DE10200791A1

DE10200791A1 - Seitenkanalpumpe

Info

Publication number: DE10200791A1
Application number: DE10200791A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wolters; Egbert Neugebauer; Michael Rombach
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: TI Automotive Neuss GmbH
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-24
Also published as: EP1329637A1; DE50202475D1; EP1503082A1; US6755610B2; EP1503082B1; US20030133784A1; DE50205893D1; EP1329637B1

Abstract

Seitenkanalpumpe mit einem Gehäuse, einem Antrieb und mindestens einem Pumpenwerk, das Flüssigkeit vom Einlaß des Pumpenwerkes zum Auslaß des Pumpenwerkes fördert, wobei das Pumpenwerk zumindest einen ersten Seitenkanalgrundkörper, einen zweiten Seitenkanalgrundkörper und ein dazwischen angeordnetes drehbares Laufrad aufweist, wobei das Laufrad in beiden Axialwänden einen miteinander verbundenen Schaufelkranz und jeder Seitenkanalgrundkörper einen in Laufrichtung des Laufrades sich verjüngenden Seitenkanal aufweist, wobei der Seitenkanalgrundkörper (7 bzw. 8) aus dem Verbund einer keramischen Scheibe (14) und einem Kunststoffkörper (15) besteht, wobei die keramische Scheibe (14) einen Schlitz (16) enthält und im Schlitz (16) der Kunststoffkörper (15) die Form des Seitenkanals (12 bzw. 13) ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalpumpe mit einem Gehäuse, einem Antrieb und mindestens einem Pumpenwerk, das Flüssigkeit vom Einlaß des Pumpenwerkes zum Auslaß des Pumpenwerkes fördert, wobei das Pumpenwerk zumindest einen ersten Seitenkanalgrundkörper, einen zweiten Seitenkanalgrundkörper und ein dazwischen angeordnetes drehbares Laufrad aufweist, wobei das Laufrad in beiden Axialwänden einen miteinander verbundenen Schaufelkranz und jeder Seitenkanalgrundkörper einen in Laufrichtung des Laufrades sich verjüngenden Seitenkanal aufweist.

Eine derartige Seitenkanalpumpe ist beispielsweise in DE 197 04 403 A1 offenbart und weist dort Maßnahmen auf, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Geräuschentwicklung zu verringern, indem das aus Kunststoff gespritzte Laufrad eine Metallarmierung aufweist. Aus DE 196 34 253 A1 ist auch schon eine Pumpe bekannt, die zwischen Laufrad und Seitenkanalgrundkörper eine keramische Scheibe aufweist, in der eine der Form des spiralförmig zulaufenden Seitenkanals entsprechender Schlitz ausgenommen ist. Der Seitenkanal wird durch eine im Seitenkanalgrundkörper vorhandene Ausnehmung vervollständigt. Die keramische Scheibe weist allerdings deutliche Herstellungsungenauigkeiten auf, da die Schrumpfung der Keramik während des Herstellungsprozesses eine genauere Herstellung verhindert. Dies führt dazu, dass die Querschnittsfläche des Seitenkanals herstellungsbedingt schwankt und die für einen guten Wirkungsgrad optimale Querschnittsfläche ohne aufwendige Nachbearbeitung nicht genau realisiert werden kann. Andererseits ist es nicht sinnvoll auf Keramik als Werkstoff zu verzichten, denn nach DE 196 34 253 A1 soll die keramische Scheibe den Verschleiß zwischen Seitenkanalgrundkörper und Laufrad senken. Es könnte sonst die Lebensdauer der Seitenkanalpumpe beeinträchtigt sein.

Es besteht daher Bedarf nach für die Großserienfertigung geeigneten Maßnahmen, welche die Schwankungen der Querschnittsfläche des Seitenkanals deutlich verringern ohne den Verschleiß zwischen Seitenkanalgrundkörper und Laufrad zu verstärken.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Seitenkanalpumpe dadurch gelöst, dass der Seitenkanalgrundkörper aus einem Verbund einer keramischen Scheibe und einen Kunststoffkörper besteht, wobei die keramische Scheibe einen Schlitz enthält und im Schlitz der Kunststoffkörper die Form des Seitenkanals ausbildet. Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die keramische Scheibe auf der dem Laufrad zugewandten Seite am Umfang einen umlaufenden Absatz aufweist und der Kunststoffkörper um den äußeren Umfang der keramischen Scheibe herum den umlaufenden Absatz ganz oder teilweise ausfüllt. Eine Alternative besteht darin, dass der Kunststoffkörper integraler Bestandteil des Gehäuses ist. Es empfiehlt sich, dass die keramische Scheibe auf der zum Laufrad weisenden Fläche glatt und auf allen anderen Flächen, insbesondere zu der dem Laufrad abgewandten Seite, rau ist. In vorteilhafter Weise ist die zum Pumpenrad weisenden Fläche der keramischen Scheibe durch Honen oder Läppen hergestellt. Die funktionsgerechte Form des Seitenkanals ergibt sich dadurch, dass der vom Kunststoffkörper ausgebildete Seitenkanal seine Querschnittsverjüngung durch Verringerung der Breite und/oder Tiefe des Seitenkanals erfährt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft ergeben, dass der Kunststoffkörper aus einem nichtquellenden formstabilen Kunststoff besteht. Wenn ein Teil des Kunststoffkörpers den in der keramischen Scheibe vorgesehenen umlaufenden Absatz ganz oder teilweise ausfüllt, ist es eine vorteilhafte Ausführung, dass die Dicke des in den umlaufenden Absatz ragende Teiles des Kunststoffkörpers klein im Verhältnis zur Dicke der keramischen Scheibe ist.

Durch diese Erfindung ist es möglich die Vorteile der Werkstoffe Keramik und Kunststoff für eine Seitenkanalpumpe zu kombinieren, indem die vom Seitenkanalgrundkörper zu erfüllenden Funktionen auf die keramische Scheibe und den Kunststoffkörper aufgeteilt werden. So kann der Verbundkörper durch die Eigenschaften des Kunststoffmaterials gleichzeitig die direkte Lagerung der Antriebswelle ohne zusätzliches Bauteil darstellen.

Die Anforderungen hinsichtlich der Herstellungsgenauigkeit an den Schlitz sind nicht besonders hoch, da er sowieso noch durch den Kunststoffkörper ausgefüllt wird. Nachdem die dem Laufrad zugewandte Seite der keramischen Scheibe geglättet wurde, insbesondere durch Honen oder Läppen, ist die verschleißarme Anordnung, wie beispielsweise in DE 197 04 403 A1, erhalten geblieben. Für eine hohe Haltbarkeit der Seitenkanalpumpe empfiehlt es sich den Kunststoffkörper aus einem Duro- bzw. Thermoplast zu bilden. Der Verschleiß zwischen Seitenkanalgrundkörper und Laufrad ist also nicht verstärkt.

Dadurch dass mit Ausnahme der dem Laufrad zugewandten Fläche die Flächen der keramischen Scheibe rau sind, bieten sie eine Oberfläche, die es dem Kunststoffkörper, der durch Spritzguß auf die keramische Scheibe aufgebracht wird, erlaubt, sich besonders wirkungsvoll mit der keramischen Scheibe zu verbinden. Erheblich verbessert wird der Halt, indem die keramische Scheibe auf der dem Laufrad zugewandten Seite am Umfang geeignete Maßnahmen z. B. Verzahnung, Absatz etc. aufweist. Denn dann kann der Kunststoffkörper um den äußeren Umfang der keramischen Scheibe herum den umlaufenden Absatz umgreifen, so dass die keramische Scheibe im Kunststoffkörper vollständig fixiert ist. Dadurch ist es möglich den so gebildeten Seitenkanalgrundkörper so in der Seitenkanalpumpe anzuordnen, dass eine axiale Kraft, um die keramische Scheibe und den Kunststoffkörper zusammenzuhalten, nicht zwingend erforderlich ist. Dem Kunststoffkörper kann während des Spritzgießens durch ein entsprechend gestaltetes Werkzeug mit hoher Genauigkeit die Form des Seitenkanals im Schlitz der keramischen Scheibe aufgeprägt werden, wodurch die Genauigkeit der Ausbildung des Seitenkanals erheblich verbessert wird. Die Schwankungen der Querschnittsfläche des Seitenkanalelemets werden also deutlich verringert.

Durch diese Vorgehensweise ist die Herstellung dieser Seitenkanalpumpe in besonderer Weise für die Großserienfertigung geeignet, da Zeit- und kostenintensive Bearbeitungsschritte wegfallen können. Die Querschnittsverjüngung des Seitenkanals durch Veränderung seiner Breite und/oder Tiefe wird bereits während des Spritzgießens mit hoher Genauigkeit ausgebildet, so daß keine anschließende Bearbeitung notwendig ist. Bei der keramischen Scheibe handelt es sich um einen Körper, der nur wenig von einer Grundform abweicht und ist somit deutlich einfacher herzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Seitenkanalpumpe,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines aus der keramischen Scheibe und dem Kunststoffkörper bestehenden Seitenkanalgrundkörpers und
Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung eines Seitenkanalgrundkörpers.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung zu sehen, dass die Seitenkanalpumpe 1 im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einem Antrieb 5 und einem Pumpenwerk 6 aufgebaut ist. Das Pumpenwerk 6 besteht aus einem ersten Seitenkanalgrundkörper 7, einem zweiten Seitenkanalgrundkörper 8 und einen dazwischen angeordneten drehbaren Laufrad 9, das Flüssigkeit von einem Einlaß 3 des Pumpenwerkes 6 zu einem Auslaß 4 des Pumpenwerkes 6 fördert. Der Auslaß 4 des Pumpenwerkes 6 ist so angeordnet, dass die geförderte Flüssigkeit den Antrieb 5 umspült und ihn somit zusätzlich kühlt. Bei der hier dargestellten Seitenkanalpumpe 1 handelt es sich um eine zweistufige Pumpe, was man an den beiden Schaufelkränzen 10 und 11 sehen kann. Die beiden Seitenkanalgrundkörper 7 und 8 enthalten jeweils einen Seitenkanal 12 bzw. 13. Mit Hilfe des Laufrades 9 wird die durch den Einlaß 3 des Pumpenwerkes 6 eintretende Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsimpuls auf ein höheres Druckniveau gebracht und durch die Seitenkanäle 12 und 13 zum Auslaß geführt.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines der beiden Seitenkanalgrundkörper 7 oder 8. Er besteht aus einer keramischen Scheibe 14 und einen Kunststoffkörper 15, wobei in dieser Draufsicht vom Kunststoffkörper 15 nur der Seitenkanal 12 bzw. 13 zu sehen ist. Die keramische Scheibe 14 besitzt einen Schlitz 16, der in etwa einen Teilring bildet. In diesem Schlitz 16 bildet der Kunststoffkörper 15 den Seitenkanal 12 bzw. 13 aus. In dieser Ausführung wird die Verjüngung des Querschnitts des Seitenkanals 12 bzw. 13 durch eine Verringerung seiner Tiefe erreicht. Es sollte deutlich sein, daß die Herstellungsgenauigkeit des Schlitzes 16 nicht besonders hoch zu sein braucht, da Ungenauigkeiten durch den den Schlitz 16 ausfüllenden Kunststoffkörper 15 ausgeglichen werden. Deswegen ist für den Wirkungsgrad der Seitenkanalpumpe 1 die Herstellungsgenauigkeit der Seitenkanäle 12 und 13 relevant und nicht die Herstellungsgenauigkeit des Schlitzes 16.
In einer Seitenansicht wird in Fig. 3 die Anordnung von Kunststoffkörper 15 und keramischer Scheibe 14 dargestellt. Es ist deutlich zu sehen, wie der Kunststoffkörper 15 durch seine Formgebung im Schlitz 16 den Seitenkanal 12 bzw. 13 ausbildet. Diese Formgebung läßt sich besonders einfach während des Spritzgusses durch ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug sehr genau erzeugen. In dieser Ausführung wird die Verjüngung des Querschnitts des Seitenkanals 12 bzw. 13 durch eine Verringerung seiner Tiefe erreicht. Der Querschnitt des Seitenkanals 12 bzw. 13 ist in Fig. 3 auf der rechten Seite deutlich kleiner als auf der linken Seite. Die Förderung des flüssigen Mediums durch die Pumpenstufe 6 wird erreicht, indem nicht dargestellte Förderschaufeln des Laufrades 9 den Seitenkanal 12 bzw. 13 in bekannter Weise überstreichen. Da das Laufrad 9 und seine Förderschaufeln im direkten Kontakt mit der Oberfläche 18 der keramischen Scheibe sind, ist es für die Verschleißfestigkeit von entscheidender Bedeutung, dass die Oberfläche 18 besonders glatt ist, beispielsweise indem die Oberfläche durch Honen oder Läppen hergestellt ist. Im Gegensatz dazu sind die übrigen Oberflächen der keramischen Scheibe 14 rau, um die Verbindung zwischen der keramischen Scheibe 14 und den Kunststoffkörper 15 zusätzlich zu unterstützen. Der Kunststoffkörper 15 greift in dieser Ausführung um den äußeren Umfang der keramischen Scheibe 14 herum in den umlaufenden Absatz 17 ein und sorgt so für eine Fixierung der keramischen Scheibe 14 im Kunststoffkörper 15.

Claims

1. Seitenkanalpumpe mit einem Gehäuse, einem Antrieb und mindestens einem Pumpenwerk, das Flüssigkeit vom Einlaß des Pumpenwerkes zum Auslaß des Pumpenwerkes fördert, wobei das Pumpenwerk zumindest einen ersten Seitenkanalgrundkörper, einen zweiten Seitenkanalgrundkörper und ein dazwischen angeordnetes drehbares Laufrad aufweist, wobei das Laufrad in beiden Axialwänden einen miteinander verbundenen Schaufelkranz und jeder Seitenkanalgrundkörper einen in Laufrichtung des Laufrades sich verjüngenden Seitenkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenkanalgrundkörper (7 bzw. 8) aus dem Verbund einer keramischen Scheibe (14) und einen Kunststoffkörper (15) besteht, wobei die keramische Scheibe (14) einen Schlitz (16) enthält und im Schlitz (16) der Kunststoffkörper (15) die Form des Seitenkanals (12 bzw. 13) ausbildet.

2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Scheibe (14) auf der dem Laufrad (9) zugewandten Seite am Umfang einen oder mehrere Absätz (17) aufweist und der Kunststoffkörper (15) die umlaufenden Absätze der keramischen Scheibe (17) ganz oder teilweise ausfüllt.

3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kunststoffkörper (15) integraler Bestandteil des Gehäuses (2) ist.

4. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß (3) integraler Bestandteil des Kunststoffkörpers (7) ist.

5. Keramische Scheibe für eine Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Scheibe (14) auf der zum Laufrad (9) weisenden Fläche (18) glatt und auf allen anderen Flächen, insbesondere zu der dem Laufrad (9) abgewandten Seite, rau ist.

6. Keramische Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Pumpenrad (9) weisenden Fläche (18) durch Honen oder Läppen hergestellt ist.

7. Kunststoffkörper für eine Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Kunststoffkörper (15) ausgebildete Seitenkanal (12 bzw. 13) seine Querschnittsverjüngung durch Verringerung der Breite und/oder Tiefe des Seitenkanals (12 bzw. 13) erfährt.

8. Kunststoffkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (15) aus einem nicht im kraftstoffquellenden, formstabilen Kunststoff besteht.