DE19716175A1 - Gehäusetopf zur Aufnahme einer Flüssigkeitsförderpumpe - Google Patents
Gehäusetopf zur Aufnahme einer FlüssigkeitsförderpumpeInfo
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Description
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.
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.
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.
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 (14)
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.
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