungsquerschnitts des Bereichs 32 betragen. Infolge der groß gestalteten Radien 33, 34 erfolgt eine sanfte Umlenkung. Verwirbelungen, die zum Ausgasen des Kraftstoffs führen können, werden somit vermieden. Des Weiteren trägt der stetige Übergang, d. h. ohne Vorsprünge oder Kanten, zwischen dem Anschlussstutzen 7 und dem Einlasskanal 28 dazu bei, den Kraftstoff in ruhiger Strömung dem Laufrad zuzuführen.
Der in Strömungsrichtung abnehmende Strömungsquerschnitt im Einlasskanal 28 trägt seinerseits ebenfalls dazu bei, das Ausgasen des Kraftstoffs zu verhindern, beziehungsweise im Kraftstoff vorhandene Gasblasen zu eliminieren.
Der Anschlussstutzen 7 besitzt unmittelbar vor dem Übergang zum Pumpendeckel 14 eine Trennwand 35, die den einen Strömungsquerschnitt in zwei Strömungsquerschnitte 36, 37 aufteilt. Der Strömungsquerschnitt 37 dient dazu, einen Teil des Kraftstoffs den radial inneren Kränzen 16, 18 zuzuführen. Der dazugehörige Einlasskanal 38 ist in dem Schnitt aufgrund seiner zum Einlasskanal 28 versetzten Anordnung nur teilweise sichtbar. Durch die Trennwand 35 wird der Kraftstoffstrom bereits vor Erreichen des Pumpendeckels 14 entsprechend aufgeteilt, um nach der Aufteilung des Kraftstoffstroms noch möglichst lange Strecken zur Verfügung zu stellen, die für die Beruhigung der Kraftstoffströmung nutzbar sind.

Claims

Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit zumindest einem Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln und mit zumindest einem im Bereich der Laufschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal bis zu einem Auslasskanal vorgesehene Förderkammer bildet, und einem Filter mit einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mit dem Einlasskanal der Förderpumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) einen Bereich (32) mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und dass der Übergang des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens (7) zum Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (28) stetig ausgebildet ist.
Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (12) auf jeder Seite zwei konzentrisch angeordneten Kränze (16–19) von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln (20–23) mit entsprechend zugeordneten teilringförmigen Kanälen (24–27) im Pumpengehäuse (11) besitzt, dass jedem teilringförmigen Kanal 24, 26; 25, 27) ein Einlasskanal (28, 38) vorgeschaltet ist und der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) vor dem Übergang in die Einlasskanäle (28, 38) zwei voneinander getrennte Strömungsquerschnitte (36, 37) aufweist.
Förderpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voreinander getrennten Strömungsquerschnitte (36, 37) durch eine im Anschlussstutzen (7) angeordnete Trennwand (35) ausgebildet sind.
Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Radien (33, 34) von Richtungsänderungen im Strömungsverlauf im Filter (6) mindestens 20% der Höhe oder Breite des Strömungsquerschnitts in diesem Bereich (32) entsprechen.
Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsverlauf Querschnittsänderungen (32) stetig ausgebildet sind.
Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) in eine Aufnahme (29) des Pumpengehäuses (14) eingepresst oder eingeklipst ist.