DE19528181A1

DE19528181A1 - Peripheralpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19528181A1
Application number: DE19528181A
Authority: DE
Inventors: Peter Schelhas; Mathias Dr Rollwage; Dietmar Dipl Ing Schmieder; Klaus Baier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-06
Also published as: KR970706457A; US5980200A; WO1997005393A1; JPH10507244A; CN1161078A; EP0783632A1; CN1083946C

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Peripheralpumpe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 40 20 521 A1 ist eine Peripheralpumpe bekannt, die ein in einer Pumpenkammer umlaufendes kreiszylindrisches Laufrad umfaßt, das an mindestens einer seiner beiden Stirnflächen einen Kranz von in Umfangsrichtung des Laufrades mit Abstand voneinander angeordneten Flügeln aufweist und im Längsschnitt durch die Pumpe gesehen einen Grund der nutartig ausgebildeten Lücke zwischen zwei einander benachbarten Flügeln einen Kreisabschnitt bildet, dessen Zentrum nahezu identisch mit dem Zentrum eines anderen Kreisabschnittes, welcher durch den Grund eines ringförmigen Förderkanals gebildet ist, der dem Flügelkranz gegenüberliegend in jeweils einer Wand der Pumpenkammer angeordnet ist.

Derartige Peripheralpumpen zeigen bereits nach einer relativ kurzen Betriebsdauer, daß das Laufrad einem erheblichen Verschleiß unterliegt, der aufgrund einer sich in der Peripheralpumpe aufbauenden Axialkraft beruht, die auf das Laufrad wirkt und das Laufrad insbesondere gegen eine ansaugseitige Wand eines Ansaugdeckels drückt. Desweiteren weist eine derartige Peripheralpumpe ein schlechtes Anlaufverhalten auf. Darüber hinaus führt die sich in dem Kraftstofförderaggregat aufbauende Axialkraft zu einem schlechten Geräuschverhalten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Peripheralpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf das Laufrad eine der Axialkraft entgegenwirkende Druckkraft in dem Druckbereich ausgebildet werden kann, so daß die Summe der auf das Laufrad wirkenden axialen Kräfte nahezu Null ist. Dadurch kann das Laufrad frei in der Pumpenkammer rotieren, so daß eine nahezu verschleißfreie Rotation zwischen dem Laufrad und den die Pumpenkammer bildenden Wänden ermöglicht ist, wodurch auch das Geräuschverhalten wesentlich verbessert werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 7 gegeben. Anwendungsspezifisch kann durch die Veränderung des Winkels zwischen einem Verbindungskanal und der Ansaugöffnung des Förderkanales der in dem Druckbereich herrschende Betriebsdruck bestimmbar sein. In dem Förderkanal baut sich mit zunehmendem Winkel bzw. zunehmender Wegstrecke ein höherer Druck auf, der am Ende des Förderkanals an der Ausgangsöffnung beispielsweise bis zu 3 bar betragen kann. Durch die Anordnung des Verbindungskanales unter einem bestimmten Winkel zwischen der Ansaugöffnung und der Ausgangsöffnung kann der in den Druckbereich übergeleitete und darin herrschende Druck, der der auf das Laufrad wirkenden Axialkraft entgegenwirkt, einstellbar sein.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist gemäß Anspruch 10 gegeben, wonach an einer ansaugseitig liegenden Wand der Pumpenkammer eine im Durchmesser große, an einem zylindrischen Abschnitt nahe der Welle des Laufrades radial sich erstreckende Druckfläche vorgesehen ist, die gegenüber dem ausgangsseitigen Druckbereich groß ausgebildet ist. Dadurch kann erzielt werden, daß beim Anlaufen der Peripheralpumpe in dem ansaugseitigen Druckbereich eine größere Kraft als im ausgangsseitigen Druckbereich aufgebaut werden kann, so daß das Laufrad am Zwischengehäuse anläuft, wodurch eine wesentliche Geräuschverbesserung erzielt werden kann.

In den weiteren Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung angegeben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kraftstofförderaggregat mit einer im Längsschnitt dargestellten Peripheralpumpe,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Aggregat 10 dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratstank zur ebenfalls nicht dargestellten Kraftstoffmaschine eines Kraftfahrzeuges. Das Kraftstofförderaggregat 10 weist eine Strömungspumpe 11 auf, deren Laufrad 12 durch eine mit einem nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor angetriebene Welle 13 drehschlüssig verbunden ist. Die Welle 13 durchdringt das Laufrad 12 und liegt an einem Lagerzapfen 14 an, der an einem Ansaugdeckel 16 angeordnet ist. Der Ansaugdeckel 16 schließt das Kraftstofförderaggregat 10 an seiner ansaugseitigen Stirnfläche ab. Das Laufrad 12 ist in einer Pumpenkammer 17 angeordnet, die in Achslängsrichtung des Laufrades 12 gesehen beidseitig durch Wände 18 und 19 begrenzt ist. Die Wand 18 ist durch die zum Laufrad 12 weisende Fläche des Ansaugdeckels 16 gebildet. Ein dem Ansaugdeckel 16 gegenüberliegendes Zwischengehäuse 21 weist die zweite die Pumpenkammer 17 bildende Wand 19 auf. Die Wand 19 weist eine Lagerstelle 22 für die Welle 13 auf.

Während des Betriebs des Förderaggregats 10 saugt die Strömungspumpe 11 Kraftstoff durch einen Ansaugstutzen 26 an und drückt dieses Medium über einen Pumpenausgang 28 in dem Zwischengehäuse 21 in einen Raum 29, in welchem der nicht dargestellte Elektromotor untergebracht ist. Von dort aus wird der Kraftstoff über einen Ausgangs- oder Druckstutzen 31 der Brennkraftmaschine zugeführt. Da sowohl die Strömungspumpe 11 als auch der nicht dargestellte Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse 32 untergebracht sind, das mit einem Saugstutzen 26 und einem Ausgangsstutzen 31 versehen ist, und der Kraftstoff somit das Kraftstofförderaggregat 10 durchströmt, bildet das Kraftstofförderaggregat 10 gleichsam einen Teil der Förderleitung vom Vorratstank zur Brennkraftmaschine.

Das Laufrad 12 der Strömungspumpe 11 weist einen scheibenförmigen, zentralen Bereich 34 auf, der unmittelbar mit der Welle 13 verbunden ist, wobei vorteilhafterweise eine zentrale Lagerbuchse vorgesehen sein kann. Das Laufrad 12 bzw. dessen zentraler Bereich 34 weist eine Vielzahl von radialen Flügeln auf, die an ihren freien, von dem zentralen Bereich 34 abgewandten Enden durch einen umlaufenden Ring 36 miteinander verbunden sind, was aber nicht zwingend erforderlich ist. Die Flügel sind dadurch gebildet, daß zwischen, auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordneten Durchbrüchen des Laufrades 12 Stege verbleiben, welche die Durchbrüche in Umfangsrichtung begrenzen. Die Achse eines jeden Durchbruchs verläuft parallel zur Drehachse des Laufrades 12. Der Nutgrund zwischen den Flügeln ist vorteilhafterweise durch zwei Kreisabschnitte 37, 38 gebildet, die im Mittelbereich des Laufrades 12 stoßfrei ineinander übergehen.

In den Kammerwänden 18, 19 sind jeweils ein fast ringförmiger Förderkanal 41, 42 angeordnet. Der Grund 43 des Förderkanals 41, 42 ist ebenfalls kreisabschnittförmig geformt. Dabei geht vorteilhafterweise der Kreisabschnitt 37 in den Kreisabschnitt des Förderkanals 41 als auch der Kreisabschnitt 38 in den Kreisabschnitt des Förderkanals 42 fließend ineinander über, indem sie durch ein gemeinsames Zentrum mit gleichem Radius ausgebildet sind.

In Fig. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II-II auf die ansaugseitige Wand 18 des Absaugdeckels 16 dargestellt. Der Förderkanal 41 ist als Kreisringabschnitt ausgebildet, der einen Winkel von in etwa 270° bis 340° umspannt. Der Beginn des Förderkanales 41, der in dem Ausführungsbeispiel in einer 6-Uhr-Position dargestellt ist und einer Ansaugöffnung 46 des Ansaugstutzens 26 gegenüberliegt, erstreckt sich im Gegenuhrzeigersinn gesehen bis in etwa in eine 8-Uhr-Position. Mit zunehmendem Verlauf von der 6-Uhr-Position in die in etwa 8- Uhr-Position findet ein stetiger Druckaufbau in dem Förderkanal 41 statt, der am Ende des Förderkanals 41 in einem Bereich von in etwa 3 bar liegt. Mit diesem Druck wird das Medium über eine Ausgangsöffnung 47 dem Raum 29 zugeführt.

Innerhalb des Förderkanales 41 ist ein Druckbereich 34 vorgesehen, der unmittelbar mit dem Laufrad 12 wirkverbunden ist. Der Druckbereich 34 ist im wesentlichen kreisförmig als eine Druckfläche 48 ausgebildet, die als Vertiefung in der Wand 18 ausgebildet ist. Diese Druckfläche 48 erstreckt sich radial vorteilhafterweise über einen größtmöglichen Bereich, der durch den Förderkanal 41 begrenzt ist. Zwischen der Druckfläche 48 und dem Förderkanal 41 ist ein Verbindungskanal 49 vorgesehen, der radial verlaufend zwischen dem Förderkanal 41 und der Druckfläche 48 ausgebildet ist.

Der Verbindungskanal 49 ist in etwa in einer 9-Uhr-Position angeordnet, was einem Winkel β von 270° entspricht, wodurch der in 9-Uhr-Position herrschende Druck des Förderkanales 41 in die Druckfläche 48 übergeleitet wird und somit die auf das Laufrad 12 wirkende Axialkraft bestimmbar ist. Der Verbindungskanal 49 kann ebenso in einer anderen Position zwischen der Absaugöffnung 46 und der Ausgangsöffnung 47 angeordnet sein, wobei vorzugsweise ein Winkel β zwischen 180° und 300° vorgesehen ist. Die Positionierung kann in Abhängigkeit von der Baugrößen der Peripheralpumpe, der Förderleistung der Strömungspumpe, des Elektromotors oder dgl. anwendungsspezifisch ausgewählt sein. Der Verbindungskanal 49 ist in seinem Querschnitt gerade so groß ausgebildet, daß ein für den Druckaufbau in dem Druckbereich 34 erforderliche Strömungsquerschnitt geschaffen ist.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Wand 19 des Zwischengehäuses 21 entlang der Linie III-III in Fig. 1 dargestellt. Der Förderkanal 42 entspricht dem Förderkanal 41. An dessen Beginn in der 6-Uhr-Stellung strömt das zu fördernde Medium zu und läuft in Uhrzeigersinn zu der Ausgangsöffnung 47, über die das Medium in den Raum 29 abgeführt wird. Im Uhrzeigersinn baut sich der Druck in dem Förderkanal 42 auf. Ein Verbindungskanal 51 erstreckt sich radial von dem Förderkanal 42 nach innen und steht mit einem Druckbereich 35 in Verbindung. Dieser Druckbereich ist im wesentlichen dem Druckbereich 34 gegenüberliegend angeordnet. Der Verbindungskanal 51 ist vorteilhafterweise unter demselben Winkel wie der Verbindungskanal 49 im Ansaugdeckel 16 angeordnet. Dadurch können gleiche Kraftverhältnisse auf das Laufrad 12 geschaffen sein.

Der Druckbereich 35 des Zwischengehäuses 21 ist zylindrisch ausgebildet und weist einen Durchmesser D1 auf, der im wesentlichen dem zylindrischen Abschnitt 53 des Ansaugdeckels 16 entspricht, der gegenüber dem Druckbereich 34 tief ausgebildet ist. Der Druckbereich 34 umfaßt sowohl den zylindrischen Abschnitt 52 als auch die scheibenförmig ausgebildete Druckfläche 48, die über eine relativ große Kreisfläche sich über das Laufrad 12 erstreckt und eine gleichmäßige Flächenkraft auf das Laufrad 12 übertragen kann.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß ein kontinuierlicher Übergang zwischen der Druckfläche 48 zu dem zylindrischen Abschnitt 52 des Druckbereiches 34 ausgebildet ist. Der Druckbereich 34 ist vorteilhafterweise groß ausgebildet, so daß aufgrund der Positionierung des Verbindungskanales 49, 51 zu der Ansaugöffnung 46 in einem Winkel oder in dem Druckbereich 34, 35 herrschende Druck einstellbar ist. Dadurch kann auf einfache meßtechnische oder auch empirische Art und Weise eine optimale Anordnung des Verbindungskanales 49, 51 in einem Winkel β zu der Ansaugöffnung 46 ermöglicht sein.

Claims

1. Peripheralpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einer von wenigstens zwei zueinander benachbarten Wänden (18, 19) ausgebildeten Pumpenkammer (17), in der umlaufend ein kreiszylindrisches Laufrad (12) angeordnet ist, das an wenigstens einer seiner beiden Stirnflächen einen Kranz von in Umfangsrichtung des Laufrades (12) mit Abstand voneinander angeordneten Flügeln aufweist, wobei in der dem Flügelkranz gegenüberliegenden Wand (18, 19) ein annähernd ringförmiger Förderkanal (41, 42) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer der beiden Wände (18, 19) ein unmittelbar mit dem Laufrad (12) wirkverbundener Druckbereich (34, 35) vorgesehen ist, der mit einem sich in dem Förderkanal (41, 42) aufbauenden Druck beaufschlagbar ist.

2. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckbereich (34, 35) und dem Förderkanal (41, 42) ein Verbindungskanal (49, 51) vorgesehen ist.

3. Peripheralpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbereich (34, 35) wenigstens als eine in axialer Richtung verlaufende Vertiefung (48, 52, 53) in wenigstens einer Wand (18, 19) ausgebildet ist.

4. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbereich (34, 35) als eine sich von einer Welle (13) des Laufrades (12) radial nach außen zumindest teilweise bis zum Förderkanal (41, 42) erstreckende Druckfläche (48) ausgebildet ist.

5. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (49, 51) in der Ebene des Förderkanales (41, 42) radial verlaufend angeordnet ist.

6. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkanal (41, 42) im axialen Querschnitt gesehen zumindest als ein dreiviertelkreisförmiger Ringabschnitt ausgebildet ist und der Verbindungskanal (49, 51) unter einem Winkel (β) zu einer Ansaugöffnung (46) des Förderkanals (41, 42) angeordnet ist.

7. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmendem Winkel (β) zwischen der Ansaugöffnung (46) und dem Verbindungskanal (49, 51) ein größerer Druck im Druckbereich (34, 35) aufbaubar und auf das Laufrad (12) aufbringbar ist.

8. Peripheralpumpe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (49, 51) unter 180° bis 300° zu einer Ausgangsöffnung (46) des Förderkanals (41, 42) angeordnet ist.

9. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbereich (34, 35) stufenförmig und radial nach außen verlaufend in seiner Vertiefung sich verjüngend ausgebildet ist.

10. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbereich (34) einen scheibenförmigen Abschnitt als Druckfläche (48) mit einem nahe der Welle (13) liegenden zylindrischen Abschnitt (52) in der Wand (18) aufweist.

11. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der ansaugseitigen Wand (18) angeordnete Druckbereich (34) gegenüber dem an der ausgangsseitigen Wand (19) angeordneten Druckbereich (35) groß ausgebildet ist.

12. Peripheralpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) zwischen Ansaugöffnung (46) und Verbindungskanal (49, 51) im Förderkanal (41, 42) der ansaugseitigen Wand (18) und der ausgangsseitigen Wand (19) gleich ausgebildet ist.