DE102013203942A1

DE102013203942A1 - In einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs angeordnete Saugstrahlpumpe

Info

Publication number: DE102013203942A1
Application number: DE102013203942.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Völker; Andreas Sausner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: EP2964961A1; CN105190050A; US20160017896A1; WO2014135574A1; US10072674B2; CN105190050B; EP2964961B1; DE102013203942B4

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Saugstrahlpumpe mit einer Treibmittelleitung 2, einer Treibstrahldüse 3, einem Ansaugbereich 6, einem Mischrohr 5 und einem Diffusor 8, wobei die Treibstrahldüse 3 und das Mischrohr 5 zueinander geradlinig ausgerichtet sind. In Strömungsrichtung gesehen weist der Diffusor 8 einen vom Verlauf des Mischrohres 5 abweichenden Verlauf auf.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Saugstrahlpumpe mit einer Treibmittelleitung, einer Treibstrahldüse, einem Ansaugbereich, einem Mischrohr und einem Diffusor, wobei die Treibstrahldüse und das Mischrohr zueinander geradlinig ausgerichtet sind.
Derartige Saugstrahlpumpen sind bekannt und werden zum Fördern von Flüssigkeiten und Gasen benutzt, wobei ihr Hauptvorteil darin besteht, dass sie keinen elektromotorischen Antrieb benötigen, sondern durch ein über die Treibmittelleitung zugeführtes Treibmittel angetrieben werden. Aus diesem Grund werden sie in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff im Kraftstoffbehälter verwendet, indem sie zum Umverteilen des Kraftstoffs im Kraftstoffbehälter oder zum Befüllen von Schwalltöpfen von Fördereinheiten benutzt werden. Die Saugstrahlpumpen werden dabei in der Regel von einer Kraftstoffpumpe angetrieben, indem ein Teil der Fördermenge der Kraftstoffpumpe abgezweigt und zum Antrieb der Saugstrahlpumpe genutzt wird. Der Nachteil von Saugstrahlpumpen besteht in ihrem relativ geringen Wirkungsgrad. Aus diesem Grund kommt der Dimensionierung der einzelnen Bestandteile der Saugstrahlpumpe besondere Bedeutung zu, um möglichst viel Förderleistung zu erreichen. Insbesondere die Länge der einzelnen Bauteile ist dabei entscheidend. Bei einer inline Anordnung der Saugstrahlpumpe werden dadurch jedoch sehr schnell Längen erreicht, mit denen sich Saugstrahlpumpen nicht mehr in Kraftstoffbehältern montieren lassen. Hierzu ist es bekannt, die Länge der Saugstrahlpumpe dadurch zu verkürzen, dass die Treibmittelleitung unmittelbar vor der Treibstrahldüse um 180° abgewinkelt ist, so dass die Treibmittelleitung parallel zur verbleibenden Saugstrahlpumpe mit Treibstrahldüse, Ansaugbereich, Mischrohr und Diffusor verläuft. Eine noch weitere Verkürzung der Länge der Saugstrahlpumpe lässt sich dadurch erreichen, dass der Düsenquerschnitt vergrößert wird. Mit der dadurch erhöhten Treibmenge und somit einhergehender Erhöhung der Antriebsleistung ließen sich verkürzte Längen der Bestandteile der Saugstrahlpumpe ausgleichen. Da die von der Kraftstoffpumpe abgezweigte Treibmenge für die Saugstrahlpumpe annähernd proportional zur Gesamtfördermenge der Kraftstoffpumpe ist, hat der Einsatz von bedarfsgeregelten Kraftstoffpumpen den Nachteil, dass in Fahrsituationen mit geringem Kraftstoffverbrauch, die für die Saugstrahlpumpe abgezweigte Treibmenge nahezu gegen Null geht, was sich negativ auf den Wirkungsgrad der Saugstrahlpumpe auswirkt. Insofern lassen sich bei bedarfsgeregelten Kraftstoffpumpen die verkürzten Längen der Teile der Saugstrahlpumpe durch eine gesteigerte Treibmenge nicht kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Saugstrahlpumpe mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, die auch beim Antrieb mittels einer bedarfsgeregelten Kraftstoffpumpe bei beschränktem Bauraum einsetzbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in Strömungsrichtung gesehen der Diffusor einen vom Verlauf des Mischrohres abweichenden Verlauf aufweist.
Die erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe besitzt eine Treibstrahldüse und ein Mischrohr, die geradlinig zueinander ausgerichtet sind. Der in Strömungsrichtung nach dem Mischrohr angeordnete Diffusor weist dagegen einen vom geradlinigen Verlauf des Mischrohres abweichenden Verlauf auf. Aufgrund seines vom Mischrohr abweichenden Verlaufs wird die Gesamtlänge der Saugstrahlpumpe reduziert, so dass die Saugstrahlpumpe auch bei beschränktem Bauraum einsetzbar ist. Mit dem abweichenden Verlauf des Diffusors wird dessen Ausrichtung, nicht jedoch seine Länge verändert. Damit kann zum einen der Diffusor seine erforderliche Länge beibehalten. Mit der Beibehaltung seiner erforderlichen Länge wird die für den Wirkungsgrad wichtige Druckerhöhung im Diffusor erzeugt, um die Druckdifferenz zum Umgebungsdruck möglichst gering zu gestalten. Zum anderen kann aber auch das Mischrohr seine für den Wirkungsgrad besonders wichtige erforderliche Länge behalten, ohne dass der Einsatz der Saugstrahlpumpe bei beschränktem Bauraum beeinträchtigt wäre. Darüber hinaus erlaubt diese Anpassung der Saugstrahlpumpe an einen beschränkten Bauraum den Antrieb durch eine bedarfsgeregelte Kraftstoffpumpe, da aufgrund der nicht erforderlichen Längenreduktion einzelner Bestandteile der Saugstrahlpumpe keine Vergrößerung des Düsenquerschnitts notwendig ist, der sich insbesondere in Fahrsituationen mit geringem Kraftstoffverbrauch negativ auf den Wirkungsgrad der Saugstrahlpumpe auswirken würde.
Eine geringe Beeinflussung der Strömung wird mit einem Diffusor erreicht, der einen gekrümmten Verlauf besitzt. Mit einem solch gekrümmten Diffusor ist die Saugstrahlpumpe optimal an den zur Verfügung stehenden Bauraum anpassbar, da die Krümmung des Diffusors in alle Richtungen erfolgen kann. Die Beeinträchtigung des Wirkungsgrades wird dabei in engen Grenzen gehalten. Oftmals sind bereits kleine Krümmungen ausreichend, um den zur Verfügung stehenden Bauraum besser ausnutzen zu können. Die Krümmung kann sich in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen über die gesamte Länge des Diffusors oder nur über einen Teil der Länge erstrecken.
Eine besonders geringe Beeinflussung des Wirkungsgrades wird mit einer Saugstrahlpumpe erreicht, bei der zwischen Mischrohr und Diffusor ein Umlenkelement angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Mischrohr seine für den Wirkungsgrad optimale Länge besitzt. Die Anpassung der Saugstrahlpumpe an den zur Verfügung stehenden Bauraum erfolgt somit im Wesentlichen über das Umlenkelement.
Je nach Krümmungsradius und zur Verfügung stehenden Bauraum kann die Umlenkung von wenigen Grad, über 90° und darüber hinaus erfolgen.
Eine besonders geringe Gesamtlänge der Saugstrahlpumpe wird mit einem Umlenkelement erreicht, dessen Umlenkung 180° beträgt, so dass die beiden Enden des Umlenkelements parallel zueinander ausgerichtet sind. Zudem erfordert eine solche Saugstrahlpumpe eine deutlich kürzere Treibmittelleitung als eine Saugstrahlpumpe, bei der die 180°-Umlenkung stromaufwärts der Treibmitteldüse erfolgt.
Einen besonders geringen Herstellungsaufwand besitzt eine Saugstrahlpumpe, bei der das Umlenkelement zum Verbinden mit dem Mischrohr und dem Diffusor ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Verwendung des gleichen Mischrohres und des gleichen Diffusors für verschiedene Einsatzorte. Die Anpassung der Saugstrahlpumpe an die jeweiligen Einbauverhältnisse erfolgt in diesen Fällen ausschließlich über die Gestaltung des Umlenkelementes.
Die Montage der Saugstrahlpumpe wird deutlich vereinfacht, wenn das Umlenkelement mit dem Mischrohr oder dem Diffusor oder mit beiden Teilen einteilig ausgebildet ist. In einer einfachen Ausgestaltung sind alle Bestandteile aus Kunststoff mittels Spritzgießen hergestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt der Diffusor nach dem Umlenkelement einen geradlinigen Verlauf. Dadurch kann die Druckerhöhung der Strömung im Diffusor aufgrund seines geradlinigen Verlaufs in geeigneter Weise erfolgen, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt.
In einer anderen Ausgestaltung besitzt der Diffusor nach dem Umlenkelement einen gekrümmten Verlauf. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit einer weiteren Anpassung der Saugstrahlpumpe an den zur Verfügung stehenden Bauraum.
Eine besonders geringe Baulänge und ein geringer Platzbedarf werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mit einer Saugstrahlpumpe erreicht, deren Diffusor das Mischrohr koaxial umschließt. In dieser Ausgestaltung tritt die Strömung aus dem Mischrohr aus und wird vom Diffusor um 180° umgelenkt, um dann entgegengesetzt und somit in einem zum Mischrohr abweichenden Verlauf den Diffusor zu durchströmen.
Bei der koaxialen Anordnung von Mischrohr und Diffusor wird die Strömung im Diffusor nicht beeinträchtigt, wenn der Diffusor über seinen Außenumfang befestigt und zum Mischrohr positioniert ist. Eine solche Befestigung ist gegeben, wenn der Diffusor an einem weiteren Bauteil und nicht an anderen Teilen der Saugstrahlpumpe befestigt ist.
Eine einfachere Herstellung mit nur geringer Beeinflussung der Strömung im Diffusor ist dann gegeben, wenn der Diffusor mit der Treibstrahldüse verbunden und auf diese Weise zum Mischrohr positioniert ist. Eine solche Verbindung können einzelnen Stege sein, die entweder am Diffusor oder im Bereich der Treibstrahldüse einteilig angeformt sind und mit dem jeweils anderen Teil verrasten oder mit ihm verschweißt sind.
Der Diffusor kann einen Öffnungswinkel zwischen 1° und 10° besitzen.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in
1 eine erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe,
2, 3 Saugstrahlpumpen mit einem Umlenkelement und
4 eine Saugstrahlpumpe mit koaxialem Diffusor.
1 zeigt eine Saugstrahlpumpe und einen Filter 1 in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs. Die Saugstrahlpumpe besteht aus eine Treibmittelleitung 2, über die von einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe Kraftstoff als Treibmittel der Saugstrahlpumpe zugeführt wird. An die Treibmittelleitung 2 schließt sich eine Treibmitteldüse 3 an. Der aus der Treibmitteldüse 3 austretende Kraftstoff tritt über den Fangtrichter 4 in das Mischrohr 5 ein. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des austretenden Kraftstoffs wird in einem Ansaugbereich 6 ein Unterdruck erzeugt, durch den Kraftstoff über eine Ansaugöffnung 7 aus dem Kraftstoffbehälter in das Mischrohr 5 angesaugt wird. Nach dem Passieren des Mischrohres 5 gelangt der geförderte Kraftstoff in den Diffusor 8. Der Diffusor 8 ist gekrümmt ausgebildet und weist somit einen vom geradlinigen Verlauf des Mischrohres 5 abweichenden Verlauf auf. Aufgrund der Krümmung des Diffusors 8 lässt sich die Saugstrahlpumpe trotz der Anordnung des Filters 1 an der dargestellten Position im Kraftstoffbehälter positionieren.
2 zeigt eine Saugstrahlpumpe mit einem Umlenkelement 9, welches zwischen dem Mischrohr 5 und dem Diffusor 8 angeordnet ist. Das Umlenkelement 9 lenkt den geförderten Kraftstoff um 180° um, so dass der Diffusor 8 einen zum Verlauf des Mischrohres 5 parallel und entgegengesetzt weisenden Verlauf besitzt. Da die Umlenkung über das Umlenkelement 9 erfolgt und dieses ein separates Bauteil ist, kann der Diffusor 8 geradlinig ausgebildet sein. Die Montage von Mischrohr 5, Umlenkelement 9 und Diffusor 8 erfolgt mittels einer Steckverbindung oder durch Kleben oder Schweißen.
3 zeigt eine Saugstrahlpumpe mit einem Umlenkelement 9. Im Gegensatz zu 2 weist das Umlenkelement 9 lediglich eine Krümmung von 45° auf. Weiter ist es einteilig mit dem Diffusor 8 verbunden, so dass lediglich eine Montagestelle zum Mischrohr 5 besteht.
Die Saugstrahlpumpe in 4 besitzt einen Diffusor 8, der koaxial zum Mischrohr 5 angeordnet ist und dieses umschließt. Der geförderte Kraftstoff tritt aus dem Mischrohr 5 aus und wird vom Diffusor um 180° umgelenkt, um dann entgegengesetzt und somit in einem zum Mischrohr 5 abweichenden Verlauf den Diffusor 8 zu durchströmen. Die Befestigung des Diffusors 8 erfolgt über einzelne Stege 10, die vom Außenumfang des Diffusors 8 bis in den Bereich der Treibstrahldüse 3 verlaufen. An der dem Mischrohr 5 abgewandten Stirnseite des Diffusors 8 ist einteilig ein Raststufe 11 angeformt, welche in eine entsprechende Raststelle 12 eines anderen Bauteils 13 eingreift. Über diese Verbindung wird der Diffusor 8 ebenfalls gehalten und zum Mischrohr 5 positioniert. Es ist aber auch denkbar, den Diffusor 8 nur über eine der beiden Verbindungsarten zu befestigen.

Claims

Saugstrahlpumpe mit einer Treibmittelleitung, einer Treibstrahldüse, einem Ansaugbereich, einem Mischrohr und einem Diffusor, wobei die Treibstrahldüse und das Mischrohr zueinander geradlinig ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung gesehen der Diffusor (8) einen vom Verlauf des Mischrohres (5) abweichenden Verlauf aufweist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (8) einen gekrümmten Verlauf besitzt.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Mischrohr (5) und Diffusor (8) ein Umlenkelement (9) angeordnet ist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) eine Umlenkung von weniger als 180° aufweist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) eine Umlenkung von 180° aufweist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) ein separates Bauteil ist, welches zum Verbinden mit dem Mischrohr (5) und dem Diffusor (8) ausgebildet ist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) zumindest mit dem Mischrohr (5) oder dem Diffusor (8) einteilig ausgebildet ist.
Saugstrahlpumpe zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (8) einen geradlinigen Verlauf aufweist.
Saugstrahlpumpe zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (8) einen gekrümmten Verlauf aufweist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (8) das Mischrohr (5) koaxial umschließt.