DE19716175A1

DE19716175A1 - Gehäusetopf zur Aufnahme einer Flüssigkeitsförderpumpe

Info

Publication number: DE19716175A1
Application number: DE19716175A
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank; Michael Dr Huebel; Ulrich Dr Projahn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-10-22
Also published as: US6021988A; IT1299017B1; ITMI980717A1; FR2762361B1; KR19980081532A; JPH10299667A; FR2762361A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Gehäusetopf zur Aufnahme einer Flüssigkeitsförderpumpe insbesondere für ein Förderaggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Förderaggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (DE 44 44 854 A1) ist die Förder- oder Kraftstoffpumpe in einem Filtertopf angeordnet, der in den auf der Oberseite mit einem Flansch verschlossenen Gehäusetopf eingesetzt ist. Diese Einbaueinheit (TEE) genannte komplette Montageeinheit wird in den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und an dessen Boden befestigt. Über die Zulauföffnung wird der Gehäusetopf immer mit Kraftstoff aus dem Tankinnenraum gefüllt. Die Kraftstoffpumpe saugt über einen auf ihrer Saugseite im Filtertopf angeordneten Filter Kraftstoff aus dem Gehäusetopf an und fördert diesen über eine an ihrer Druckseite angeschlossene Förderleitung zur Brennkraftmaschine. Dort nicht verbrauchter Kraftstoff fließt über eine Rückführleitung wieder dem Gehäusetopf zu. Die Kraftstoffrückströmung wird auch zum Betrieb einer Saugstrahlpumpe benutzt, die Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über die Zulauföffnung in den Gehäusetopf fördert, so daß der Kraftstoff Spiegel im Gehäusetopf immer auf dem gleichen Niveau gehalten wird, auch wenn der Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank darunter absinkt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gehäusetopf mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß in der Flüssigkeit enthaltene Schmutzpartikel effizient abgeführt und so von der Saugseite der Flüssigkeitspumpe weitgehend ferngehalten werden, so daß der dort üblicherweise vorhandene Filter nur sehr langfristig verschmutzt und ein Filterwechsel zum Austausch zugesetzter Filter nur in großen Zeitabständen notwendig ist. Die in der Flüssigkeit enthaltenen Schmutzpartikel schlagen sich infolge der Schwerkraft je nach ihrer spezifischen Dichte relativ schnell am Kanalboden des erfindungsgemäßen Strömungskanals nieder, werden von hier durch eine im Strömungskanal sich ausbildende Sekundärströmung durch die Durchtrittsschlitze an der inneren Kanalwand hindurch abtransportiert und lagern sich schließlich unterhalb des Strömungskanals in einer am Topfboden ausgebildeten Niederschlagskammer ab. Die Ursache für die in der meridionalen Ebene des Strömungskanals sich ausbildende Sekundärströmung ist der radiale Druckgradient, der durch die Zentrifugalkraft der Fluidelemente im Kanalinnern hervorgerufen wird. Die langsam strömende Fluidelemente in den Wandgrenzschichten unterliegen diesem Druckgradienten und werden demzufolge ins Kanalinnere transportiert.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Gehäusetopfes möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Strömungskanal und die unterhalb des Strömungskanals angeordnete, vom Topfboden begrenzte Niederschlagskammer für die Schmutzpartikel von Wandbereichen des Topfbodens und des Topfmantels und eines ins Topfinnere eingesetzten Topfeinsatzes gebildet. Hierzu ist an der Innenwand des Topfmantels ein bis zum Topfboden reichender, radial vorstehender Ringvorsprung, dessen vom Topfboden abgekehrte Oberfläche den Kanalboden bildet, einstückig angeformt, und der Einsatz weist einen die Niederschlagskammer nach oben begrenzenden, ebenen Boden und einen davon nach oben längs des Bodenrandes axial abstehenden Wandsteg auf, der die innere Kanalwand des Strömungskanals bildet. Durch die Zusammensetzung des Strömungskanals und der Niederschlagskammer aus zwei getrennt gefertigten Teilen werden wesentliche fertigungstechnische Vorteile erzielt, die zur Senkung der Herstellungskosten des Gehäusetopfes führen.

Zeichnung

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

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Gehäusetopfes für ein Kraftstofförderaggregat, gemäß Schnittlinie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt eines ins Topfinnere eingesetzten Topfeinsatzes gemäß Linie III-III in Fig. 4,

Fig. 4 eine Draufsicht des Einsatzes in Richtung Pfeil IV in Fig. 3,

Fig. 5 und 6 jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 und 2 eines Gehäusetopfes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 einen Schnitt des Topfeinsatzes in Fig. 5 gemäß Schnittlinie VII-VII in Fig. 8,

Fig. 8 eine Draufsicht des Topfeinsatzes in Richtung Pfeil VIII in Fig. 7,

Fig. 9 und 10 jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 und 2 eines Gehäusetopfes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 einen Schnitt des Topfeinsatzes in Fig. 9 gemäß Schnittlinie XI-XI in Fig. 12,

Fig. 12 eine Draufsicht des Topfeinsatzes in Richtung Pfeil XII in Fig. 11.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Gehäusetopf 10 dient zur Aufnahme einer Flüssigkeitsförderpumpe und ist in seiner bevorzugten Ausführungsform Teil eines als sog. Tankeinbaueinheit bezeichneten Förderaggregats zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Brennkraftmaschine, das neben dem Gehäusetopf noch eine Kraftstofförderpumpe und einen die Förderpumpe aufnehmenden Filtertopf mit Vor- und Hauptfilter umfaßt. Ein solches Förderaggregat ist beispielsweise in der DE 44 44 854 A1 beschrieben. Der Filtertopf mit integrierter Förderpumpe und Vor- und Hauptfilter ist in den Gehäusetopf 10 eingesetzt. Der so komplettierte Gehäusetopf 10 wird in den Kraftstofftank eingebaut, wobei eine Zulauföffnung im Gehäusetopf 10 den Kraftstoffzufluß aus dem Kraftstofftank in das Innere des Gehäusetopfes 10 ermöglicht. In Fig. 1 ist von dem Gehäusetopf 10 der Topfboden 11 und der untere Teil der zylindrischen Topfwand 12 zu sehen. Der Ansaugstutzen der Kraftstofförderpumpe ist mit 13 angedeutet, und ein am Filtertopf stirnseitig angesetzter Vorfilter ist mit 14 bezeichnet. Die Förderpumpe saugt über ihren Ansaugstutzen 13 und den Vorfilter 14 Kraftstoff aus dem Gehäusetopf 10 an und fördert diesen zu der Brennkraftmaschine. Dort nicht verbrauchter Kraftstoff wird in bekannter Weise über eine Kraftstoffrückführleitung wieder dem Kraftstofftank zugeführt, wobei der Kraftstoffrücklaufstrom zum Betreiben einer Saugstrahlpumpe benutzt wird, mit welcher Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über die Zulauföffnung 15 in den Gehäusetopf 10 eingebracht wird. Die von der Saugstrahlpumpe bewirkte Kraftstoffeinströmung über die Zulauföffnung 15 ist in Fig. 2 durch ein Pfeilbündel 16 gekennzeichnet.

Um eine effiziente Absonderung von Schmutzpartikeln aus dem den Gehäusetopf 10 füllenden Kraftstoff zu erreichen und diese von dem Vorfilter 14 des Filtertopfes fernzuhalten und damit eine geringere Schmutzpartikelbelastung der Förderpumpe und eine Reduzierung von deren Verschleißempfindlichkeit zu erreichen, erfolgt die Kraftstoffzuführung durch die Saugstrahlpumpe über einen im Topfinnern des Gehäusetopfs 10 ausgebildeten teilringförmigen Strömungskanal 17, der konzentrisch zur Topfachse 101 angeordnet ist. Der Strömungskanal 17 ist dabei an der Innenwand des Topfmantels 12 im Axialabstand vom Topfboden 11 entlanggeführt und erstreckt sich über mehr als 180° Umfangswinkel. Am Kanalanfang liegt die Zulauföffnung 15, und das Kanalende mündet frei im Topfinnern. Wie aus Fig. 1 und 2 erkennbar ist, ist am Kanalende ein Austrittsschlitz 18 ausgebildet, der sich in der Axialebene des Gehäusetopfes 10 oder in einer hierzu parallelen Ebene erstreckt. Die in Radialrichtung innenliegende Kanalwand 171 ist mit einer Vielzahl von über die Kanallänge voneinander beabstandet angeordneten Durchtrittsschlitzen 19 versehen, die sich in Kanallängsrichtung erstrecken und deren zum Topfboden 11 hin näherliegenden unteren Schlitzkanten 191 unmittelbar am Kanalboden 172 liegen. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist die in Richtung Topfachse 101 gesehene Breite der Durchtrittsschlitze 19 extrem viel kleiner als die in Richtung der Topfachse 101 gesehene axiale Höhe des Strömungskanals 17.

Der von der Saugstrahlpumpe eingetragene, schmutzbeladene Kraftstoff wird durch den gekrümmten Strömungskanal 17 bis zum Austrittsschlitz 18 geführt. Infolge der Kanalkrümmung entsteht in der meridionalen Ebene eine ausgeprägte Sekundärströmung, die in Fig. 1 mit Pfeilen 20 angedeutet ist. Ursache dieser Sekundärströmung ist der radiale Druckgradient, der durch die Zentrifugalkraft der Fluidelemente im Kanalinnern hervorgerufen wird. Die langsam strömenden Fluidelemente in den Wandgrenzschichten unterliegen diesem Druckgradienten und werden demzufolge zum Kanalinnern transportiert. Die im eintretenden Kraftstoffstrahl vorhandenen Schmutzpartikel mit einer Dichte größer 1,5 kg/dm³ schlagen sich infolge der Schwerkraft je nach Dichte relativ schnell am Kanalboden 172 nieder. Von hier aus werden die Schmutzpartikel infolge der Sekundärströmung durch die Durchtrittsschlitze 19 hindurch in eine innenliegende Niederschlagskammer 22 abtransportiert und können somit den Vorfilter 14 der Förderpumpe nicht mehr erreichen. Der wandnahe Stromlinienverlauf im Strömungskanal 17 ist in Fig. 2 durch die Pfeile 21 angedeutet. Die Niederschlagskammer 22 ergibt sich durch die Ausbildung des Strömungskanals 17 im Axialabstand vom Topfboden 11 und wird unten vom Topfboden 11 begrenzt.

In allen Ausführungsbeispielen des Gehäusetopfes 10 wird der Strömungskanal 17 einerseits und die Niederschlagskammer 22 andererseits von Wandbereichen des Topfbodens 11 und des Topfmantels 12 sowie von Wandbereichen eines ins Topfinnere eingesetzten Topfeinsatzes 23 gebildet. Hierzu ist an der Innenwand des Topfmantels 12 ein bis zum Topfboden 11 reichender, radial nach innen vorstehender Ringvorsprung 24 einstückig angeformt, dessen vom Topfboden 11 abgekehrte Oberfläche den Kanalboden 172 bildet. Der Ringvorsprung 24 erstreckt sich mit konstanter radialer Breite über den gleichen Umfangswinkel wie der Strömungskanal 17. Am Kanalende wird die radiale Breite zur Ausbildung des Austrittsschlitzes 18 schlagartig sehr klein, um dann zum Kanalanfang wieder auf die vorgegebene konstante radiale Breite anzuwachsen. Längs der vom Topfboden 11 abgekehrten, kreisringförmigen oberen Innenkante 241 des Ringvorsprungs 24 sind im Bereich des Strömungskanals 17 an dem Ringvorsprung 24 axial nach oben abstehende Stegabschnitte 27 einstückig angeformt, die einen der Länge der Durchtrittsschlitze 19 entsprechenden Abstand voneinander haben und mit der Innenkante 241 bündig sind.

Der in Fig. 3 im Schnitt und in Fig. 4 in Draufsicht getrennt vom Gehäusetopf 10 dargestellte Topfeinsatz 23 weist einen ebenen Boden 25 und einen davon nach oben längs des äußeren Bodenrandes 252 axial abstehenden Wandsteg 26 auf, der nach außen gekrümmt verläuft, wobei das Ende des Wandstegs 26 auf einem Außendurchmesser liegt, der kleiner ist als der lichte Durchmesser des Topfmantels 12. Während der Topfeinsatz 23 bezüglich seines Wandstegs 26 rotationssymmetrisch ausgeführt ist, weist der Boden 25 im Bereich des Austrittsschlitzes 18 einen nasenförmigen Vorsprung 251 auf, wie er in Fig. 4 durch die strichlinierte Kontur zu erkennen ist. In einem dem Vorsprung 251 nachfolgenden Bereich des Wandstegs 26 ist eine Durchtrittsöffnung 30 vorgesehen, damit die Ringkanalströmung in den von Boden 25 und Wandsteg 26 begrenzten inneren Bereich des Topfeinsatzes 23 gelangen kann. Nach Einsetzen des Topfeinsatzes 23 in den Gehäusetopf 10 begrenzt der ebene Boden 25 des Topfeinsatzes 23 die Niederschlagskammer 22 nach oben, während der gekrümmte, bis nahe mit Spaltabstand an die Innenwand des Topfmantels 12 heranreichende Wandsteg 26 die innere Kanalwand 171 und den oberen Wandbereich 173 des Strömungskanals 17 bildet. Damit entsteht ein ringsum im wesentlichen geschlossener Strömungskanal 17 mit Zulauföffnung 15, Austrittsschlitz 18 und an der innenliegenden Kanalwand 171 vorgesehenen Durchtrittsschlitzen 19 für den Schmutzpartikelaustrag in die Niederschlagskammer 22. Die Durchtrittsschlitze 19 werden von den Stegabschnitten 27 am Ringvorsprung 24 und von dem auf den Ringvorsprung 24 sich aufsitzenden Boden 25 des Topfeinsatzes 23 definiert.

Das in Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel für einen modifizierten Gehäusetopf 10 unterscheidet sich dadurch, daß der Strömungskanal 17 nicht geschlossen, sondern nach oben offen ausgeführt ist. Dadurch ergibt sich im Strömungskanal 17 eine abgeschwächte Sekundärströmung (Pfeile 20). Zur Verstärkung des Abführungsmechanismus für die im Kraftstoff enthaltenen Schmutzpartikel ist in der Niederschlagskammer 22 eine Drossel 28 in Form einer einfachen Bohrung eingebracht, so daß sich eine Strömung zwischen dem Topfinnern und der Topfumgebung, also dem Kraftstofftank, einstellt. Der Strömungskanal 17 ist wiederum mit Hilfe des Topfeinsatzes 23 gebildet, dessen ringförmiger Wandsteg 26 nur noch in Achsrichtung verläuft und keine zum Topfmantel 12 hin führende Krümmung mehr aufweist. Der ebene Topfboden 25 besitzt wiederum den nasenartigen Vorsprung 251 im Bereich des Austrittsschlitzes 18. Die konstruktive Ausbildung des Topfeinsatzes 23 mit der Durchtrittsöffnung 30 im Bereich des am Vorsprung 251 verlaufenden Bereichs des Wandstegs 26 ist in Fig. 7 und 8 zu erkennen. Im übrigen stimmt der Gehäusetopf 10 in Fig. 5 und 6 mit dem in Fig. 1 und 2 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Das in Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsbeispiel des Gehäusetopfs 10 unterscheidet sich von dem Gehäusetopf 10 gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, daß der meridionale Austrittsschlitz 18 am Kanalende entfallen ist, so daß hier sowohl der Ringvorsprung 24 als auch der in Fig. 11 und 12 dargestellte Topfeinsatz 23 rotationssymmetrisch ausgebildet werden können. Der Boden des Topfeinsatzes 23 ist wiederum mit 25, der Wandsteg mit 26 und die im Wandsteg 26 vorhandene Durchtrittsöffnung für die Ringkanalströmung mit 30 bezeichnet. Außerdem sind die Durchtrittsschlitze 19 in der innenliegenden Kanalwand 171 nicht topfseitig, sondern einsatzseitig ausgebildet. Hierzu sind an der Unterseite des Bodens 25 des Topfeinsatzes 23 längs des äußeren Bodenrands 252 (Fig. 11) Stegabschnitte 29 einstückig angeformt, die voneinander beabstandet und mit dem kreisringförmigen Bodenrand 252 bündig sind. Diese Stegabschnitte 29 begrenzen zusammen mit der Oberfläche des Ringvorsprungs 24 die Durchtrittsschlitze 19. Die in Fig. 5 dargestellte Drossel 28 zur Verstärkung des Abführmechanismus für die Schmutzpartikel kann sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 und 10 als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen werden.

Claims

1. Gehäusetopf zur Aufnahme einer Flüssigkeitsförderpumpe, insbesondere für ein Förderaggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, mit einer im Topfinnern mündenden Zulauföffnung für nachströmende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß im Topfinnern ein zur Topfachse (102) konzentrischer, teilringförmiger Strömungskanal (17) im Axialabstand vom Topfboden (11) ausgebildet ist, dessen Kanalanfang mit der Zulauföffnung (15) in Verbindung steht, und daß die in Radialrichtung innenliegende Kanalwand (171) eine Vielzahl von über die Kanallänge voneinander beabstandet angeordneten, sich in Kanallängsrichtung erstreckenden Durchtrittsschlitzen (19) aufweist, deren zum Topfboden (11) hin näher liegende untere Schlitzkante (191) an oder nahe dem Kanalboden (172) liegt.

2. Gehäusetopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung Topfachse (101) gesehene axiale Breite der Durchtrittsschlitze (19) sehr viel kleiner ist als die in Richtung Topfachse (101) gesehene axiale Höhe des Strömungskanals (17).

3. Gehäusetopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (17) ringsum im wesentlichen geschlossen oder nur auf der vom Kanalboden (172) abgekehrten Oberseite offen ist.

4. Gehäusetopf nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß am Kanalende des Strömungskanals (17) ein Austrittsschlitz (18) ausgebildet ist, der sich in der Topfaxialebene oder einer hierzu parallelen Ebene erstreckt.

5. Gehäusetopf nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (17) längs der Innenwand des zylindrischen Topfmantels (12) verläuft und sich über mehr als 180° Umfangswinkel erstreckt.

6. Gehäusetopf nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Strömungskanals (17) eine vom Topfboden (11) begrenzte Niederschlagskammer (22) ausgebildet ist, die über die Durchtrittsschlitze (19) mit dem Kanalinnern des Strömungskanals (17) in Verbindung steht.

7. Gehäusetopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (17) und die Niederschlagskammer (22) von Wandbereichen des Topfbodens (11) und des Topfmantels (12) und eines ins Topfinnere eingesetzten Topfeinsatzes (23) gebildet sind.

8. Gehäusetopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Topfmantels (12) ein bis zum Topfboden (11), reichender, radial nach innen vorstehender Ringvorsprung (24) einstückig angeformt ist, dessen vom Topfboden (11) abgekehrte Oberfläche den Kanalboden (172) bildet.

9. Gehäusetopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfeinsatz (23) einen die Niederschlagskammer (22) nach oben begrenzenden ebenen Boden (25) und einen davon nach oben längs des Bodenrandes (252) abstehenden Wandsteg (26) aufweist, der die innere Kanalwand (171) des Strömungskanals (17) bildet und eine hinter dem Kanalende angeordnete Durchtrittsöffnung (30) aufweist.

10. Gehäusetopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandsteg (26) bogenförmig nach außen gekrümmt und zur Bildung des oberen Wandbereichs (173) des Strömungskanals bis nahe an die Innenwand des Topfmantels (12) herangeführt ist.

11. Gehäusetopf nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsschlitze (19) der inneren Kanalwand (171) topf- oder einsatzseitig ausgebildet sind.

12. Gehäusetopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß längs der vom Topfboden (11) abgekehrten oberen Innenkante (241) des Ringvorsprungs (24) mit dieser bündige, voneinander beabstandete Stegabschnitte (27) einstückig an den Ringvorsprung (24) axial abstehend angeformt sind, die zusammen mit dem Boden (25) des Topfeinsatzes (23) die Durchtrittsschlitze (19) definieren.

13. Gehäusetopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Bodens (25) des Topfeinsatzes (23) längs dessen Außenkante (252) mit dieser bündige, voneinander beabstandete Stegabschnitte (29) einstückig an den Topfeinsatz (23) axial abstehend angeformt sind, die zusammen mit der Oberfläche des Ringvorsprungs (24) die Durchtrittsschlitze (19) definieren.

14. Gehäusetopf nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringvorsprung (24) eine einerseits in der Niederschlagskammer (22) und andererseits auf der Außenseite des Topfmantels (12) mündende Drosselbohrung (28) eingebracht ist.