-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Seitenkanalpumpen (Flügelradpumpen)
einer Art, die als Westcopumpen, Fortpflanzungs- oder Reibungspumpen,
Kaskadenpumpen und Umfangsströmungspumpen
bekannt sind, die sich drehende Flügelräder aufweisen. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Seitenkanalpumpen, die
zur Verwendung als Kraftstoffpumpen für Fahrzeuge, z. B. Kraftfahrzeuge,
geeignet sind.
-
Die
Japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 3-186 88 lehrt eine bekannte Westcopumpe, die ein Pumpengehäuse und
ein Flügelrad umfasst,
das drehbar innerhalb des Pumpengehäuses angebracht ist. Mehrere
Kanäle
sind im Außenumfang
auf jeder Seite des Flügelrads
geformt und in der Umfangsrichtung angeordnet. Das Pumpengehäuse definiert
eine Pumpenkammer, die den Kanälen
gegenüber
liegt. Eine Einlassöffnung
und eine Auslassöffnung
sind in dem Pumpengehäuse
definiert und stehen mit dem Pumpenkanal in Verbindung.
-
Im
allgemeinen werden, wenn geräuscharme
Pumpen gewünscht
werden, aufgrund ihrer geräuscharmen
Eigenschaften im Vergleich zu Verdrängungspumpen, z. B. Zahnradpumpen,
Flügelzellenpumpen
und Zykloidenpumpen, Westcopumpen gewählt. Wenn eine Pumpe betrieben
wird, wird ein Fluid mit einer Druckpulsation aus der Pumpe abgegeben.
Im Hinblick auf Westcopumpen erscheint eine Pulsation eines Fluids,
das aus einer Westcopumpe abgegeben wird, als periodische Variation
der Strömungsrate
(als alternierende Komponente oder Variationskomponente), die einer
gleichmäßigen Strömungsrate
(einer linearen Komponente oder einer konstanten Komponente) überlagert
wird. Daher können
Westcopumpen verhältnismäßig geringe
Geräusche
im Vergleich zu Verdrängungspumpen,
wie oben beschrieben, erzeugen.
-
Bekannte
Westcopumpen erzeugen jedoch nach wie vor Geräusche aufgrund einer periodischen Variation
in der Strömungsrate,
die durch die Natur der Flügelräder hervorgerufen
werden kann, die Flügelkanäle oder
voneinander in der Umfangsrichtung beabstandete Flügel aufweisen.
-
Aus
der
EP 0931 927 A1 und
der
EP 0909 897 A1 sind
Seitenkanalpumpen bekannt, bei denen die durch die Umlenkung eines
aus einer ersten Pumpenkammer und einer zweiten Pumpenkammer austretenden
Fluids erzeugten Geräusche
minimiert werden. Dazu werden gemäß der
EP 0 909 897 A1 die Austrittsöffnungen
um eine halbe Teilung der Kanalgruppen des Flügelrads versetzt. Gemäß der
EP 0 931 927 A1 werden
die Kanalgruppen selbst versetzt. Dies führt jeweils dazu, dass das
Fluid zeitlich versetzt auf eine Wand zur Umlenkung auftrifft und somit
die Geräuschspitzen
reduziert werden. Für
die erste und die zweite Pumpenkammer ist jeweils eine gemeinsame
Auslassöffnung
vorgesehen.
-
Zusätzlich besteht
aufgrund der kürzlich
entstandenen Nachfrage hinsichtlich geräuscharmer Kraftfahrzeuge eine
starke Nachfrage nach geräuscharmen
Flügelradpumpen,
die als Kraftstoffpumpen für
Fahrzeuge verwendet werden.
-
Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Techniken
zum Verringern oder Minimieren der Geräusche von Seitenkanalpumpen
zu lehren.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Lehren werden Seitenkanalpumpen gelehrt,
die mindestens eine Pumpenkammer aufweisen, die jeweils einen ersten
Seitenkanal (Kammer) und einen zweiten Seitenkanal (Kammer) umfassen.
Ein Flügelrad
ist drehbar innerhalb der Pumpenkammer angebracht. Das Flügelrad weist
eine erste Gruppe von Ausnehmungen (Kanalgruppe) und eine zweite
Gruppe von Ausnehmungen (Kanalgruppe) auf gegenüberliegenden Oberflächen auf.
Die erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen liegen
jeweils gegenüber
dem ersten Seitenkanal und dem zweiten Seitenkanal, so dass ein
Fluid in den ersten und zweiten Seitenkanal eingesaugt wird, wenn
sich das Flügelrad
dreht. Die Strömungen
des aus den Pumpenkammern abgegebenen Fluids weisen Pulsationen
auf, die einander auslöschen,
wenn die Fluidströmungen
im zusammenlaufenden Kanal zusammengebracht werden.
-
Daher
können
Geräusche,
die aufgrund von Pulsationen des Fluids erzeugt werden, verringert oder
minimiert werden.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren können die Pulsationen des Fluids durch
das Bestimmen der Relativpositionen der ersten Gruppe von Ausnehmungen
und der zweiten Gruppe von Ausnehmungen in der Umfangsrichtung und/oder
der Relativpositionen der Auslassöffnungen der ersten und zweiten
Seitenkanäle
aufgehoben werden.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren sind die Auslassöffnungen
der ersten und zweiten Seitenkanäle
in der gleichen Position in der Umfangsrichtung angebracht. Andererseits
können
die erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen
zueinander um einen Abstand versetzt sein, der einem Zwischenraum
der Ausnehmungen (Kanäle)
in der Umfangsrichtung geteilt durch die Anzahl der Gruppe von Ausnehmungenn
entspricht. Wenn die Pumpe beispielsweise eine einzige Pumpenkammer
umfasst, können die
erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen
zueinander um einen Abstand versetzt sein, der der Hälfte des
Zwischenraums der Ausnehmungen entspricht. Folglich können die
Pulsationsphasen des Fluids aus dem ersten und zweiten Seitenkanal
zueinander um eine zyklische Periode der Pulsationen geteilt durch
die Anzahl der Gruppen von Ausnehmungen versetzt sein. Daher können sich
die Pulsationen auslöschen,
wenn die Strömungen
des Fluids aus dem ersten und zweiten Seitenkanal am zusammenlaufenden
Kanal zusammenströmen.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren sind die erste Gruppe von
Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen in der gleichen
Position in der Umfangsrichtung angeordnet. Andererseits sind die
Auslassöffnungen des
ersten und zweiten Seitenkanals zueinander um einen Abstand versetzt,
der einem Zwischenraum der Ausnehmungen in der Umfangsrichtung geteilt durch
die Anzahl der Gruppen von Ausnehmungen entspricht. Wenn beispielsweise
die Pumpe eine einzige Pumpenkammer umfasst, können die Auslassöffnungen
zueinander um einen Abstand versetzt sein, der der Hälfte des
Zwischenraums der Ausnehmungen entspricht. Folglich können die
Phasen der Pulsation des Fluids aus dem ersten und zweiten Seitenkanal
zueinander um eine zyklische Periode der Pulsationen geteilt durch
die Anzahl der Gruppen von Ausnehmungen versetzt sein. Daher können sich
die Pulsationen auslöschen,
wenn die Strömungen
des Fluids aus dem ersten und zweiten Seitenkanal in dem zusammenlaufenden
Kanal zusammenlaufen.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren können die erste Gruppe von Ausnehmungen
und die zweite Gruppe von Ausnehmungen zueinander in Umfangsrichtung
versetzt sein. Zusätzlich
können
die Auslassöffnungen
des ersten und zweiten Seitenkanals ebenfalls zueinander versetzt
sein. Der Abstand des Versatzes kann geeignet in Abhängigkeit
von der Anzahl der Gruppen von Ausnehmungen bestimmt werden.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren stehen der erste Seitenkanal
und der zweite Seitenkanal miteinander in Verbindung, so dass der
Druck innerhalb des ersten Seitenkanals und der Druck innerhalb
des zweiten Seitenkanals miteinander ausgeglichen werden können. Folglich können die
Pulsationen in dem abgegebenen Fluid weiter verringert oder minimiert
werden.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren ist das Fluid ein Kraftstoff,
der einem Kraftfahrzeugmotor zugeführt wird. Daher kann die Pumpe
als eine geräuscharme
Kraftstoffpumpe gestaltet werden, die vorteilhaft in ein Kraftfahrzeug
eingebaut wird, um Geräusche
zu verringern.
-
Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
direkt nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen
mit den Ansprüchen
und den beigefügten Zeichnungen
zu verstehen, in denen:
-
1(A) eine vergrößerte Vertikalquerschnittsansicht
eines Bereichs von einer ersten beispielhaften Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist, der ein Flügelrad und ein Pumpengehäuse umfasst;
-
1(B) ein Diagramm ist, das schematisch die Pulsation
von Kraftstoff, der aus einem ersten Seitenkanal ausgegeben wird,
und die Pulsation von Kraftstoff, der aus einem zweiten Seitenkanal
der ersten beispielhaften Seitenkanalpumpe ausgegeben wird, zeigt;
-
2(A) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des Flügelrads
ist, das durch einen Pfeil IIA in 2(C) bezeichnet
ist, des Flügelrads;
-
2(B) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
IIB-IIB aus 2(A) ist;
-
2(C) eine Draufsicht auf das Flügelrad ist;
-
3(A) eine schematische vertikale Querschnittsansicht
eines Pumpenabschnitts ist;
-
3(B) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
IIIB-IIIB aus 3(A) ist;
-
3(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
IIIC-IIIC aus 3(A) ist;
-
4 eine
vertikale Querschnittsansicht der Seitenkanalpumpe ist;
-
5(A) ein Diagramm ist, das den gemessenen Druck
des aus dem ersten Seitenkanal abgegebenen Kraftstoffs zeigt;
-
5(B) ein Diagramm ist, das den den gemessenen
Druck des aus dem zweiten Seitenkanal abgegebenen Kraftstoffs zeigt;
-
5(C) ein Diagramm ist, das den den gemessenen
Druck des Kraftstoffs am Abgabekanal oder in einem zusammenlaufenden
Kanal zeigt;
-
5(D) ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen
einer Pulsationsamplitude und dem Verhältnis einer Querschnittsfläche eines
Verbindungslochs zu einem Öffnungsgebiet
einer Öffnung jedes
der Ausnehmungen des Flügelrads
zeigt;
-
6(A) eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht
einer Modifikation der ersten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
6(B) ein Diagramm ist, das schematisch eine Pulsation
eines aus einem ersten Seitenkanal ausgegebenen Kraftstoffs und
eine Pulsation eines aus einem zweiten Seitenkanal ausgegebenen
Kraftstoffs gemäß der Modifikation
der ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe zeigt;
-
7(A) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
eines Flügelrads
einer zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist, das durch einen Pfeil VIIA in 7(C) bezeichnet ist;
-
7(B) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
VIIB-VIIB aus 7(A) ist;
-
7(C) eine Draufsicht auf das Flügelrad ist;
-
8(A), 8(B), 8(C) und 8(D) Draufsichten
auf Flügelräder gemäß Modifikationen der
zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe sind;
-
9(A) ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen
einer Pulsationsamplitude und einem Verhältnis der Anzahl der Verbindungslöcher zur
Anzahl der in dem Flügelrad
geformten Ausnehmungen ist;
-
9(B) ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen
der Pulsationsamplitude und einem Verhältnis einer Querschnittsfläche eines
Verbindungslochs zu einer Öffnungsfläche einer Öffnung jeder
Ausnehmung des Flügelrads
ist;
-
10(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
10(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des in 10(A) gezeigten Flügelrads
ist, das durch einen Pfeil XB in 10(A) bezeichnet
ist;
-
10(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XC-XC aus 10(B) ist;
-
11(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
11(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des in 11(A) gezeigten Flügelrads
ist, das durch einen Fall XIB in 11(A) bezeichnet
ist;
-
11(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XIC-XIC aus 11(B) ist;
-
12(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
12(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des in 12(A) gezeigten Flügelrads
ist, das durch einen Pfeil XIIB in 12(A) bezeichnet ist;
-
12(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XIIC-XIIC aus 12(B) ist;
-
13(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
vierten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
13(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
der in 13(A) gezeigten Seitenkanalpumpe
ist, das durch einen Pfeil XIIIB in 13(A) bezeichnet
ist;
-
13(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XIIIC-XIIIC aus 13(B) ist;
-
14(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
fünften
Modifikation der zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist;
-
14(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des in 14(A) gezeigten Flügelrads
ist, das durch einen Pfeil XIVB in 14(A) bezeichnet ist;
-
14(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XIVC-XIVC aus 14(B) ist;
-
15(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
sechsten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
15(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein Gebiet
des in 15(A) gezeigten Flügelrads
ist, das mit einem Pfeil XVB in 15(A) bezeichnet
ist;
-
15(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XVC-XVC aus 15(B) ist;
-
16(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
siebten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
16(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein durch
einen Pfeil XVIB in 16(A) bezeichnetes Gebiet
des in 16(A) gezeigten Flügelrads
ist;
-
16(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XVIC-XVIC aus 16(B) ist;
-
17(A) eine Draufsicht auf ein Flügelrad gemäß einer
achten Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
17(B) eine vergrößerte Draufsicht auf ein mit
einem Pfeil XVIIB in 17(A) bezeichnetes Gebiet
des in 17(A) gezeigten Flügelrads
ist;
-
17(C) eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XVIIC-XVIIC in 17(B) ist;
-
18(A) eine schematische Vertikalquerschnittsansicht
eines Pumpenabschnitts einer dritten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
18(B) eine vergrößerte Vertikalquerschnittsansicht
des Pumpenabschnitts ist;
-
18(C) ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen
den Pulsationsphasen eines aus einem ersten Seitenkanal und einem
zweiten Pumpenkanals einer ersten Pumpenstufe abgegebenen Kraftstoffs
und Pulsationsphasen eines aus einem ersten Seitenkanal und einem
zweiten Seitenkanal einer zweiten Pumpenstufe abgegebenen Kraftstoffs zeigt;
-
19(A) eine vergrößerte Vertikalquerschnittsansicht
eines Pumpenabschnitts gemäß einer
ersten Modifikation der dritten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
19(B) eine vergrößerte Vertikalquerschnittsansicht
eines Pumpenabschnitts gemäß einer
zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist;
-
20(A) eine schematische Vertikalquerschnittsansicht
eines Pumpenabschnitts gemäß einer
dritten Modifikation der dritten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist; und
-
20(B) eine vergrößerte Vertikalquerschnittsansicht
eines Bereichs ist, der ein zweites Flügelrad umfasst, gemäß der in 20(A) gezeigten Modifikation.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Lehren umfassen Seitenkanalpumpen ein Pumpengehäuse und
ein innerhalb des Pumpengehäuses
angebrachtes Flügelrad.
Das Flügelrad
kann zur Drehung um eine Rotationsachse angetrieben werden. Eine
erste Gruppe von Ausnehmungen ist auf einer Seite des Flügelrads
und eine zweite Gruppe von Ausnehmungen auf der anderen Seite des Flügelrads
angebracht. Sowohl die erste als auch die zweite Gruppe von Ausnehmungen
kann mehrere Ausnehmungen umfassen, die in der Umfangsrichtung des
Flügelrads
angeordnet sind. Wenn sich das Flügelrad dreht, können die
erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen
Pulsationen in dem abgegebenen Fluid erzeugen, wobei die Pulsationen
die gleiche Zyklusdauer aufweisen.
-
Ein
erster Seitenkanal ist innerhalb des Pumpengehäuses definiert und weist eine
erste Einlassöffnung
und eine erste Auslassöffnung
auf. Der erste Seitenkanal liegt der ersten Gruppe von Ausnehmungen
des Flügelrads
gegenüber.
Ein zweiter Seitenkanal kann innerhalb des Pumpengehäuses definiert sein
und eine zweite Einlassöffnung
und eine zweite Auslassöffnung
aufweisen. Der zweite Seitenkanal liegt der zweiten Gruppe von Ausnehmungen
des Flügelrads
gegenüber.
-
Ein
Verbindungsloch kann innerhalb des Flügelrads definiert sein und
sich zwischen dem ersten Seitenkanal und dem zweiten Seitenkanal
erstrecken.
-
Ein
zusammenführender
Kanal ist innerhalb des Pumpengehäuses definiert und steht mit
der ersten Auslassöffnung
und der zweiten Auslassöffnung in
Verbindung, so dass das aus der ersten Auslassöffnung abgegebene Fluid und
das aus der zweiten Auslassöffnung
abgegebene Fluid im zusammenführenden
Kanal zusammenlaufen.
-
Die
erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen
können
bezüglich
einander in der Umfangsrichtung versetzt sein und/oder die erste
Auslassöffnung
des ersten Seitenkanals und die zweite Auslassöffnung des zweiten Seitenkanals
können
bezüglich
einander in der Umfangsrichtung versetzt sein, so dass eine Pulsationsphase
des aus dem ersten Seitenkanal abgegebenen Fluids relativ zu einer
Pulsationsphase des aus dem zweiten Seitenkanal abgegebenen Fluids um
die Hälfte
der Zyklusdauer der Pulsationen versetzt ist.
-
Da
der erste Seitenkanal und der zweite Seitenkanal miteinander über das
Verbindungsloch in Verbindung stehen, sind der Druck des Fluids
innerhalb des ersten Seitenkanals und der Druck des Fluids innerhalb
des zweiten Seitenkanals im wesentlichen gleich. Zusätzlich können sich
die Pulsationen des aus dem ersten Seitenkanal abgegebenen Fluids und
die Pulsationen des aus dem zweiten Seitenkanal abgegebenen Fluids
aufheben, wenn die Fluidströmungen
im zusammenlaufenden Kanal zusammengeführt werden, da die Pulsationsphase
des aus dem ersten Seitenkanal abgegebenen Fluids relativ zur Pulsationsphase
des aus dem zweiten Seitenkanal abgegebenen Fluids um die Hälfte der
Zyklusdauer der Pulsation, oder etwa 180°, versetzt ist. Folglich können Geräusche der
Pumpen, die auf Pulsationen, zurückzuführen sind,
verringert oder minimiert werden.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren umfassen Pumpen mehrere Pumpenabschnitte.
Jeder der Pumpenabschnitte umfasst ein innerhalb des Pumpengehäuses angebrachtes Flügelrad.
Die erste Gruppe von Ausnehmungen und die zweite Gruppe von Ausnehmungen
auf beiden Seiten jedes Flügelrads
können
bezüglich
einander in der Umfangsrichtung versetzt sein und/oder die erste
Auslassöffnung
des ersten Seitenkanals und die zweite Auslassöffnung des zweiten Seitenkanals können bezüglich einander
in der Umfangsrichtung versetzt sein, so dass die Pulsationsphase
des aus dem ersten Seitenkanal abgegebenen Fluids relativ zur Pulsationsphase
des aus dem zweiten Seitenkanal abgegebenen Fluids um eine vorbestimmte
Periode versetzt ist. Zusätzlich
ist die erste Auslassöffnung
des ersten Seitenkanals von jedem der Pumpenabschnitte in der Umfangsrichtung
relativ zur ersten Auslassöffnung
des ersten Seitenkanal des benachbarten Pumpenabschnitts versetzt,
so dass die Pulsationsphasen des aus den ersten Seitenkanälen von
zwei benachbarten Pumpenabschnitten abgegebenen Fluids im wesentlichen
um die halbe Zyklusdauer versetzt sind.
-
Wenn
daher die Pulsationsphase des aus der ersten Pumpenkammer für das Flügelrad der
ersten Stufe abgegebenen Fluids als Referenz gewählt wird, sind die Pulsationsphase
des aus dem ersten Seitenkanal für
das Flügelrad
der zweiten Stufe abgegebenen Fluids – und die Pulsationsphase des
aus dem ersten Seitenkanal für
das Flügelrad
der n-ten Stufe abgegebenen Fluids – wiederum in Bezug aufeinander
um eine halbe Zyklusdauer (180°)
versetzt.
-
Wenn
in ähnlicher
Weise die Pulsationsphase des aus dem zweiten Seitenkanal für das Flügelrad der
ersten Stufe abgegebenen Fluids als Referenz gewählt wird, sind die Pulsationsphase
des Fluids aus dem zweiten Seitenkanal für das Flügelrad der zweiten Stufe- und
die Pulsationsphase des Fluids aus dem zweiten Seitenkanal für das Flügelrad der
n-ten Stufewiederum zueinander um die Hälfte der Zyklusdauer (180°) versetzt.
-
Zusätzlich können die
Pulsationsphase des Fluids aus der ersten Pumpenkammer und die Pulsationsphase
des Fluids aus dem zweiten Seitenkanal jeder Stufe um eine vorbestimmte
Dauer versetzt sein.
-
Daher
können
in jeder Stufe die Pulsation des Fluids aus dem ersten Seitenkanal
und die Pulsation des Fluids aus dem zweiten Seitenkanal einander
aufheben, wenn das Fluid an dem zusammenlaufenden Kanal zusammengeführt wird.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren kann ein Verbindungsloch gebildet werden,
das sich zwischen einem der Ausnehmungen der ersten Gruppe von Ausnehmungen
und der entsprechenden Ausnehmung der zweiten Gruppe von Ausnehmungen
erstreckt, die einander in der Axialrichtung gegenüber liegen,
d. h. in der Richtung parallel zur Rotationsachse des Flügelrads.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren kann das Verbindungsloch mit den axial gegenüberliegenden
Ausnehmungen an einem Innenrand oder Außenrand der Ausnehmungen in
radialer Richtung des Flügelrads
in Verbindung stehen. Anderenfalls kann das Verbindungsloch in einer
Position entfernt von dem inneren oder äußeren Rand der axial gegenüberliegenden
Ausnehmungen definiert sein und mit diesen Ausnehmungen über zusätzliche
Ausnehmungen in Verbindung stehen, die an diese Ausnehmungen anschließend ausgebildet sind.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren ist das Verbindungsloch in einer Position
vorgesehen, die nicht mit den Ausnehmungen in Wechselwirkung tritt.
Vorzugsweise ist das Verbindungsloch in einer Position benachbart
zu einem Paar der axial einander gegenüberliegenden Ausnehmungen vorgesehen.
Beispielsweise ist das Verbindungsloch in einer Position benachbart
zu inneren und äußeren Rändern der
gegenüberliegenden
Ausnehmungen definiert.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren sind der erste und zweite Seitenkanal so
konfiguriert, dass sie sich über
das Verbindungsloch erstrecken.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren sind mehrere Verbindungslöcher vorgesehen
und stehen mit dem Paar der gegenüberliegenden Nuten in Verbindung
oder stehen damit nicht in Verbindung. Vorzugsweise ist die Anzahl
der Paare, der einander gege nüberliegenden
Ausnehmungen, die mit den entsprechenden Verbindungslöchern in
Verbindung stehen, größer als
die Anzahl der Paare der gegenüberliegenden
Ausnehmungen, die nicht mit den Verbindungslöchern in Verbindung stehen.
Weiter bevorzugt ist, dass alle Ausnehmungen auf einer Seite und
der anderen Seite des Flügelrads
miteinander über
Verbindungslöcher
in Verbindung stehen.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren ist das Verhältnis der Querschnittsfläche des
Verbindungslochs zur Öffnungsfläche jeder
Ausnehmung in einen Bereich von etwa 1%–70% festgelegt und vorzugsweise
in einem Bereich von etwa 3%–18%,
so dass die Pulsation weiter verringert werden kann.
-
Jedes
der zusätzlichen
Merkmale und jede der oben und unten beschriebenen Lehren kann getrennt
oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden,
um verbesserte Seitenkanalpumpen vorzusehen und solche Seitenkanalpumpen
zu verwenden. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, wobei die Beispiele viele dieser
zusätzlichen
Merkmale und Lehren sowohl einzeln als auch in Verbindung verwenden,
werden nun im einzelnen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll lediglich einem
Fachmann weitere Einzelheiten zum Ausführen von bevorzugten Aspekten
der vorliegenden Lehren geben und soll den Rahmen der Erfindung
nicht begrenzen. Nur die Ansprüche
definieren den Rahmen der beanspruchten Erfindung. Daher ist es
möglich,
dass Merkmalskombinationen und in der folgenden detaillierten Beschreibung
beschriebene Schritte nicht erforderlich sind, um die Erfindung
im breitesten Sinn auszuführen, und
statt dessen lediglich gelehrt werden, um insbesondere beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung zu beschreiben. Ferner können die verschiedenen Merkmale
der beispielhaften Ausführungsformen und
die abhängigen
Ansprüche
so kombiniert werden, wie es nicht im einzelnen aufgezählt ist,
um zusätzliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Lehren vorzusehen.
-
Eine
erste Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe wird nun unter Verweis auf 1(A) und 1(B), 2(A) bis 2(C), 3(A) bis 3(C), 4, 5(A) bis 5(D) und 6(A) und 6(B) beschrieben.
Die erste Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe kann eine Westcopumpe sein und als Kraftstoffpumpe
ausgestaltet sein, die in einem Fahrzeug angebracht ist, um ei nen
Kraftstoff, z. B. Benzin, an einen Motor, z. B. einen Verbrennungsmotor,
abzugeben. Insbesondere kann die erste Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
so gestaltet sein, dass sie innerhalb eines Kraftstofftanks des
Kraftfahrzeugs angebracht ist.
-
Unter
Verweis auf 4 umfasst die erste Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe einen Pumpenabschnitt 1 und einen
Motorabschnitt 2. Der Motorabschnitt 2 kann ein
Flügelrad 10 des
Pumpenabschnitts 1 drehen.
-
Der
Motorabschnitt 2 ist als Gleichstrombürstenmotor gestaltet und weist
Magnete 4 und einen Anker 5 auf, die innerhalb
eines im wesentlichen zylindrischen röhrenförmigen Pumpengehäuses 3 angeordnet
sind. Der Anker 5 weist eine Welle 5a auf.
-
Eine
Pumpenabdeckung 6 ist innerhalb eines ersten Endbereichs
(unterer Endbereich betrachtet in 4) des Pumpengehäuses 3 angebracht.
Ein Ende (unteres Ende betrachtet in 4) der Welle 5a des
Ankers 5 ist drehbar durch die Pumpenabdeckung 6 gelagert.
-
Eine
Motorabdeckung 7 ist innerhalb eines zweiten Endbereichs
(oberer Endbereich betrachtet in 4) des Pumpengehäuses 3 angebracht.
Das andere Ende (oberes Ende betrachtet in 4) des Ankers 5 wird
drehbar durch die Motorabdeckung 7 gelagert.
-
Eine
Abgabeöffnung 8 kann
innerhalb der Motorabdeckung 7 definiert werden, so dass
ein Innenraum 2a innerhalb des Motorabschnitts 2 mit
der Umgebung über
die Abgabeöffnung 8 in
Verbindung steht. Eine Kraftstoffabgabeleitung (nicht gezeigt) kann
mit der Abgabeöffnung 8 verbunden
werden, um den Kraftstoff einem Kraftfahrzeugmotor (nicht gezeigt),
z. B. einer Verbrennungsmaschine, zuzuführen.
-
Der
Motorabschnitt 2 ist so gestaltet, dass sich der Anker 5 drehen
kann, wenn Strom einer Spule (nicht gezeigt) des Ankers 5 über Anschlüsse (nicht
gezeigt) zugeführt
wird, die auf der Motorabdeckung 7 montiert sind. Da ein
Gleichstrommotor mit einem Anker, der sich durch die Zufuhr eines
Stroms dreht, im Stand der Technik gut bekannt ist, ist eine detailliertere
Erklärung
des Motorabschnitts 2 nicht nötig. Zusätzlich kann der Motorabschnitt 2 durch
je den anderen bekannten Motor oder Antriebsmechanismus ersetzt werden,
der sich hinsichtlich seiner Art vom Motorabschnitt 2 unterscheidet.
-
Der
Pumpenabschnitt 1 der Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
wird nun beschrieben.
-
Bezugnehmend
auf 3(A) weist der Pumpenabschnitt 1 ein
einziges Flügelrad 10 auf,
das innerhalb des Pumpengehäuses 3 angebracht
ist. Das Pumpengehäuse 3 kann
durch mehrere Gehäuseelemente
gebildet werden, die, betrachtet in 3(A), voneinander
in der Richtung nach oben und unten getrennt sind, d. h. in einer
Axialrichtung der Welle 5a des Ankers 5. Die Gehäuseelemente
können
miteinander zusammengefügt
werden, so dass sie einen Aufnahmeraum für das Flügelrad 10 definieren.
-
Das
Flügelrad 10 ist
drehbar innerhalb des Aufnahmeraums für das Flügelrad 10 angebracht. Vorzugsweise
weist das Flügelrad 10 eine
im wesentlichen scheibenartige Gestalt auf und weist eine im wesentlichen
gleichmäßige Dicke
auf. Eine im wesentlichen D-förmiges
Axialloch 10c kann in der Mitte des Flügelrads 10 geformt
sein (siehe 2(C)). Die Welle 5a des
Ankers 5 des Motorabschnitts 2 ist in Eingriff
mit dem Axialloch 10c in der Rotationsrichtung, so dass
sich das Flügelrad 10 um
die Achse der Welle 5a dreht, wenn sich der Anker 5 dreht.
-
Bezugnehmend
auf 2(A) bis 2(C) kann
eine Gruppe von Ausnehmungen 12 im Umfangsbereich auf sowohl
der oberen als auch der unteren Oberfläche des Flügelrads 10 geformt
sein. Die Ausnehmungen 11 auf sowohl der oberen als auch der
unteren Oberfläche
des Flügelrads 10 können in gleichmäßigen Intervallen
in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Mit anderen Worten, können die Ausnehmungen 11 voneinander
um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sein, so dass ein Flügel oder
eine Lamelle zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 11 definiert
wird. Wie es jedoch in 2(B) gezeigt
ist, ist die Gruppe der Ausnehmungen 11 auf einer Seite,
d. h. der oberen Fläche,
des Flügelrads 10 um
einen Abstand, der der Hälfte
oder im wesentlichen der Hälfte
des Abstands zwischen den Ausnehmungen 11 entspricht, versetzt.
-
Wie
es in 2(A) gezeigt ist, weist jede
der Ausnehmungen 12 eine Öffnung 13 auf, die
sich auf einer Seite des Flügelrads 10 in
der Axialrichtung öffnet.
Die Öffnung 13 kann
durch einen Vorderrand 13f auf der Vorderseite in der Rotationsrichtung
des Flügelrads 10,
einen Hinterrand 13b auf der Rückseite in der Rotationsrichtung,
einen Innenrand 13e auf der inneren Seite in der Radialrichtung
des Flügelrads 10 und
einen äußeren Rand 13r auf
der äußeren Seite in
der Radialrichtung definiert werden. Die Ränder 13f, 13e, 13b und 13r können miteinander über gekrümmte Ränder 13a verbunden
sein.
-
Sowohl
der Vorderrand 13f als auch der Hinterrand 13b können einen
inneren Teil (auf der Seite des Innenrands 13e) aufweisen,
der sich im wesentlichen in Radialrichtung erstreckt. Zusätzlich können der
Vorderrand 13f und der Hinterrand 13e einen Außenteil
aufweisen (auf der Seite des Außenrands 13r),
der in Richtung auf die Vorderseite in der Rotationsrichtung gekrümmt ist.
Ferner weist jede der Ausnehmungen 12 eine Bodenwand 14 und
eine Seitenwand 15 auf. Wie es in 2(B) gezeigt
ist, erstreckt sich ein Teil der Seitenwand 15, der den
Hinterrand 13(b) definiert, im wesentlichen vertikal relativ
zur oberen und unteren Oberfläche
des Flügelrads 10.
Zusätzlich
ist ein Teil der Seitenwand 15, der den Vorderrand 13f definiert,
im Querschnitt gekrümmt. Somit
wird die Kanaltiefe 12 am Hinterrand 13b oder in
einer Position in der Nähe
des Hinterrands 13b maximal.
-
Bezugnehmend
auf 2(A) steht jede der Ausnehmungen 12 auf
der oberen Seite des Flügelrads 10 mit
einer der Ausnehmungen 12 auf der unteren Seite des Flügelrads über ein
Verbindungsloch 18 in Verbindung. Mit anderen Worten ist
jedes Paar der Ausnehmungen 12, die einander in der Axialrichtung
des Flügelrads 10 gegenüberliegen,
miteinander über
das Verbindungsloch 18 in Verbindung. Vorzugsweise weist
das Verbindungsloch 18 eine Querschnittsfläche S1 auf
(eine Querschnittsfläche
innerhalb einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Flügelrads 10),
die etwa 1% bis etwa 70% einer Öffnungsfläche S0 der Öffnung 13 entspricht
(der Öffnungsfläche 13 innerhalb
einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Flügelrads 20). Wie unten
beschrieben wird, wird die Querschnittsfläche S1 vorzugsweise auf einen
Bereich zwischen etwa 3% und etwa 18% der Öffnungsfläche S0 festgelegt.
-
Bezugnehmend
auf 3(A) und 3(B) ist
eine im wesentlichen bogenförmige
erste Kanalnut 21 in einer oberen Wand des Aufnahmeraums
für das
Flügelrad
des Pumpengehäuses 6 ge formt
und liegt den Ausnehmungen 12 gegenüber, die auf der oberen Seite
des Flügelrads 10 ausgebildet
sind, betrachtet in 3(A).
-
Die
erste Kanalnut 21 wirkt mit den Nuten 12 der oberen
Seite des Flügelrads 10 zusammen,
um einen ersten Seitenkanal zu definieren. Daher wird die erste
Kanalnut 21 unten auch als ”erster Seitenkanal 21” bezeichnet.
-
Das
Pumpengehäuse 3 definiert
eine erste Einlassöffnung 21e,
die an einem Ende des ersten Seitenkanals 21 in der Richtung
entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Flügelrads 10 angebracht
ist. Eine erste Auslassöffnung 21p ist
am anderen Ende des ersten Seitenkanals 21 in der Rotationsrichtung des
Flügelrads 10 definiert.
-
Die
erste Einlassöffnung 21e und
die erste Auslassöffnung 21p sind
voneinander durch eine Trennwand 6m des Pumpengehäuses 3 getrennt.
-
Bezugnehmend
auf 3(A) und 3(C) ist
in ähnlicher
Weise eine im wesentlichen bogenförmige zweite Kanalnut 22 in
einer unteren Wand des Aufnahmeraums für das Flügelrad 10 des Pumpengehäuses 3 geformt
und liegt den Nuten 12 gegenüber, die auf der unteren Seite
des Flügelrads 10 geformt
sind, betrachtet in 3(A).
-
Die
zweite Kanalnut 22 wirkt mit den Ausnehmungen der unteren
Seite des Flügelrads 10 zusammen,
um einen zweiten Seitenkanal zu definieren. Daher wird die zweite
Kanalnut 22 unten auch als ”zweiter Seitenkanal 22” bezeichnet.
Der erste Seitenkanal 21 und der zweite Seitenkanal 22 definieren eine
Pumpenkammer.
-
Das
Pumpengehäuse 3 definiert
eine zweite Einlassöffnung 21e,
die an einem Ende des zweiten Seitenkanals 22 in der Richtung
entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Flügelrads 10 angebracht
ist. Eine zweite Auslassöffnung 22p kann
am anderen Ende des zweiten Seitenkanals 22 in der Rotationsrichtung
des Flügelrads 10 definiert
sein.
-
Die
zweite Einlassöffnung 22e und
die zweite Auslassöffnung 22p sind
voneinander durch eine Trennwand 6q des Pumpengehäuses 3 getrennt.
-
Bezugnehmend
auf 4 ist ein Saugkanal 24 in dem Pumpengehäuse 3 definiert
und das Ende des Saugkanals 24 auf der stromaufwärtigen Seite öffnet sich
nach außen über die
Ansaugöffnung 25. Die
Ansaugöffnung 25 kann
am unteren Ende des Pumpengehäuses 3 platziert
sein. Die stromabwärtige
Seite des Ansaugkanals 24 kann in einen oberen Zweigkanal 24a und
einen unteren Zweigkanal 24b verzweigt sein. Der obere
Zweigkanal 24a steht mit der ersten Einlassöffnung 21e des
ersten Pumpenkanals 21 in Verbindung. Der untere Zweigkanal 24b steht
mit der zweiten Einlassöffnung 22e des
zweiten Seitenkanals 22 in Verbindung. Vorzugsweise sind die
erste Einlassöffnung 21e und
die zweite Einlassöffnung 22e in
der gleichen Position betrachtet in der Draufsicht, d. h. betrachtet
in der Richtung parallel zur Rotationsachse des Flügelrads 10,
positioniert.
-
Wieder
bezugnehmend auf 4 ist ein Abgabekanal 26 in
dem Pumpengehäuse 3 definiert, und
das Ende an der stromabwärtigen
Seite des Abgabekanals 26 öffnet sich in den Innenraum 2a über eine
Abgabeöffnung 27.
Die Abgabeöffnung 27 ist am
oberen Ende des Pumpengehäuses 3 angebracht.
Die stromaufwärtige
Seite des Abgabekanals 26 kann in einen oberen Zweigkanal 26a und
einen unteren Zweigkanal 26b verzweigt sein. Der obere Zweigkanal 26a steht
mit der ersten Auslassöffnung 21p des
ersten Seitenkanals 21 in Verbindung. Der untere Zweigkanal 26b steht
mit der zweiten Auslassöffnung 22p des
zweiten Seitenkanals 22 in Verbindung. Vorzugsweise sind
die erste Auslassöffnung 21p und
zweite Auslassöffnung 22p in
der gleichen Position betrachtet in der Draufsicht, d. h. betrachtet in
der Richtung parallel zur Axialrichtung der Rotationsachse des Flügelrads 10,
platziert (siehe auch 1(A)).
-
Die
Arbeitsweise der ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe wird nun beschrieben. Der Anker 5 dreht
sich, wenn Strom an die Spule (nicht gezeigt) des Ankers 5 über die
Anschlüsse
und Bürsten
zugeführt
wird. Daher drehen sich das Flügelrad 10 ebenso
wie die Welle 5a des Ankers 5 in der Richtung,
die durch umrandete Pfeile in 1(A) und 2(A) bis 2(C) angegeben
ist. Es wird ein Pumpen durchgeführt,
wenn sich das Flügelrad 10 dreht.
Somit kann Kraftstoff, z. B. Benzin, der innerhalb eines Kraftstofftanks
(nicht gezeigt) gespeichert ist, in das Pumpengehäuse 3 über den
Ansaugkanal 24 eingesaugt werden, wenn sich das Flügelrad 10 dreht.
Der Kraftstoff kann dann in den oberen Zweigkanal 24a und
den unte ren Zweigkanal 24b strömen. Der Kraftstoff kann weiter
in den ersten Seitenkanal 21 und den zweiten Seitenkanal 22 über jeweils
die erste Einlassöffnung 21e und
die zweite Einlassöffnung 22e strömen.
-
Der
Kraftstoff, der in den ersten Seitenkanal 21 und die zweite
Pumpenkammer 22 gelangt, kann dann unter Druck gesetzt
werden, um in Richtung auf die erste Auslassöffnung 21p und die
zweite Auslassöffnung 22p aufgrund
der kinetischen Energie, die durch die Ausnehmungen 12 oder
die Flügel,
die durch die Ausnehmungen 12 definiert werden, aufgebracht
wird. Da jede der Ausnehmungen 12, die auf einer Seite
des Flügelrads 10 gebildet
ist, mit einer der Ausnehmungen 12 auf der gegenüberliegenden Seite über das
Verbindungsloch 18 in Verbindung steht, stehen der erste
Seitenkanal 21 und der zweite Seitenkanal 22 miteinander
in Verbindung. Folglich werden der Kraftstoffdruck in dem ersten
Seitenkanal 21 und der Kraftstoffdruck in dem zweiten Seitenkanal 22 im
wesentlichen gleich zueinander.
-
Da
die Gruppe der Ausnehmungen 12 auf einer Seite des Flügelrads 10 um
die Länge
von im wesentlichen dem halben Abstand zwischen zwei benachbarten
Ausnehmungen 12 in der Umfangsrichtung versetzt ist, ist
die Pulsationsphase des Kraftstoffs, der aus der ersten Abgabeöffnung 21p des ersten
Seitenkanals 21 abgegeben wird, in der Phase um die Hälfte oder
etwa die Hälfte
der Zyklusdauer (etwa 180°)
bezüglich
der Pulsationsphase des Kraftstoffs, der aus der zweiten Auslassöffnung 22p des zweiten
Seitenkanals 22 ausgegeben wird, versetzt.
-
Eine
Pulsation P1 des aus der ersten Auslassöffnung 21p des ersten
Seitenkanals 21 abgegebenen Kraftstoffs ist schematisch
in einem Diagramm im oberen Teil von 1(B) gezeigt.
Eine Pulsation P2 des aus der zweiten Auslassöffnung 2p des zweiten
Seitenkanals 22 abgegebenen Kraftstoffs ist schematisch
in dem Diagramm im unteren Teil von 1(B) gezeigt.
In 1(B) stellt die Ordinatenachse
den Kraftstoffdruck dar, und die Abszissenachse die Zeit.
-
Der
aus der ersten Auslassöffnung 21p des ersten
Seitenkanals 21 abgegebene Kraftstoff strömt in den
Abgabekanal 26 über
den oberen Zweigkanal 26a. Andererseits strömt der aus der
zweiten Auslassöffnung 22p des
zweiten Seitenkanals 22 abgegebene Kraftstoff in den Abgabekanal 26 über den
unteren Zweigkanal 26b.
-
Wie
oben beschrieben, ist die Pulsationsphase des Kraftstoffs, der in
den Abgabekanal 26 über
den oberen Zweigkanal 26a strömt, in der Phase um die Hälfte oder
etwa die Hälfte
der Zyklusdauer (etwa 180°)
relativ zur Pulsationsphase des Kraftstoffs, der in den Abgabekanal 26 über den
unteren Zweigkanal 26b strömt, versetzt. Daher löschen die Pulsation
des aus dem oberen Zweigkanal 26a abgegebenen Kraftstoffs
und die Pulsation des aus dem unteren Zweigkanal 26b abgegebenen
Kraftstoffs einander aus, wenn sich die Strömungen des Kraftstoffs am Abgabekanal 26 treffen
oder zusammenlaufen, d. h. an einem Punkt, an dem die Strömungen zusammenfließen. Folglich
können
Geräusche,
die durch die Pulsationen des Kraftstoffs erzeugt werden, verringert
oder minimiert werden.
-
Der
am Abgabekanal 26 zusammengeführte Kraftstoff strömt in den
Innenraum 2a des Motorabschnitts 2 über die
Abgabeöffnung 27.
Der Kraftstoff kann Weiterströmen,
um vom Innenraum 2a über
die Abgabeöffnung 8,
die in der Motorabdeckung 7 definiert ist, an die Kraftstoffleitung
(nicht gezeigt) abgegeben zu werden. Der Strömungsweg des Kraftstoffs ist
durch Pfeile in 4 angegeben.
-
Bezüglich der
ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist die Pulsation des Kraftstoffs, der aus
dem ersten Seitenkanal 21 über die erste Auslassöffnung 21p abgegeben
wird, um die Hälfte der
Impulslänge
relativ zur Pulsationsphase des Kraftstoffs versetzt, der aus dem
zweiten Seitenkanal 22 über
die zweite Auslassöffnung 22p abgegeben wird.
die Pulsationen können
sich aufheben oder minimiert werden, wenn sich die Kraftstoffströmungen an
dem Abgabekanal 26 oder dem Punkt, an dem die Strömungen zusammenfließen, vereinigen.
-
5(A) bis 5(C) zeigen
experimentelle Ergebnisse einer Seitenkanalpumpe, die gemäß den Lehren
der ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe gestaltet ist. 5(A) zeigt
die Variation des Drucks (lediglich die Pulsationskomponente) des
Fluids, das aus der ersten Auslassöffnung 21p des ersten
Seitenkanals 21 abgegeben wird. 5(B) zeigt die
Druckvariation (lediglich Pulsationskomponente) des Fluids, das
aus der zweiten Abgabeöffnung 22p des
zweiten Seitenkanals 22 abgegeben wird. 5(C) zeigt die Druckvariation des Kraftstoffs, nachdem
die Strömungen
des Kraftstoffs am Abgabekanal 26 zusammengelaufen sind.
-
Die
experimentellen Ergebnisse geben an, dass die Pulsationsamplitude
auf weniger als 2 kPa verringert werden kann.
-
5(D) zeigt auch das experimentelle Ergebnis im
Hinblick auf die Beziehung zwischen dem Verhältnis (S1/S0) (in %) (Verhältnis der
Querschnittsfläche
S1 des Verbindungslochs 18 zur Öffnungsfläche S0 jedes Kanals 21)
und der Amplitude der Pulsation. Dieses experimentelle Ergebnis
gibt an, dass die Pulsationsamplitude auf weniger als 2 kPa verringert
werden kann, wenn das Verhältnis S1/S0
im Bereich von etwa 3% bis etwa 18% gewählt wird. Selbst wenn das Verhältnis S1/S0
innerhalb des Bereichs von etwa 1% bis etwa 70% liegt, wird die Pulsationsamplitude
noch auf weniger als etwa 4,5 kPa verringert. Bei den herkömmlichen
Seitenkanalpumpen (Westcopumpen) liegt die Pulsationsamplitude bei
etwa 8 kPa. Daher sieht eine Wahl des Verhältnisses S1/S0 auf einen Bereich
von etwa 1% bis etwa 70% noch eine beträchtliche Wirkung im Hinblick
auf das Verringern der Pulsation vor.
-
Um
die Pulsationsphase des aus dem ersten Seitenkanal 21 abgegebenen
Kraftstoffs um die Hälfte
der Zyklusdauer der Pulsation relativ zur Pulsationsphase des aus
dem zweiten Seitenkanal 22 abgegebenen Kraftstoffs zu versetzen,
ist die Gruppe von Ausnehmungen 12 auf einer Seite des
Flügelrads 10 der
ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe um eine Länge,
der der Hälfte
des Abstands der Ausnehmungen 12 entspricht, relativ zur
Gruppe der Ausnehmungen 12 auf der anderen Seite des Flügelrads 10 versetzt.
Ein solcher Phasenversatz kann jedoch auch durch die 6(A) gezeigte Anordnung erreicht werden.
-
6(A) zeigt somit eine Querschnittsansicht eines
Teils einer Seitenkanalpumpe, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist. Bei dieser Abwandlung sind die Ausnehmungen 12 auf
einer Seite des Flügelrads 10 so positioniert,
dass sie in der Axialrichtung mit den entsprechenden Ausnehmungen 12 auf
der anderen Seite des Flügelrads 10 ausgerichtet
sind (oder in der Draufsicht betrachtet ausgerichtet sind). Andererseits
ist die erste Auslassöffnung 21p des
ersten Seitenkanals 21 um eine Länge, die dem halben Abstand
der Ausnehmungen 12 entspricht, relativ zur zweiten Auslassöffnung 22p des
zweiten Pumpenkanals 22 versetzt. Eine Pulsation P3 des
aus der ersten Auslassöffnung 21p des
ersten Seitenkanals 21 der modifizierten Seitenkanalpumpe
abgegebenen Kraftstoffs kann schematisch durch eine Darstellung im
oberen Teil von 6(B) angegeben werden. Ein Pulsation
P3 des aus der zweiten Auslassöffnung 22p des
zweiten Seitenkanals 22 abgegebenen Kraftstoffs kann schematisch
durch ein Diagramm auf der unteren Seite von 6(B) dargestellt
werden. In 6(B) stellt die Ordinatenachse
den Druck des Kraftstoffs dar und die Abszissenachse die Zeit. Wie
aus 6(B) zu erkennen ist, ist die
Pulsationsphase des aus dem zweiten Seitenkanal 22 abgegebenen
Kraftstoffs um die Hälfte
des Zyklusdauer-Impulses der Pulsation relativ zur Pulsationsphase
des aus dem ersten Seitenkanal 21 abgegebenen Kraftstoffs
versetzt.
-
Zusätzlich können der
Vorderrand 13f und der Hinterrand 13b der Öffnung 13 jeder
Ausnehmung 12 des Flügelrads 10 innere
Bereiche auf der Seite des Innenrands 13e aufweisen, die
sich im wesentlichen in der Radialrichtung des Flügelrads 10 erstrecken.
Ferner weisen der Vorderrand 13f und der Hinterrand 13b Außenbereiche
auf der Seite des Innenrands 13e auf, die in Richtung auf
die Vorderseite in der Rotationsrichtung des Flügelrads 10 gekrümmt sind.
Daher kann die Pumpeneffizienz verbessert werden.
-
Die
Gestaltung der Öffnung 13 der
Ausnehmung 12 kann auf verschiedene Arten modifiziert werden,
solange die Öffnung
den Vorderrand 13f und den Hinterrand 13b aufweist,
die wie oben beschrieben ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Öffnung 13 eine
im wesentlichen quadratische oder rechteckige Gestalt aufweisen.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe wird nun unter Verweis auf 7(A) und 7(B) bis 17(A), 17(B) und 17(C) beschrieben. Die zweite Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe, die in 1(A) und 1(B) bis 4 gezeigt
ist, hinsichtlich der Anordnung und der Anzahl der Verbindungslöcher, die
sich zwischen den Ausnehmungen auf den gegenüberliegenden Seiten des Flügelrads 10 erstrecken.
Des weiteren ist die zweite Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe gleich zur ersten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe.
Daher sind in 7(A) und 7(B) bis 17(A), 17(B) und 17(C) gleichen Elementen dieselben Referenzziffern
zugewiesen und die Erklärung
dieser Elemente wird weggelassen.
-
Bezugnehmend
auf 7(A) bis 7(C) weist
ein Flügelrad 40 der
zweiten Ausführungsform der
Seitenkanalpumpe eine Gruppe von Ausnehmungen 42 auf, die
in sowohl der oberen als auch unteren Oberfläche des Flügelrads 40 gebildet
sind. Nahezu alle Ausnehmungen 42 auf einer Seite des Flügelrads 40 stehen
mit den entsprechenden axial gegenüberliegenden Ausnehmungen 42 über Verbindungslöcher 48 in
Verbindung. Daher steht ein erster Pumpenkanal oder eine erste Pumpenkammer 51 (siehe 10(C)) mit einem zweiten Pumpenkanal oder einer
zweiten Kammer 52 (siehe ebenfalls 10(C)) über die
Verbindungslöcher 48 in
Verbindung.
-
Gemäß 7(C) ist die Anzahl der Ausnehmungen 42,
die mit den Verbindungslöchern 48 in Verbindung
stehen, größer als
die Anzahl der Ausnehmungen 42, die nicht mit den Verbindungslöchern 48 in
Verbindung stehen. Das Paar der gegenüberliegenden Ausnehmungen 42,
die mit den Verbindungslöchern 48 in
Verbindung stehen, wird nachfolgend als ”erstes Kanalpaar R” bezeichnet.
Die gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42, die nicht mit den Verbindungslöchern 48 in
Verbindung stehen, werden nachfolgend ”zweite Kanalpaare S” bezeichnet.
Bei der zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe sind drei zweite Kanalpaare S vorgesehen, wenn auch
vier oder mehr zweite Kanalpaare S vorgesehen werden können. Die
zweiten Kanalpaare S des Flügelrads 40 können voneinander
in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet
sein, so dass der Druckausgleich in der Umfassungsrichtung erreicht werden
kann.
-
Verschiedene
Modifikationen der zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe sind in 8(A) bis 8(D) gezeigt. Bei der in 8(A) gezeigten
Modifikation sind die ersten Kanalpaare R und die zweiten Kanalpaare
S wechselweise in der Umfangsrichtung angeordnet. Bei den in 8(B) bis 8(D) gezeigten
Modifikationen ist die Anzahl der zweiten Kanalpaare S größer als
die Anzahl der ersten Kanalpaare R. Bei der in 8(B) gezeigten Modifikation sind vier erste Kanalpaare
R angeordnet, so dass sie in der Umfangsrichtung gleich beabstandet
sind. Bei der in 8(C) gezeigten Modifikation
ist nur ein erstes Kanalpaar R vorgesehen. Bei der in 8(D) gezeigten Modifikation sind acht Kanalpaare
R angeordnet, die in der Umfangsrichtung gleich beabstandet sind.
-
9(A) und 9(B) zeigen
Diagramme, die die Ergebnisse von Experimenten darstellen, die für verschiedene
Seitenkanalpumpen ausgeführt wurden,
die gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform
gestaltet sind. Insbesondere zeigt das Diagramm von 9(A) die Beziehung zwischen dem Verhältnis der
Anzahl (N1) der Verbindungslöcher 48 (d.
h. der Anzahl der ersten Kanalpaare R) zur Anzahl (N2) aller Ausnehmungen 42 und
der resultierenden Amplitude der Pulsation (kPa). Für alle Experimente
ist das Verhältnis
S1/S0 (das Verhältnis der
Querschnittsfläche
S1 des Verbindungslochs 48 zur Öffnungsfläche des Kanals 42)
auf etwa 5% festgelegt.
-
Wie
aus 9(A) zu erkennen ist, wird die Pulsationsamplitude
minimal, wenn das Verhältnis N1/N2
1 ist, d. h. wenn alle Paare der gegenüberliegenden Ausnehmungen 42 als
erste Kanalpaare R gestaltet sind, bei denen eine Verbindung mit
den Verbindungslöchern 48 besteht.
-
9(B) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen
dem Verhältnis
S1/S0 (%) und der Pulsationsamplitude (kPa) zeigt. Eine durchgezogene
Line J gibt die Beziehung für
den Fall an, dass das Verhältnis
N1/N2 1 ist. Eine gestrichelte Linie K gibt die Beziehung für den Fall
an, dass das Verhältnis N1/N2
0,5 ist.
-
Die
in 9(A) und 9(B) gezeigten
experimentellen Ergebnisse geben an, dass die Pulsationsamplitude
minimal wird, wenn (1) das Verhältnis N1/N2
1 ist, d. h. alle Paare der Ausnehmungen 42 als erste Kanalpaare
gestaltet sind, und (2) das Verhältnis
S1/S0 etwa 5% ist.
-
Eine
andere Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist in 10(A) bis 10(C) gezeigt.
Bei dieser Abwandlung erstreckt sich das Verbindungsloch 48 nicht
von den Innenräumen
des axial gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42, sondern erstreckt sich von den Innenrändern der
gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42.
-
Wenn
auch nur ein Paar der axial gegenüberliegenden Ausnehmungen 42 in
dieser Modifikation mit dem Verbindungsloch 48 in Verbindung
steht, können
auch zwei oder mehrere oder alle der gegenüberliegenden Paare der Ausnehmungen 42 mit
ihren jeweiligen Verbindungslöchern 48 in
Verbindung stehen.
-
Eine
zusätzliche
Modifikation der zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist in 11(A) bis 11(C) gezeigt. Bei dieser Modifikation erstreckt
sich das Verbindungsloch 48 nicht vom Innenraum des axial
gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42, sondern erstreckt sich von den
Außenrändern der
gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42.
-
Eine
weitere Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist in 12(A) bis 12(C) gezeigt.
Bei dieser Modifikation sind seichte Ausnehmungen 42h auf
sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche des Flügelrads 40 gebildet.
Die seichten Ausnehmungen 42h können fortgesetzt an die Innenränder des
axial gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 des Flügelrads 40 geformt
sein. Das Verbindungsloch 48 erstreckt sich von den seichten
Ausnehmungen 42h, so dass der erste Seitenkanal 51 auf
einer Seite des Flügelrads 40 mit
dem zweiten Seitenkanal 52 auf der anderen Seite des Flügelrads 40 über die
seichten Ausnehmungen 48 und das Verbindungsloch 48 in Verbindung
steht. Wenn auch die seichten Ausnehmungen 48 und das Verbindungsloch 48 zugehörig zu nur
einem gegenüberliegenden
Paar der Ausnehmungen 42 bei dieser Modifikation ausgebildet
ist, sind die seichten Ausnehmungen 42h und das Verbindungsloch 48 so
geformt, dass sie zu jedem der mehreren Paare der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42 gehören.
-
Eine
weitere Modifikation der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist in 13(A) bis 13(C) gezeigt.
Diese Modifikation unterscheidet sich von der in 12(A) bis 12(C) gezeigten
Modifikation dadurch, dass die seichten Ausnehmungen 42h sich
an die Außenränder des
axial gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 anschließend geformt sind.
-
Weitere
verschiedene Modifikationen der zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe sind
in 14(A), 14(B) und 14(C) bis 17(A), 17(B) und 17(C) gezeigt.
Bei jeder dieser Modifikationen ist das Verbindungsloch 48 benachbart
zu den Außenrändern oder
den Innenrändern
des axial gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 positioniert, wobei es jedoch
nicht mit der Ausnehmung 42 in Wechselwirkung tritt. In diesem
Zusammenhang ist der erste Seitenkanal 51 so gestaltet,
dass er sich über
das Verbindungsloch 42 ebenso wie die Gruppe der Ausnehmungen 42 auf der
Seite des Flügelrads 40 erstreckt.
In ähnlicher Weise
ist der zweite Seitenkanal so gestaltet, dass er sich über das
Verbindungsloch 42 ebenso wie die Gruppe der Ausnehmungen 42 auf
der anderen Seite des Flügelrads 40 erstreckt.
Diese Anordnungen ermöglichen
es auch, dass der erste Seitenkanal 51 und der zweite Seitenkanal 52 miteinander über das Verbindungsloch 48 in
Verbindung stehen.
-
Insbesondere
ist gemäß der in 14(A) bis 14(C) gezeigten
Modifikation das Verbindungsloch 48 benachbart zu den Außenrändern des
gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 positioniert. Wie es in 14(C) gezeigt ist, ist ein erster seichter Umfangskanal 51f in
der oberen Wand des Aufnahmeraums für das Flügelrad in einer Position benachbart
zu den Außenrändern der
Ausnehmungen 42 geformt und erstreckt sich kontinuierlich
zum ersten Pumpenkanal 51. Ein zweiter seichter Umfangskanal 52f ist
in der unteren Wand des Aufnahmeraums für das Flügelrad in einer Position benachbart
zu den Außenrändern der
Ausnehmungen 42 geformt und erstreckt sich kontinuierlich
zum zweiten Pumpenkanal 52.
-
Die
in 15(A) bis 15(C) gezeigte
Modifikation unterscheidet sich von der in 14(A) bis 14(C) gezeigten Modifikation dadurch, dass das Verbindungsloch 48 benachbart
zu den Innenrändern des
axial gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 positioniert ist. Zusätzlich ist
jeder der Umfangskanäle 51f und 52f benachbart
zu den Innenrändern
des gegenüberliegenden
Paars der Ausnehmungen 42 positioniert, wie es in 15(C) gezeigt ist.
-
Die
in 16(A)bis 16(C) gezeigten Modifikation
unterscheidet sich von der in 14(A) bis 14(C) gezeigten Modifikation dadurch, dass die
seichten Umfangskanäle 51f und 52f nicht
eingebracht sind. Stattdessen ist die Breite in der Axialrichtung
von sowohl dem ersten Pumpenkanal 51 als auch dem zweiten
Pumpenkanal 52 bis über
das Verbindungsloch 48 vergrößert, wie es in 16(C) gezeigt ist.
-
Die
in 17(A) bis 17(C) gezeigte
Modifikation unterscheidet sich von der in 15(A) bis 15(C) gezeigten Modifikation dadurch, dass keine
seichten Umfangskanäle 51f und 52f eingebracht sind.
Stattdessen ist die Breite in der Radialrichtung von sowohl dem
ersten Pumpenkanal 51 als auch dem zweiten Pumpenkanal
bis über
das Verbindungsloch 48 vergrößert, wie es in 17(C) gezeigt ist.
-
In
den in 14(A) bis 14(C) bis 17(A) bis 17(C) gezeigten
Modifikationen ist das Verbindungsloch 48 zwar nur zu einem
Paar der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42 zugehörig. Zwei
oder mehr Verbindungslöcher 48 können jedoch
zugehörig
zu mehreren Paaren der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42 geformt sein.
-
Wenn
auch die zweite Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe und ihre Modifikationen so gestaltet sind,
dass sie ein Verbindungsloch 48 aufweisen, das zugehörig zu einem
oder jedem Paar der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42 geformt ist, können auch zwei oder mehrere
Verbindungslöcher 48 zugehörig zu einem
oder jedem Paar der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 42 geformt sein.
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe wird nun unter Verweis auf 18(A), 18(B) und 18(C) bis 20(A) und 20(B) beschrieben.
-
Die
dritte Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist als zweistufige Pumpe gestaltet und unterscheidet
sich von der ersten und zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
durch die Konstruktion eines Pumpengehäuses. Des weiteren ist die
Konstruktion der dritten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe im wesentlichen gleich zu derjenigen der ersten
Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe. Daher sind in 18(A), 18(B) und 18(C) bis 20(A) und 20(B) gleichen
Elementen die gleichen Referenzziffern, wie bei der ersten Ausführungsform
des Flügelrads
zugewiesen, und eine Erklärung
dieser Elemente ist nicht erforderlich.
-
Bezugnehmend
auf 18(A) weist die dritte Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe zwei Flügelräder 60 auf,
die innerhalb des Pumpengehäuses 6 angebracht
sind. Diese zwei Flügelräder 60 weisen die
gleiche Konstruktion im Hinblick aufeinander auf. Die Welle 5a des
Ankers 5 ist in Eingriff mit den Flügelrädern 60 in der Rotationsrichtung
auf die gleiche Weise wie mit dem Flügelrad 10 der ersten
Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe (siehe 4), so dass
sich die Flügelräder 60 um
die gleiche Achse drehen können.
-
Da
die Flügelräder 60 die
gleiche Konstruktion aufweisen, wird nur die Konstruktion von einem der
Flügelräder 60 beschrieben.
-
Eine
Gruppe von Ausnehmungen 62 ist im Umfangsbereich auf sowohl
der oberen als auch der unteren Oberfläche des Flügelrads 60 geformt.
Die Ausnehmungen 62 auf jeder Seite des Flügelrads 60 sind
in gleichmäßigen Intervallen
in der Umfangsrichtung angeordnet. Mit anderen Worten, sind zwei
benachbarte Ausnehmungen 62 voneinander um einen vorbestimmten
Abstand getrennt. Wie es in 18(B) gezeigt
ist, ist jedoch die Gruppe von Ausnehmungen 62 auf einer
Seite des Flügelrads 60 um die
Länge eines
Viertels des Abstands der Ausnehmungen 62 relativ zur Gruppe
von Ausnehmungen 62 auf der anderen Seite versetzt.
-
Die
Konfiguration der Ausnehmungen 62 ist gleich wie die der
Ausnehmungen 12 der ersten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe.
Daher ist eine Erklärung
der Ausnehmungen 62 nicht erforderlich.
-
Jedes
Paar der Ausnehmungen 62, die einander in der Axialrichtung
gegenüberliegen,
ist miteinander über
ein Verbindungsloch 68 in Verbindung. Wie es im Zusammenhang
mit der zweiten Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe und deren Modifikationen beschrieben wurde,
können
zwei oder mehr Verbindungslöcher 68 zugehörig zu den
entsprechenden Paaren der gegenüberliegenden
Ausnehmungen 62 vorgesehen werden.
-
Ein
erster Pumpenkanal oder ein erster Seitenkanal 71 und ein
zweiter Pumpenkanal oder ein zweiter Seitenkanal 72 sind
in dem Pumpengehäuse 3 definiert
und jeweils auf der oberen Seite und der unteren Seite, betrachtet
in 18(A) und 18(B),
von einem der Flügelräder 60 angebracht,
das auf der oberen Seite, betrachtet in 18(A) und 18(B), positioniert ist. Das auf der oberen Seite
angebrachte Flügelrad 60 wird
nachfolgend auch als ”oberes
Flügelrad 60” oder ”Flügelrad 60 der
ersten Stufe” bezeichnet,
und das auf der unteren Seite angebrachte Flügelrad 60 wird nachfolgend
auch als ”unteres
Flügelrad 60” oder ”Flügelrad 60 der
zweiten Stufe” bezeichnet.
-
Eine
Abgabeöffnung 71p des
ersten Seitenkanals 71 und eine Auslassöffnung 72p des zweiten Seitenkanals 72 für das Flügelrad 60 der
ersten Stufe sind in der gleichen Position betrachtet in der Draufsicht,
d. h. betrachtet in der Axialrichtung der Flügelräder 60, positioniert.
-
Daher
kann eine Phase PS1 der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 72 abgegebenen Fluids,
wie es in 18(C) gezeigt ist, um etwa ein Viertel
der Zyklusdauer der Pulsation relativ zu einer Phase PS2 der Pulsation
des aus dem ersten Seitenkanal 71 abgegebenen Fluids verzögert werden.
-
Ein
erster Pumpenkanal oder ein erster Seitenkanal 73 und ein
zweiter Pumpenkanal oder ein zweiter Seitenkanal 74 sind
in dem Pumpengehäuse 3 definiert
und jeweils auf der oberen Seite und der unteren Seite, betrachtet
in 18(A) und 18(B),
des Flügelrads 60 der
zweiten Stufe angebracht.
-
Eine
Auslassöffnung 73p des
ersten Seitenkanals 73 und eine Auslassöffnung 74p des zweiten Seitenkanals 74 für das Flügelrad 60 der
zweiten Stufe sind in der gleichen Position betrachtet in der Draufsicht
angebracht, d. h. betrachtet in der Axialrichtung der Flügelräder 60.
-
Zusätzlich sind
die Position der Auslassöffnung 73p der
ersten Pumpenkammer 73 (und die Auslassöffnung 74p der zweiten
Kammer 74) für
das Flügelrad 60 der
zweiten Stufe in Umfangsrichtung zur Position der Auslassöffnung 71p der
ersten Pumpenkammer 71 (und der Auslassöffnung 72p der zweiten
Kammer 72) für
das Flügelrad 60 der
ersten Stufe um die Länge
des halben Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt.
-
Daher
eilt eine Phase PS3 der Pulsation des aus der ersten Pumpenkammer 73 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs um die Hälfte der Zyklusdauer der Pulsation
relativ zur Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 der
ersten Stufe abgegebenen Kraftstoffs voraus. Zusätzlich eilt eine Phase PS4
der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 74 der zweiten
Stufe abgegebenen Kraftstoffs um ein Viertel der Zyklusdauer relativ
zur Phase PS3 der Pulsation des aus der ersten Pumpenkammer 73 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs voraus.
-
Wenn
die Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 der
ersten Stufe abgegebenen Kraftstoffs als Referenz gewählt wird,
sind folglich der Reihe nach die Phase PS2 der Pulsation des aus
dem zweiten Seitenkanal 72 der ersten Stufe abgegebenen
Kraftstoffs, die Phase PS3 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 73 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs und die Phase PS4 der Pulsation
des aus dem zweiten Seitenkanal 74 abgegebe nen Kraftstoffs
und die Phase PS4 der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 74 abgegebenen
Kraftstoffs um ein Viertel der Zyklusdauer verzögert.
-
Mit
anderen Worten, ist die Phase PS3 um die Hälfte der Zyklusdauer relativ
zur Phase PS1 verzögert
und die Phase PS4 um die Hälfte
der Zyklusdauer relativ zur Phase PS2 verzögert.
-
Der
aus den ersten Seitenkanälen 71 und 73 abgegebene
Kraftstoff und der aus den zweiten Seitenkanälen 72 und 74 abgegebene
Kraftstoff kann in einen Abgabekanal 75 (siehe 18(A)) strömen und
zusammenlaufen. Folglich können
die Pulsationen des aus den ersten Seitenkanälen 71 und 73 und den
zweiten Seitenkanälen 72 und 74 abgegebenen Kraftstoffs
einander aufheben.
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe ist die Gruppe der Ausnehmungen 62 auf
einer Seite des Flügelrads 60 relativ
zur Gruppe der Ausnehmungen 62 auf der anderen Seite des Flügelrads 60 um
die Länge
eines Viertels des Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt.
Die dritte Ausführungsform
der Seitenkanalpumpe kann, wie es in 19(A) gezeigt
ist, modifiziert werden, wobei die Ausnehmungen 62 auf
einer Seite des Flügelrads 60 in
der gleichen Position wie die Ausnehmungen 62 auf der anderen
Seite des Flügelrads 60 positioniert sind.
Bei dieser Modifikation sind die Auslassöffnungen 71p, 72p, 73p und 74p der
jeweiligen Pumpenkammern 71, 72, 73 und 74 um
die Länge
eines Viertels des Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt.
-
Insbesondere
ist die Auslassöffnung 72p des zweiten
Seitenkanals 72 für
das Flügelrad 60 der
ersten Stufe in Richtung auf die stromaufwärtige Seite relativ zur Auslassöffnung 71p des
ersten Seitenkanals 71 um die Länge eines Viertels des Abstands der
Ausnehmungen 62 versetzt. Die Auslassöffnung 73p des ersten
Pumpenkanals 73 für
das Flügelrad 60 der
zweiten Stufe ist in Richtung auf die stromaufwärtige Seite relativ zur Auslassöffnung 72p des zweiten
Seitenkanals 72 für
das Flügelrad 60 der
ersten Stufe um die Länge
eines Viertels des Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt.
Die Auslassöffnung 74p des
zweiten Seitenkanals 74 für das Flügelrad 60 der zweiten
Stufe ist relativ zur Auslassöffnung 73p des
ersten Seitenkanals 73 für das Flügelrad 60 der zweiten
Stufe um die Länge
eines Viertels des Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt.
-
Wenn
die Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 der
ersten Stufe abgegebenen Kraftstoffs als Referenz gewählt wird,
sind auch bei dieser Anordnung die Phase PS2 der Pulsation des aus
dem zweiten Seitenkanal 72 der ersten Stufe abgegebenen
Kraftstoffs, die Phase PS3 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 73 der zweiten
Stufe abgegebenen Kraftstoffs und die Phase PS4 der Pulsation des
aus dem zweiten Seitenkanal 74 abgegebenen Kraftstoffs
in der Reihe um ein Viertel der Zyklusdauer verzögert. Daher können die Pulsationen
des aus den ersten Seitenkanälen 71 und 73 und
den zweiten Seitenkanälen 72 und 74 abgegebenen
Kraftstoffs einander aufheben, wenn die Kraftstoffströmungen am
Abgabekanal 75 zusammengeführt werden.
-
Eine
andere Modifikation der dritten beispielhaften Ausführungsform
ist in 19(B) gezeigt, bei der die Gruppe
der Ausnehmungen 62 auf einer Seite des Flügelrads 60 in
der Rotationsrichtung relativ zu den Ausnehmungen 62 auf
der anderen Seite des Flügelrads 60 um
eine Länge
des halben Abstands der Ausnehmungen 62 versetzt ist. Ein
oder jedes Paar der axial gegenüberliegenden
Ausnehmungen 62 steht miteinander über das Verbindungsloch 68 in Verbindung.
-
Die
Auslassöffnung 71p des
ersten Seitenkanals 71 und die Auslassöffnung 72p des zweiten Seitenkanals 72 für das Flügelrad 60 der
ersten Stufe sind in der gleichen Position in der Richtung betrachtet
in der Draufsicht oder in der Axialrichtung angebracht. Daher eilt
die Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 abgegebenen
Kraftstoffs um die Hälfte
der Zyklusdauer relativ zur Phase PS2 der Pulsation des aus dem
zweiten Seitenkanal 72 abgegebenen Kraftstoffs voraus.
-
Die
Auslassöffnung 73p des
ersten Seitenkanals 73 und die Auslassöffnung 74p des zweiten Seitenkanals 74 für das Flügelrad 60 der
zweiten Stufe sind in der gleichen Position in der Richtung betrachtet
in der Draufsicht oder in der Axialrichtung angebracht. Zusätzlich ist
die Auslassöffnung 73p des ersten
Seitenkanals 73 für
das Flügelrad 60 der
zweiten Stufe auf der stromabwärtigen
Seite relativ zur Auslassungsöffnung 71p des
ersten Seitenkanals 71 für das Flügelrad 60 der ersten
Stufe um eine Strecke, die einem Viertel des Abstands der Ausnehmungen 62 entspricht,
angebracht.
-
Daher
kann die Phase PS3 der Pulsation des aus der ersten Pumpenkammer 73 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs relativ zur Phase PS1 der Pulsation
des aus dem ersten Seitenkanal 71 abgegebenen Kraftstoffs
um ein Viertel der Zyklusdauer verzögert werden. Zusätzlich ist
die Phase PS4 der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 74 abgegebenen
Kraftstoffs relativ zur Phase PS3 der Pulsation des aus dem ersten
Seitenkanal 73 der zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs
um die Hälfte
der Zyklusdauer verzögert.
-
Wenn
folglich die Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 der
ersten Stufe abgegebenen Kraftstoffs als Referenz gewählt wird, sind
die Phase PS3 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 73 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs, die Phase PS2 der Pulsation
des aus dem zweiten Seitenkanal 72 der ersten Stufe abgegebenen
Kraftstoffs und die Phase PS4 der Pulsation des aus dem zweiten
Seitenkanal 74 abgegebenen Kraftstoffs in der Reihe um
ein Viertel der Zyklusdauer verzögert.
Daher heben die Pulsationen des aus den ersten Seitenkanälen 71 und 73 und
den zweiten Seitenkanälen 72 und 74 abgegebenen
Kraftstoffs einander auf, wenn die Strömungen des Kraftstoffs am Abgabekanal 75 zusammenlaufen.
-
Eine
weitere Modifikation der dritten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe
ist in 20(A) und 20(B) gezeigt.
Bei dieser Modifikation weist das obere Flügelrad 60 die Konfiguration
auf, die in 19(B) gezeigt ist, bei der die
Gruppe von Ausnehmungen 62 auf einer Seite des Flügelrads 60 relativ
zur Gruppe von Ausnehmungen 62 auf der anderen Seite des
Flügelrads 60 um
eine Länge,
die der Hälfte
des Abstands der Ausnehmungen 62 entspricht, versetzt ist.
-
Zusätzlich weist
ein Flügelrad 80 für die zweite
Stufe eine Gestalt auf, die sich von der Konfiguration des oberen
Flügelrads 60 unterscheidet. Ferner
sind der erste Seitenkanal 71 und der zweite Seitenkanal 72 für das obere
Flügelrad 60 in
Reihe mit einem ersten Seitenkanal 81 und einem zweiten Seitenkanal 82 verbunden,
die jeweils auf der oberen Seite und der unteren Seite des unteren
Flügelrads 80 definiert
sind.
-
Ähnlich zum
Flügelrad 60 ist
eine Gruppe von Ausnehmungen 84 im Umfangsbereich von sowohl
der oberen als auch der unteren Oberfläche des Flügelrads 80 geformt.
Die Ausnehmungen 84 auf jeder Seite des Flügelrads 80 sind
in gleichmäßigen Intervallen
in der Umfangsrichtung angeordnet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten
Ausnehmungen 84 ist gleich zum Abstand zwischen zwei benachbarten
Ausnehmungen 62.
-
Die
Gruppe der Ausnehmungen 84 auf einer Seite des Flügelrads 80 und
die Gruppe der Ausnehmungen 84 auf der anderen Seite des
Flügelrads 80 ist
jedoch in der gleichen Position in Bezug aufeinander betrachtet
in der Draufsicht, oder betrachtet in der Axialrichtung, angebracht.
Zusätzlich
steht jedes Paar der axial gegenüberliegenden
Ausnehmungen 84 miteinander über einen Verbindungskanal 84t in Verbindung.
-
Der
Kraftstoff kann in den zweiten Seitenkanal 82 über eine
Einlassöffnung 82e gelangen.
Dann wird der Kraftstoff innerhalb des zweiten Seitenkanals 82 aufgrund
der Arbeitsweise der Ausnehmungen 84, die auf der unteren
Seite des Flügelrads 80 geformt
sind, unter Druck gesetzt. Gleichzeitig kann der Kraftstoff durch
die Verbindungslöcher 84t strömen und
in den ersten Seitenkanal 81 gelangen. Der Kraftstoff,
der in den ersten Pumpenkanal 81 gelangt ist, kann durch
die Arbeitsweise der Ausnehmungen 84 unter Druck gesetzt
werden, die auf der oberen Seite des Flügelrads 80 geformt
sind. Der innerhalb des ersten Seitenkanals 81 unter Druck
gesetzte Kraftstoff wird dann aus dem ersten Seitenkanal 81 über eine
Auslassöffnung 81p abgegeben.
Andererseits wird der innerhalb des zweiten Seitenkanals 82 unter
Druck gesetzte Kraftstoff aus dem zweiten Seitenkanal 82 über die
Verbindungslöcher 84t und
die Auslassöffnung 81p abgegeben.
-
Der
aus der Auslassöffnung 81p abgegebene
Kraftstoff kann durch einen unteren Zweigkanal 84 und einen
oberen Zweigkanal 85 strömen und dann in den ersten
Seitenkanal 71 und den zweiten Seitenkanal 72 für das obere
Flügelrad 60 jeweils über die erste
Einlassöffnung 71e und
die zweite Einlassöffnung 72e gelangen.
-
Der
Kraftstoff, der in den ersten Seitenkanal 71 und den zweiten
Seitenkanal 72 gelangt ist, wird weiter durch die kinetische
Energie unter Druck gesetzt, die durch die Ausnehmungen 62 des
Flügelrads 60 aufgebracht
wird, und strömt
dann jeweils aus dem ersten Seitenkanal 71 und dem zweiten
Seitenkanal 72 in Richtung auf die Auslassöffnungen 71p und 72p (siehe 19(B)).
-
Wie
oben beschrieben, ist die Gruppe der Ausnehmungen 62 auf
der oberen Seite des Flügelrads 60 in
Umfangsrichtung relativ zur Gruppe der Ausnehmungen 62 auf
der unteren Seite des Flügelrads 60 um
eine Strecke versetzt, die der Hälfte
des Abstands der Ausnehmungen 62 entspricht. Daher sind
die Pulsationsphase des aus dem ersten Seitenkanal 71 über die
erste Auslassöffnung 71p abgegebenen
Kraftstoffs und die Pulsationsphase des aus dem zweiten Seitenkanal 72 über die
zweite Auslassöffnung 72p abgegebenen
Kraftstoffs um die Hälfte der
Zyklusdauer der Pulsation versetzt.
-
Wenn
die Kraftstoffströmung,
die aus dem ersten Seitenkanal 71 abgegeben wird, und die
Kraftstoffströmung,
die aus dem zweiten Seitenkanal 72 abgegeben wird, am Abgabekanal 75 zusammengeführt werden,
können
sich daher die Pulsationen des Kraftstoffs aufheben.
-
Die
dritte beispielhafte Ausführungsform
und ihre Modifikationen wurden zwar in Verbindung mit Seitenkanalpumpen
beschrieben, die zwei Flügelräder aufweisen.
Die dritte beispielhafte Ausführungsform
kann jedoch weiter modifiziert werden, so dass sie drei oder mehrere
Flügelräder und
jeweilige Paare von ersten und zweiten Seitenkanälen aufweist.
-
Zusätzlich sind
gemäß der dritten
beispielhaften Ausführungsform
die Phase PS1 der Pulsation des aus dem ersten Seitenkanal 71 abgegebenen Kraftstoffs
und die Phase PS2 der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 72 der
ersten Stufe abgegebenen Kraftstoffs bezüglich einander um ein Viertel
der Zyklusdauer versetzt, und die Phase PS3 der Pulsation des aus
dem ersten Seitenkanal 73 abgegebenen Kraftstoffs und die
Phase PS4 der Pulsation des aus dem zweiten Seitenkanal 74 der
zweiten Stufe abgegebenen Kraftstoffs sind bezüglich einander um ein Viertel
der Zyklusdauer versetzt. Der Versatz zwischen den Phasen PS1 und
PS2 und der Versatz zwischen den Phasen PS3 und PS4 muss jedoch nicht
auf ein Viertel der Zyklusdauer eingeschränkt sein, solange der Versatz
zwischen den Phasen PS1 und PS3 und der Versatz zwischen den Phasen
PS2 und PS4 auf die Hälfte
der Zyklusdauer festgelegt werden kann.
-
Wenn
auch oben beispielhafte Ausführungsformen
und Modifikationen in Verbindung mit Seitenkanalpumpen beschrieben
worden sind, die als Kraftstoffpumpen zum Liefern von Kraftstoff
an Fahrzeugmotoren beschrieben worden sind, ist die vorliegende
Erfindung auch auf jede Art von Seitenkanalpumpen zum Pumpen von
anderen Fluiden außer
Kraftstoff, beispielsweise Hydraulikfluid und Wasser, anwendbar.