DE19634734A1

DE19634734A1 - Strömungspumpe

Info

Publication number: DE19634734A1
Application number: DE19634734A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Dobler; Michael Huebel; Willi Strohl; Jochen Rose
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-05
Also published as: US5904468A; CN1184897A; JPH1089292A; FR2752884B1; KR19980019058A; FR2755479A1; BR9704553A; CN1106506C; FR2752884A1; FR2755479B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Strömungspumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einer bekannten zweiflutigen Strömungspumpe dieser Art (DE 40 20 521 A1), dort Peripheralpumpe genannt, ist von den den Pumpenraum begrenzenden Wänden die eine Seitenwand und die Peripherwand an einem den Pumpenausgang aufweisenden Zwischengehäuse und die andere Seitenwand an einem den mit einem Ausgangsstutzen verbundenen Pumpeneingang aufweisenden Gehäusedeckel ausgebildet. Das im Pumpenraum angeordnete Pumpen- oder Laufrad sitzt auf einem an dem Gehäusedeckel angeformten Lagerzapfen und ist drehfest mit der Abtriebswelle eines Elektromotors verbunden, die in einer im Zwischengehäuse ausgebildeten Lagerstelle aufgenommen ist. Während des Betriebs saugt die Strömungspumpe Kraftstoff über den Ansaugstutzen an und drückt diesen über den Pumpenausgang in den Innenraum eines Elektromotor und Zwischengehäuse umschließenden Pumpengehäuses. Von diesem aus wird der unter Druck stehende Kraftstoff über eine an einem Druckstutzen des Pumpengehäuses anzuschließenden Druckleitung der Brennkraftmaschine zugeführt.

Bei dieser Strömungspumpe ist der Radialspalt zwischen Laufradaußenumfang und Peripherwand des Pumpenraums relativ groß, so daß es aufgrund der dadurch bedingten Druckverhältnisse beim Fördern von schmutzbeladenem Kraftstoff zu einem konvektionsbedingten Eintrag der Schmutzpartikel in den Radialspalt kommt. Die Folge ist früher Verschleiß und geringe Lebensdauer der Strömungspumpe.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäß Strömungspumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, weitgehend unempfindlich gegen schmutzbeladenem Fördermedium, wie Kraftstoff, zu sein. Durch Einbringen der radialen Strömungswege in den Laufradaußenring wird das hohe Druckniveau in den Schaufelkammern des Laufrads teilweise dem Radialspalt aufgeprägt, so daß sich dort entlang des Umfangs des Laufradaußenrings ein Druckprofil einstellt, das etwa gleich dem des Seitenkanals ist. Durch den noch vorhandenen Druckgradienten zwischen Schaufelkammer und Radialspalt stellt sich zusätzlich ein Teilstrom von den Schaufelkammern über die Strömungswege durch den Radialspalt zu dem mindestens einen Seitenkanal ein, der durch seine Strömungsrichtung dem Eindringen von Schmutzpartikeln entgegenwirkt und damit eine Spülwirkung erzeugt. Zur Vermeidung einer ausgeprägten Umfangsströmung im Radialspalt infolge des vorhandenen Druckgradienten (Poiseuille-Strömung) ist der Radialspalt möglichst klein auszuführen. Gute Ergebnisse werden mit einer Radialspaltbemessung im Bereich zwischen 50-300 µm erzielt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen 2-10 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Strömungspumpe möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Strömungswege in der Symmetrieebene des Laufrads oder in einer zur Symmetrieebene parallelen Radialebene. Durch mehr oder weniger starken axialen Versatz der Radialebene kann der Druckgradient und das Druckprofil in dem Seitenkanal beeinflußt werden. Insbesondere bei einer zweiflutigen Strömungspumpe, bei welcher in jeder Seitenwand ein Seitenkanal vorhanden ist, können durch den axialen Versatz aus der Symmetrieebene unterschiedliche Spülströme in Richtung der beiden Seitenkanäle erzeugt werden.

Bei solchen zweiflutigen Strömungspumpen ist es auch vorteilhaft, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Strömungswege auf zwei parallel zur Symmetrieebene ausgerichtete Radialebenen im Außenring zu verteilen, wobei die Radialebenen je nach gewünschtem Druckgradient in dem einen oder anderen Seitenkanal einen gleichen oder unterschiedlichen Axialabstand von der Symmetrieebene aufweisen.

Die radialen Strömungswege werden gemäß alternativer Ausführungsformen der Erfindung entweder als umlaufender Spalt oder als Bohrungen ausgebildet, die an der Innenfläche des Laufradaußenrings in jeweils einer der Schaufelkammern münden. Im letzten Fall ergibt sich der besondere Vorteil, daß durch eine entsprechende Positionierung der Bohrungen zwischen Schaufelvorder- und -rückseite der Volumenstrom der Spülströmung für eine optimale Spülwirkung genau abgestimmt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der umlaufende Spalt und die Bohrungen so gestaltet, daß der lichte oder Strömungsquerschnitt des Spaltes bzw. der Bohrungen von innen nach außen, also mit zunehmendem Radialabstand von der Laufradachse anwächst. Dadurch wird eine vorteilhafte Diffusorwirkung erzielt.

Die erfindungsgemäße Strömungspumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 hat den gleichen Vorteil, gegenüber schmutzbeladenem Kraftstoff weitgehend unempfindlich zu sein. Hier wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Radialspaltverlaufs ebenfalls ein Druckprofil im Radialabstand aufgebaut, das ähnlich dem Druckprofil in dem mindestens einen Seitenkanal ist und zu einem Druckausgleich zwischen Radialspalt und Seitenkanal entlang des gesamten Umfangs des Laufrads führt. Dadurch wird eine Kraftstoffströmung vom Seitenkanal zum Radialspalt und damit ein Schmutzpartikeleintrag in den Radialspalt verhindert. Die Strömungspumpe ist dadurch verschleißarm und besitzt eine hohe Lebenserwartung. Die erfindungsgemäße Radialspaltbemessung ist insbesondere für Strömungspumpen geeignet, die höherviskose Flüssigkeiten, z. B. Dieselkraftstoff, fördern, da für solche Flüssigkeiten das Radialspaltmaß größer ausgeführt werden kann.

Schon bei einem linearen Verlauf der Radialspalthöhe über den Umfang des Laufrads wird für Benzinkraftstoff ein günstiges Druckprofil und damit eine deutliche Reduzierung vom konvektionsbedingten Partikeleintrag in den Radialspalt erzielt.

Bei Strömungspumpen zur Förderung von Benzinkraftstoff erhält man einen an den Druckverlauf im Seitenkanal ideal angenäherten Druckverlauf im Radialspalt durch Berechnung der Radialspalthöhe h nach der hydrodynamischen Schmierspalttheorie für jeden Umfangswinkel β. Dieser berechnete Verlauf der Radialspalthöhe h kann als Funktion des Umfangswinkels β kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch die algebraische Gleichung:

h(β) = h_o [1-0,667(β/360°)^6,5 + 0,212(β/360°)¹⁶]

approximiert werden. Das Anfangsmaß h_o des Radialspalts liegt dabei zwischen 25-75 µm, bevorzugt bei 35 µm. Der Ausgangspunkt des Umfangswinkels β (also β = 0°) ist so gelegt, daß er auf der durch die Mitte der Pumpeneingangsöffnung gehenden Parallelachse zur Pumpenachse liegt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen 12-21 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 11 angegebenen Strömungspumpe möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Seitenkanalanfang eine den Radialspalt mit dem Seitenkanal verbindende, zum Pumpenraum hin offene Nut vorgesehen. Diese Nut dient der Festlegung des Absolutdrucks im Radialspalt. Bei zweiflutiger Strömungspumpe kann diese Nut in eine Seitenwand oder in beide Seitenwände eingebracht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Radialspaltverlauf bei kreisrundem Außenumfang des Außenrings des Laufrads durch Bearbeitung der Peripherwand gewonnen. Durch diese Maßnahmen wird der Radialspalt in einer für die Fertigung günstigen Weise realisiert.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Strömungspumpe zum Fördern von Kraftstoff, teilweise geschnitten,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1,

Fig. 3 ausschnittweise eine Draufsicht der Abwicklung des Laufrads der Strömungspumpe in Fig. 1,

Fig. 4 und 5 jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 3 gemäß zweier weiterer Ausführungsbeispiele.

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 1, einer modifizierten Strömungspumpe,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 1 der modifizierten Strömungspumpe,

Fig. 8 ein Diagramm für drei verschiedene Radialspaltverläufen in der Strömungspumpe gemäß Fig. 6 und 7,

Fig. 9 ein Diagramm für drei Druckverläufe im Radialspalt der Strömungspumpe gemäß Fig. 5 und 7.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 in Seitenansicht zu sehende Strömungspumpe, auch Seitenkanalpumpe genannt, dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs zu einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Die Strömungspumpe weist einen in einem Pumpengehäuse 10 ausgebildeten Pumpenraum 11 auf, der von zwei radial sich erstreckenden, axial voneinander beabstandeten Seitenwänden 12, 13 und einer die Seitenwände 12, 13 längs deren Peripherie miteinander verbindenden Peripherwand 14 begrenzt ist (Fig. 2). Die Seitenwand 13 und die Peripherwand 14 sind an einem Zwischengehäuse 15 ausgebildet, während die Seitenwand 12 an einem Ansaug- oder Gehäusedeckel 16 ausgebildet ist, der mit dem Zwischengehäuse 15 und/oder dem Pumpengehäuse 10 fest verbunden ist. Das Pumpengehäuse 10 übergreift das Zwischengehäuse 15 und nimmt im Innern einen hier nicht zu sehenden Elektromotor auf. Im Zwischengehäuse 15 ist noch ein die Seitenwand 13 axial durchdringender Pumpenausgang 16 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen dem Pumpenraum 11 und dem Innern des Pumpengehäuses 10 herstellt, und das Pumpengehäuse 10 ist mit einem Druckstutzen 18 verbunden, an dem der von der Strömungspumpe über den Pumpenausgang 16 geförderte Kraftstoff austritt. Der Gehäusedeckel 16 weist einen Ansaugstutzen 19 zum Ansaugen des Kraftstoffs aus dem Kraftstofftank auf, der mit einem die Seitenwand 12 durchdringenden Pumpeneingang, hier nicht zu sehen, in Verbindung steht.

Bei der hier zweiflutig ausgebildeten Strömungspumpe ist in jeder Seitenwand 12, 13 ein Seitenkanal 20 bzw. 21 ausgebildet. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist jeder nutartiger Seitenkanal 20, 21 einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt auf und ist zum Pumpenraum 11 hin offen. Wie für den in der Seitenwand 13 am Zwischengehäuse 15 ausgebildeten Seitenkanal 21 in Fig. 7 dargestellt ist, verläuft jeder Seitenkanal 21, 20 konzentrisch zur Pumpenachse 22 und erstreckt sich unter Belassung eines verbleibenden Unterbrecherstegs 23 nahezu über den gesamten Umfang der Seitenwand 13 bzw. 12. Der Unterbrechersteg 23 begrenzt einen Seitenkanalanfang 211 und ein Seitenkanalende 212. Der Seitenkanalanfang des Seitenkanals 20 in der Seitenwand 12 am Gehäusedeckel 16 steht mit dem Pumpeneingang (und dieser wiederum mit dem Ansaugstutzen 19) und das Seitenkanalende 212 des in der Seitenwand 13 am Zwischengehäuse 15 ausgebildeten Seitenkanals 21 steht mit dem Pumpenausgang 17 in Verbindung (und dieser wiederum über das Innere des Pumpengehäuses 10 mit dem Druckstutzen 18).

Im Pumpenraum 11 ist koaxial zur Pumpenachse 22 ein Pumpen- oder Laufrad 24 angeordnet. Das Laufrad 24 sitzt einerseits auf einem Lagerzapfen 25, der an der Seitenwand 12 koaxial in den Pumpenraum 11 hinein vorsteht, und andererseits drehfest auf einer Abtriebswelle 26 des Elektromotors, die in einer zur Pumpenachse 22 koaxialen Lagerbuchse 27 gelagert ist. Die Lagerbuchse 27 ist in einer die Seitenwand 13 durchstoßenden koaxialen Bohrung 28 im Zwischengehäuse 15 eingepreßt. Das Laufrad 24 besitzt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Laufradschaufeln 29, die an ihrem von der Pumpenachse 22 abgekehrten Ende durch einen kreisförmigen Außenring 30 miteinander verbunden sind. Die Laufradschaufeln 29 begrenzen zwischen sich jeweils eine Schaufelkammer 31, die in Achsrichtung offen ist. Die Laufradschaufeln 29 und der Außenring 30 sind einstückig mit dem Laufrad 24, und die Laufradschaufeln 29 sind dadurch gebildet, daß zwischen auf einem gemeinsamen Verteilerkreis angeordneten Durchbrüchen im Laufrad 24 Stege als Laufradschaufeln 29 verbleiben. Der Außenring 30 ist so bemessen, daß zwischen der umlaufenden Außenfläche 301 des Außenrings 30 und der Peripherwand 14 ein Radialspalt 32 verbleibt (Fig. 2). Im Betrieb saugt die Strömungspumpe Kraftstoff durch den Ansaugstutzen 19 an und drückt den Kraftstoff über den Pumpenausgang 17 in das Innere des Pumpengehäuses 10 und von dort aus über den Druckstutzen 18 zur Brennkraftmaschine. In den beiden Seitenkanälen 20, 21 bildet sich dabei jeweils ein Druckprofil aus, das vom Seitenkanalanfang zum Seitenkanalende hin anwächst und im Abstand vor dem Seitenkanalende ein Maximum erreicht.

Bei den in Fig. 2-5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Strömungspumpe sind in dem Außenring 30 radiale Strömungswege 33 eingebracht, welche die einzelnen Schaufelkammern 31 mit dem Radialspalt 32 verbinden, Dadurch wird das hohe Druckniveau in den Schaufelkammern 31 dem Radialspalt 32 aufgeprägt, so daß sich dort entlang des Umfangs des Außenrings 30 ein Druckprofil entsprechend dem Druckprofil in den Seitenkanälen 20, 21 einstellt. Zusätzlich bewirkt der vorhandene Druckgradient zwischen Schaufelkammern 31 und Radialspalt 32 einen Teilstrom von den Schaufelkammern 31 durch den Radialspalt 32 zu den Seitenkanälen 20, 21, der durch seine Strömungsrichtung einem Eindringen von im Kraftstoff vorhandenen Schmutzpartikeln in den Radialspalt 32 entgegenwirkt und damit eine Spülwirkung erzeugt. Durch die Querschnittsgestaltung und Positionierung der Strömungswege 33 eröffnen sich dabei Möglichkeiten zur Feinabstimmung der Volumenströme. Zur Vermeidung einer ausgeprägten Umfangsströmung im Radialspalt 32 infolge des vorhandenen Druckgradienten (Poiseuille-Strömung) ist der Radialspalt 32 möglichst eng zu bemessen, wobei seine radiale Höhe vorzugsweise im Bereich von 50-300 µm liegt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Strömungspumpe werden die Strömungswege 33 durch einen im Außenring 30 umlaufenden Spalt 34 gebildet, der sich von der Innenfläche 302 bis zur Außenfläche 301 des Außenrings 30 erstreckt. Der Spalt 34 weist einen trapezförmigen Querschnitt mit außen an der Außenfläche 301 liegender großer Basislinie auf, so daß der Strömungsquerschnitt für den Volumenstrom im Außenring 30 mit zunehmendem Radialabstand von der Pumpenachse 22 zunimmt. Der Spalt 34 ist mittig zur Symmetrieebene 35 des Außenrings 30 angeordnet. Die durch den Radialspalt 32 hindurchströmenden Volumenströme zu den Seitenkanälen 20, 21 sind in Fig. 2 und 3 mit Pfeilen 36 symbolisiert.

In den Ausführungsbeispielen der Strömungspumpe gemäß Fig. 4 und 5 sind die Strömungswege 33 durch radiale Bohrungen 37 gebildet, die den Außenring 30 vollständig durchdringen und an dessen Innenfläche 301 in jeweils einer Schaufelkammer 31 münden. Die Bohrungen 37 sind kegelstumpfförmig ausgeführt und weisen damit einen in Radialrichtung von der Innenfläche 302 bis zur Außenfläche 301 des Außenrings 30 sich erweiternden Strömungsquerschnitt auf. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die Bohrungen 37 in der Symmetrieebene 35 des Außenrings 30 eingebracht. Bei dieser Ausführung erhält man zwei gleichgroße Teilströme zu beiden Seitenkanälen 20, 21.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die Bohrungen 37 in einer Parallelebene 38 angeordnet, die um ein Abstandsmaß d von der Symmetrieebene 35 des Außenrings 30 axial versetzt ist. Durch diesen axialen Versatz können die Spülströme in Richtung zum Gehäusedeckel 16 und zum Zwischengehäuse 15 unterschiedlich eingestellt werden.

In hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsformen der Strömungspumpe kann der umlaufende Spalt 34 im Außenring 30 des Laufrads 24 gemäß Fig. 2 und 3 ebenfalls axial versetzt angeordnet werden, um auch hier Teilspülströme zu den beiden Seitenkanälen 20, 21 unterschiedlich einzustellen. Die gleiche Wirkung kann auch durch zwei Spalte 34 erzielt werden, die in zwei parallel zur Symmetrieebene 35 ausgerichteten Radialebene des Außenrings 30 verlaufen, wobei der Abstand der beiden Radialebenen von der Symmetrieebene 35 gleich oder unterschiedlich gewählt werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Bohrungen 37 auf zwei Parallelebenen zu verteilen, die um ein gleiches oder unterschiedliches Axialmaß zur Symmetrieebene 35 des Außenrings 35 versetzt sind. Dabei ist jedoch beibehalten, daß immer eine Bohrung 37 einer Schaufelkammer 31 zugeordnet ist und in dieser mündet.

Der Spalt 34 in Fig. 2 und 3 kann auch mit parallel zueinander verlaufenden Spaltwänden ausgeführt werden. Ebenso können die Bohrungen 37 zylindrisch ausgeführt werden. Die Ausführungen von Spalt 34 und Bohrungen 37 mit sich in Radialrichtung weiterndem Strömungsquerschnitt wird aber bevorzugt, da damit eine gewisse Diffusorwirkung erzielt wird.

Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Strömungspumpe wird die Einstellung eines dem Druckprofil in den Seitenkanälen 20, 21 entsprechenden Druckprofils in dem Radialspalt 32′ zur Verhinderung von Schmutzpartikeleintrag in den Radialspalt 32′ dadurch erreicht, daß die Höhe h des Radialspalts 32′ über den Umfang des Außenrings 30 mit zunehmendem Umfangswinkel β stetig abnimmt und ihr größtes Maß im Bereich des Seitenkanalanfangs 211 besitzt. Dies wird dadurch realisiert, daß bei kreisrundem Außenumfang 301 des Außenrings 30 am Laufrad 24 die Peripherwand 14 am Zwischengehäuse 15 entsprechend bearbeitet wird. Der Übergang vom Endmaß des Radialspalts 32′ zum Anfangsmaß des Radialspalts 32′ ist linear und wird von einer ebenen Flanke 39 der Peripherwand 14 gebildet,

Für eine einfache Fertigung wird der Radialspaltverlauf h(β) über den Umfangswinkel β linear gewählt. Ein solcher Verlauf der Spalthöhe h über die bezogene Spaltlänge (β/360°) ist im Diagramm der Fig. 8 mit der Kennlinie b dargestellt. Zum Fördern von Dieselkraftstoff, der eine höhere Viskosität als Benzinkraftstoff aufweist, wird bei einem derartigen Radialspaltverlauf und bei einem Nennförderdruck von 3 bar das Anfangsmaß der Radialspalthöhe bei β = 5° ca. 160 µm und das Endmaß der Radialspalthöhe bei β = 360° ca. 75 µm gemacht. Bei einem solchen Radialspaltverlauf und Förderung von Dieselkraftstoff mit einem Nennförderdruck von 3 bar wird sich im Radialspalt 32′ ein Druckverlauf einstellen, wie er im Diagramm der Fig. 9 mit b gekennzeichnet ist. Dieser Druckverlauf entspricht einer guten Näherung an den gewünschten Druckverlauf, wie er sich in den Seitenkanälen 20, 21 der Strömungspumpe bei der Kraftstofförderung ausbildet und im Diagramm der Fig. 9 durch die Kennlinie a dargestellt ist.

Kennlinie a in Fig. 9 kennzeichnet den gewünschten Druckverlauf im Radialspalt 32′, der optimal dem Druckverlauf in den Seitenkanälen 20, 21 bei Förderung von Benzinkraftstoff entspricht. Wird mit einer Strömungspumpe, deren Radialspaltverlauf linear ausgeführt ist, wie dies Kennlinie b in Fig. 8 repräsentiert, Benzinkraftstoff bei einem Nennförderdruck 3 bar gefördert, so wird das Anfangsmaß der Radialspalthöhe h (bei β = 5°) zwischen 20 und 100 µm, und das Endmaß der Radialspalthöhe (β = 360°) zwischen 10-80 µm bemessen. Bevorzugt wird ein Anfangsmaß von 45 µm und ein Endmaß von 25 µm. Bei einem solchen Radialspaltverlauf ergibt sich im Radialspalt 32′ ein Druckverlauf gemäß Kennlinie b in Fig. 9, die noch eine nennenswerte Abweichung vom idealen Spaltdruckverlauf gemäß Kennlinie a aufweist, aber bereits einen Eintrag im Kraftstoff von befindlichen Schmutzpartikeln in den Radialspalt 32′ weitgehend verhindert.

Den idealen Druckverlauf im Radialspalt 32′ gemäß Kennlinie a in Fig. 9 erreicht man bei Förderung von Benzinkraftstoff mit einem Radialspaltverlauf, wie er in Fig. 8 durch die Kennlinie a repräsentiert ist. Dieser Verlauf der Spalthöhe h über die bezogene Spaltlänge (β/360°) wird nach der hydrodynamischen Schmierspalttheorie für jeden Umfangswinkel β berechnet. Dieser Radialspaltverlauf kann durch folgende algebraische Gleichung approximiert werden:

h(β) = h_o [1-0,667(β/360°)^6,5 + 0,212(β/360°)¹⁶]

Dabei liegt h_o im Bereich von 25-75 µm, bevorzugt bei 35 µm. Der Anfangswinkel β = 0, ist so festgelegt, daß er auf der durch die Mitte der Pumpeneingangsöffnung gehenden Parallelachse zur Pumpenachse 22 liegt, wie dies in Fig. 7 eingetragen ist. Dieser approximierte Verlauf der Radialspalthöhe h(β) ist in Fig. 8 durch die Kennlinie c dargestellt. Bei diesem Radialspaltverlauf stellt sich bei Benzinkraftstofförderung und einem Förderdruck von 3 bar der Druckverlauf im Radialspalt 32′ gemäß Kennlinie a in Fig. 9 ein.

Zur Festlegung des Absolutdrucks ist am Seitenkanalanfang 211 des Seitenkanals 21 in die Seitenwand 13 eine den Radialspalt 32′ mit dem Seitenkanal 21 verbindende, zum Pumpenraum 11 hin offene Nut 40 eingebracht. Eine gleiche Nut kann auch im Gehäusedeckel 16 in die Seitenwand 12 eingebracht werden und verbindet dort den Seitenkanalanfang des Seitenkanals 20 mit dem Radialspalt 32′.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die Strömungspumpe auch einflutig ausgeführt werden, so daß nur in einer Seitenwand ein Seitenkanal vorhanden ist, dessen Seitenkanalanfang mit dem Pumpeneingang und dessen Seitenkanalende mit dem Pumpenausgang in Verbindung steht. Der Seitenkanal kann dabei im Zwischengehäuse oder im Gehäusedeckel ausgebildet werden.

Claims

1. Strömungspumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Pumpengehäuse (10) ausgebildeten Pumpenraum (11), der von zwei radial sich erstreckenden, axial voneinander beabstandeten Seitenwänden (12, 13) und einer die Seitenwände (12, 13) längs deren Peripherie miteinander verbindenden Peripherwand (24) begrenzt ist, mit mindestens einem in einer der Seitenwände (12, 13) angeordneten, zum Pumpenraum (11) hin offenen, nutartigen Seitenkanal (20, 21), der konzentrisch zur Pumpenachse (22) mit einem zwischen Seitenkanalende (212) und -anfang (211), bezogen auf die Strömungsrichtung, verbleibenden Unterbrechungssteg (23) verläuft, mit einem im Pumpenraum (11) koaxial zur Pumpenachse (22) angeordneten, rotierenden Laufrad (24), das eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, zwischen sich axial offene Schaufelkammern (31) begrenzenden, radialen Laufradschaufeln (29) aufweist, die durch einen mit der Peripherwand (14) einen Radialspalt (32; 32′) begrenzenden Außenring (30) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Außenring (30) die Schaufelkammern (31) mit dem Radialspalt (32) verbindende, radiale Strömungswege (33) eingebracht sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (33) in der Symmetrieebene (35) des Außenrings (30) verlaufen.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (33) in einer zur Symmetrieebene (35) parallelen Radialebene (38) verlaufen.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Seitenwand (12, 13) ein Seitenkanal (20, 21) vorgesehen ist und daß der Seitenkanalanfang des einen Seitenkanals (20) mit dem Pumpeneingang und das Seitenkanalende (212) des anderen Seitenkanals (21) mit dem Pumpenausgang (17) in Verbindung steht.

5, Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Seitenwand (12, 13) ein Seitenkanal (20, 21) vorhanden ist und der Seitenkanalanfang des einen Seitenkanals (20) mit dem Pumpeneingang und das Seitenkanalende (212) des anderen Seitenkanals (21) mit dem Pumpenausgang (17) in Verbindung steht und daß die Strömungswege (33) in zwei parallel zur Symmetrieebene (35) des Außenrings (30) ausgerichteten Radialebenen verlaufen und die Radialebenen einen gleichen oder unterschiedlichen Axialabstand von der Symmetrieebene (35) aufweisen.

6, Pumpe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Strömungswege (33) von der Innenfläche (302) zur Außenfläche (301) des Außenrings (30) anwächst.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (33) durch einen im Außenring (30) umlaufenden Spalt (34) gebildet sind, der sich von der Innenfläche (302) zur Außenfläche (301) des Außenrings (30) erstreckt.

8. Pumpe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (34) einen trapezförmigen Querschnitt mit außen an der Außenfläche (301) des Außenrings (30) liegender großer Basislinie aufweist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (33) durch Bohrungen (37) gebildet sind, die an der Innenfläche (302) des Außenrings (30) in jeweils einer der Schaufelkammern (31) münden.

10. Pumpe nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (37) konisch mit zur Außenfläche (301) des Außenrings (30) sich erweiterndem Bohrungsquerschnitt ausgebildet sind.

11. Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe (h) des Radialspalts (32′) über den Umfang des Laufrads (24) mit zunehmendem Umfangswinkel (β) stetig abnimmt und die größte Radialspalthöhe im Bereich des Seitenkanalanfangs (211) liegt.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom höheren Höhenendmaß zum Höhenanfangsmaß des Radialspalts (32′) linear ist und von einer ebenen Flanke (39) gebildet ist.

13. Pumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme der Radialspalthöhe (h) linear ist.

14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Förderung von Benzinkraftstoff und einem Nennförderdruck von 3 bar, das bei 50 Umfangswinkel (β) liegende Anfangsmaß der Radialspalthöhe (h) 20-100 µm, vorzugsweise 45 µm, und das bei 360° Umfangswinkel (β) liegende Endmaß der Radialspalthöhe (h) 10-80 µm, vorzugsweise 25 µm, beträgt.

15. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Förderung von Dieselkraftstoff und einem Nennförderdruck von 3 bar, das bei 5° Umfangwinkel (β) liegende Anfangsmaß der Radialspalthöhe (h) ca. 160 µm und daß bei 360° Umfangswinkel (β) liegende Endmaß der Radialspalthöhe (h) ca. 75 µm beträgt.

16. Pumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialspalthöhe (h) mit dem Umfangswinkel (β) durch die Gleichung: h(β) = h_o [1-0,667(β/360°)^6,5 + 0.212(β/360°)¹⁶]verknüpft ist, wobei h_o das Anfangsmaß der Radialspalthöhe (h) ist.

17. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Förderung von Benzinkraftstoff und einem Nennförderdruck von 3 bar das Anfangsmaß (h_o) der Radialspalthöhe (h) zwischen 25 und 75 µm gewählt ist, vorzugsweise 36 µm beträgt.

18. Pumpe nach einem der Ansprüche 11-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialspaltverlauf bei kreisrundem Außenumfang des Außenrings (30) des Laufrads (24) durch Bearbeitung der Peripherwand (14) gewonnen ist.

19. Pumpe nach einem der Ansprüche 11-18, dadurch gekennzeichnet, daß am Seitenkanalanfang (211) eine den Radialspalt (32′) mit dem Seitenkanal (21) verbindende, zum Pumpenraum (11) hin offene Nut (40) vorgesehen ist.

20. Pumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Seitenwand (12, 13) ein Seitenkanal (20, 21) vorhanden ist und der Seitenkanalanfang des einen Seitenkanals (20) mit einem Pumpeneingang und das Seitenkanalende (212) des anderen Seitenkanals (21) mit einem Pumpenausgang (17) in Verbindung steht und daß die Nut (40) in einer oder jeder Seitenwand (21, 20) eingebracht ist.

21. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seitenwand (13) und die Peripherwand (14) an einem dem Pumpenausgang (17) enthaltenden Zwischengehäuse (15) und die andere Seitenwand (20) an einem dem Pumpeneingang enthaltenden Gehäusedeckel (16) ausgebildet sind, der fest mit dem Zwischengehäuse (15) und/oder Pumpengehäuse (10) verbunden ist.