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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Reibungsgenerativpumpe bzw. selbstansaugende Pumpe oder Peripheralpumpe
zur Verwendung als elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe und insbesondere eine
Reibungsregenerativpumpe, die eine Struktur aufweist, die die Pumpeneffizienz
verbessern soll, indem ein Leckstrom eines Hochdruckfluids zwischen einem
Hochdruckauslass und einem Niederdruckeinlass verringert wird.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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5 zeigt
eine Seitenquerschnittsansicht eines Hauptteils einer herkömmlichen
Reibungsregenerativpumpe mit Seitenkanal (sogenannte Wescopumpe),
und 6 zeigt einen Längsquerschnitt
der gleichen Reibungsregenerativpumpe.
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Bei der Reibungsregenerativpumpe
wird ein Flügelrad
(Rotor) innerhalb eines Gehäuses,
das mit einem Fluid gefüllt
ist, gedreht, damit dem Fluid Druckenergie verliehen wird. Ein Außenumfangsrand 21 des
Flügelrads 2 ist
derart konstruiert, dass er nicht mit einer Innenfläche des
Gehäuses 1 in
Kontakt kommt. In 5 und 6 bezeichnet Referenzzimmer 3 einen
Niederdruckeinlass, Referenzziffer 4 einen Hochdruckauslass,
Referenzziffer 5 einen Strömungsweg, der in dem Gehäuse 1 gebildet
ist, Referenzziffer 22 einen Schaufelkanal, der in dem
Flügelrad 2 ausgebildet
ist, und Referenzziffer 23 ein vertikales Durchgangsloch.
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Da jedoch, wie oben beschrieben,
der äußere Umfangsrand 21 des
Flügelrads
und die Innenfläche 11 des
Gehäuses 1 so
konstruiert sind, daß sie nicht
miteinander in Kontakt sind, ist ein Spalt 9 zwischen dem äußeren Umfangsrand 21 des
Flügelrads 2 und
der Innenfläche 11 des
Gehäuses 1 auch
in einem Trennbereich (Totpunkt) 6 gebildet, der in einem Abschnitt
zwischen dem Hochdruckauslass und dem Niederdruckeinlass 3 entlang
der Rotationsrichtung des Flügelrads
gebildet ist. Somit leckt das Hochdruckfluid, das auf der Seite
des Hochdru ckauslasses 4 vorhanden ist, zur Seite des Niederdruckauslasses 3 über den
Spalt 9 derart, dass der Leckstrom die Pumpeneffizienz
verringert.
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Darstellung
der Erfindung
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Angesichts der oben beschriebenen
Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Reibungsregenerativpumpe
vorzusehen, die die Pumpeneffizienz verbessern kann, indem der Leckstrom
des Hochdruckfluids vom Hochdruckauslass zum Niederdruckeinlass
durch eine einfache Struktur verringert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Reibungsregenerativpumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
sind durch die abhängigen
Ansprüche
gekennzeichnet.
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Bei der Reibungsregenerativpumpe
dieser Erfindung wird der Spalt in dem Trennbereich elastisch deformiert,
wenn der Federbereich den Gegendruck von dem Hochdruckfluid aufnimmt,
und das Volumen des Spalts wird verringert. Somit wird der Leckstrom
des Hochdruckfluids zwischen dem Hochdruckauslass und dem Niederdruckeinlass
aufgrund der Verkleinerung des Spalts im Trennbereich verringert.
Wenn auch der Federbereich fast den äußeren Umfangsrand des Flügelrads
aufgrund seiner elastischen Deformation berührt, nimmt der Federbereich eine
Kraft aufgrund eines Keileffektes in einer Richtung auf, die vom
Außenumfangsrand
des Flügelrads weggerichtet
ist, auf Grund dessen, dass das Hochdruckfluid zwischen dem Federbereich
und dem äußeren Umfangsrand
des Flügelrads
strömt
(wenn die Breite des Spalts in der Strömungsrichtung verengt wird,
wird ein Druck zum Aufnehmen seiner Last erzeugt). Diese Kraft nimmt
zu, wenn der Druck des Hochdruckfluids ansteigt, und die elastische
Deformation des Federbereichs nimmt zu. Da im Grunde der Federbereich
nicht in Kontakt mit dem Außenumfangsrand
des Flügelrads
kommt, treten Nachteile, wie z.B. eine Behinderung der Rotation
des Flügelrads,
die Erzeugung von Reibungswärme
und eine Abnutzung des Federbereichs, nicht auf. Da ferner der Federbereich
einer Exzentrizität
und einer Abnutzung des Flügelrads
folgen kann, wird keine Verringerung der Reduktionswirkung des Leckstroms
hervorgerufen. Da Fremdstoffe durch die elastische Deformation des
Federbereichs entfernt werden können,
wenn das Fluid eine geringe Menge von Fremdkörpern enthält, kann eine Blockierung der
Pumpe verhindert werden.
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Gemäß den Merkmalen von Anspruch
2 kann die Keilwirkung ausgeübt
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine seitliche Querschnittsansicht eines Hauptteils der Reibungsregenerativpumpe
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Erklärungsdarstellung,
um eine Keilwirkung zu erklären;
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3 ist
eine strukturelle Darstellung eines Federbereichs gemäß einer
Modifikation der Ausführungsform;
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4 ist
eine Diagramm, das das Verhältnis zwischen
einem Druck P des Hochdruckfluids und einer Spaltgröße X angibt;
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5 ist
eine seitliche Querschnittsansicht von Hauptteilen einer herkömmlichen
Reibungsregenerativpumpe; und
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6 ist
eine Längsquerschnittsansicht
von Hauptteilen der gleichen Reibungsregenerativpumpe.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Bezugnehmend auf 1 bezeichnet Referenzziffer 1 ein
Gehäuse
der Reibungsregenerativpumpe, das aus Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder
Polyphenylensulfid (PPS) Harz gefertigt ist, und Referenzziffer 21 bezeichnet
einen äußeren Umfangsrand
eines Flügelrads 2.
In dem Gehäuse 1 ist ein
Niederdruckeinlass 3 zum Ansaugen eines Niederdruckfluids
stromabwärts
und ein Hochdruckauslass 4 zum Abgeben eines Hochdruckfluids
nach einer Druckbeaufschlagung ausgebildet. Ein Strömungsweg 5,
in dem das Fluid strömen
kann, ist in einem Abschnitt vom Niederdruck Einlass 3 zum
Hochdruckauslass 4 entlang der Rotationsrichtung a des Flügelrads
geformt.
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Ein Trennbereich 6 ist in
einem Abschnitt zwischen dem Hochdruckauslass 4 und dem
Niederdruckeinlass 3 entlang der Rotationsrichtung a ausgebildet.
Der Trennbereich 6 enthält
einen elastisch deformierbaren Federbereich 7, der integral
mit dem Gehäuse 1 aus
Harz ausgebildet ist. Der Federbereich 7 ist nahe an dem
Außenrand 21 des
Flügelrads geformt,
in einer kreisförmigen
Gestalt, deren Durchmesser größer als
der Durchmesser des Außenrands des
Flügelrads 2 ist,
oder in einer linearen Gestalt entlang der Tangentenlinie des Außenrands
des Flügelrads 2,
so dass ein keilartiger Strömungsweg
ausgebildet wird. Ein vorderer Endbereich 71 des Federbereichs 7 ist
derart gebildet, dass er sich von einem proximalen Bereich 72 des
Federbereichs 7 in einer Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung
a des Flügelrads
erstreckt, oder zur Seite des Hochdruckauslasses 4.
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Im Betrieb der Reibungsregenerativpumpe wird
der Federbereich 7 elastisch in einer Richtung deformiert,
in der er mit dem Außenumfangsrand 71 des
Flügelrads 2 in
Kontakt kommt, da er einen Gegendruck durch das Hochdruckfluid in
der Hochdruckkammer 8 aufnimmt, die mit dem Hochdruckauslass 4 in
Verbindung steht. Somit wird der Spalt in dem Trennbereich 6 verkleinert,
so dass ein Leckstrom des Hochdruckfluids zwischen dem Hochdruckauslass 4 und
dem Niederdruckeinlass 3 verringert wird. Ferner stellt
der Federbereich 7 fast einen Kontakt mit dem Außenumfangsrand 21 des
Flügelrads 2 durch
seine elastische Deformation her. Aufgrund des Keileffekts, bei
dem ein Hochdruckfluid zwischen dem Federbereich 7 und
den Außenumfangsbereich 21 des
Flügelrads 2 strömt, wie
es in 2 dargestellt ist,
nimmt der Federbereich 7 jedoch eine Kraft in einer Richtung
auf, die weg von dem Außenumfangsende 21 des
Flügelrads 2 gerichtet
ist. Diese Kraft wird größer, wenn
der Druck des Hochdruckfluids größer wird,
und die elastische Deformation des Bereichs 7 wird weiter
verstärkt.
Daher steht der Spalt X zwischen dem Federbereich 7 und dem
Außenumfangsrand 21 des
Flügelrads 2 mit dem
Druck P des Hochdruckfluids in einem Verhältnis, das in 4 angegeben ist, und im Grunde berührt der
Federbereich 7 den Außenumfangsrand 21 des
Flügelrads 2 nicht.
Aus diesem Grund treten Nachteile, wie z.B. die Behinderung der
Rotation des Flügelrads 2 durch
den Federbereich 7, die Erzeugung von Reibungswärme und
eine Abnutzung des Federbereichs 7 nicht auf. Der Federbereich 7 kann einer
Exzentrizität
und einer Abnutzung des Flügelrads
durch seine elastische Deformation folgen. Somit tritt keine Verringerung
der Funktion zum Verringern des Leckstroms auf. Da Fremdstoffe durch
die elastische Deformation des Federbereichs 7 entfernt werden
können,
wenn eine kleine Menge von Fremdstoffen in dem Fluid enthalten ist,
kann ferner eine Blockierung der Pumpe vermieden werden.
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Der Federbereich 7 kann
durch ein Federelement ausgebildet werden, das getrennt von dem
Gehäuse 1 vorgesehen
ist, wie es in 3 gezeigt
ist. Dieser Federbereich 7 arbeitet auf die gleiche Weise und
hat die gleiche Wirkung wie oben beschrieben und verbessert die
Eigenschaften bei der Herstellung und beim Zusammenfügen.
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Gemäß der oben stehenden Beschreibung kann
die Reibungsregenerativpumpe diese Ausführungsform die Pumpeneffizienz
verbessern, indem ein Leckstrom des Hochdruckfluids zwischen dem Hochdruckauslass
und dem Niederdruckeinlass mit einer einfachen Struktur verringert
wird. Insbesondere ist im Fall eines Flügelrads mit Seitenkanal diese Wirkung
groß.