DE19744037C1 - Förderpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem ange­ triebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, in welchem in zumindest einer seiner Stirnseiten ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeord­ net ist, mit einem im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, wel­ cher mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssig­ keit von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bildet, und einen in einem von dem teilring­ förmigen Kanal aus gesehen radial inneren Bereich des Pumpengehäuses angeordneten Entgasungskanal mit einer aus der Förderpumpe herausführenden Entgasungsbohrung auf­ weist.

Solche Förderpumpen sind als Peripheral- oder Seiten­ kanalpumpen bekannt und werden beispielsweise zum Fördern von Kraftstoff oder von Waschflüssigkeit einer Scheiben­ reinigungsanlage eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Hier­ bei erzeugen die Leitschaufeln in der Förderkammer eine quer zu der Bewegungsrichtung der Leitschaufeln verlau­ fende Zirkulationsströmung. Der Entgasungskanal dient dazu, in der zu fördernden Flüssigkeit vorhandene Gasblasen durch die Entgasungsbohrung aus der Förderpumpe abzuführen. Wenn mit der Förderpumpe Kraftstoff gefördert wird, ist dies bei­ spielsweise bei einem Warmstart des Kraftfahrzeuges wichtig, da hier die Temperatur des Kraftstoffs besonders hoch ist und deshalb häufig Gasblasen durch ein Verdampfen des Kraftstoffs entstehen. Weiterhin können bei einer Erstbefüllung der För­ derpumpe durch die Entgasungsbohrung in der Förderkammer vor­ handene Luftblasen abgeführt werden. Solche Luftblasen führen häufig zu einem Aufschäumen der Flüssigkeit in der Förderkam­ mer und damit ebenfalls zu einer verminderten Förderleistung der Förderpumpe.

Bei einer aus der Praxis bekannten Förderpumpe befindet sich der Entgasungskanal in Drehrichtung des Laufrades gesehen un­ mittelbar vor dem Auslasskanal und ist über einen im Verhält­ nis zu dem Durchmesser des teilringförmigen Kanals kleinen Spalt mit der Förderkammer verbunden. Durch den Spalt gelan­ gen die Gasblasen in den Entgasungskanal.

Es ist eine weitere Förderpumpe bekannt, die zu beiden Seiten des Laufrades spiegelsymmetrisch angeordnete Entgasungskanäle aufweist (DE 44 28 254 A1). In dieser Anordnung heben sich die lokalen Axialkräfte am Laufrad gegeneinander auf.

Es ist weiterhin eine Förderpumpe mit in einem Laufrad ange­ ordneten Schaufelkammer bekannt, wobei jede Schaufelkammer einen radialen nach innen führenden Verbindungskanal be­ sitzt(DE 196 07 573 A1). Jeweils zwei gegenüberliegende Ver­ bindungskanäle sind mit einem Durchlaß verbunden. Der Durch­ laß gewährleistet, daß der sich in den Verbindungskanälen zu beiden Seiten des Laufrades ansammelnde Dampf über eine in der Einlaßseite des Gehäuses angeordnete Dampfablaßöffnung abführbar ist.

Eine weitere bekannte Förderpumpe besitzt zu beiden Seiten des Laufrades För­ derkammern, mit Verbindungen zum Überströmen der Flüssigkeit von der einen in die andere Förderkammer (DE 42 09 126 A1). Über einen laufradseitigen, als Stufe ausgebildeten Verbindungskanal steht jede der Schaufelkammern mit Ga­ sentlüftungslöchern in Verbindung. Nachteilig ist der stufenartige Verbindungska­ nal, da dieser zur Verwirbelungen in der Zirkulationsströmung führt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, sowohl eine Förderpumpe mit einem in einer der Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kranz von Schaufelkammern und einem im Bereich der Schaufelkammern angeordneten teilringförmigen Kanal als auch eine Förderpumpe mit an beiden Stirnseiten angeordneten Kränzen von Schaufelkammern so zu gestalten, dass in der zu fördernden Flüssigkeit vorhan­ dene Gasblasen möglichst vollständig abgeführt werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass lediglich ein Teil der Schaufelkammern einen Verbindungskanal für die Verbindung zu dem Entga­ sungskanal aufweist.

Bei einer Förderpumpe, bei der beidseitig des Laufrades Förderkammern ange­ ordnet sind, welche zum Überströmen der Flüssigkeit von der einen Förderkam­ mer in die andere Förderkammer eine Verbindung im Bereich der Förderkammern aufweisen, wobei der Einlasska­ nal in eine der Förderkammern und der Auslasskanal in die an­ dere Förderkammer mündet und der Entgasungskanal in einem den Einlasskanal aufweisenden Gehäuseteil der Förderpumpe ange­ ordnet ist, wobei lediglich ein Teil der Schaufelkammern ei­ nen Verbindungskanal für die Verbindung zu dem Entgasungska­ nal aufweist, wird eine aufwendig zu verlegende Leitung für die Gasblasen von dem auslassseitigen Bereich der Förderpumpe vermieden.

Durch diese Gestaltung werden die Gasblasen durch eine Dre­ hung des Laufrades zunächst aufgrund ihrer im Vergleich zu der zu fördernden Flüssigkeit geringen Dichte in einen radial inneren Bereich der Förderkammer gedrückt. Anschließend wer­ den die Gasblasen zu einem besonders frühen Zeitpunkt aus der Förderkammer entfernt. Hierdurch werden die Gasblasen, bevor sie durch die Zirkulationsströmung mitgerissen werden, nahezu vollständig von der Flüssigkeit getrennt. Deshalb wird die Kavitation im teilringförmigen Kanal besonders gering gehal­ ten.

Die Förderkammer könnte prinzipiell wie bei der bekannten Förderpumpe über einen Spalt mit dem Entgasungskanal verbun­ den sein. Ein solcher Spalt verursacht jedoch Verwirbelungen in der Zirkulationsströmung der Flüssigkeit. Diese Verwirbe­ lungen führen zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Förderpumpe. Weiterhin führen Verwirbelungen in der Zirkula­ tionsströmung zu Bereichen mit hohem Druck und Bereichen mit geringem Druck. In den Bereichen mit geringem Druck kann die Flüssigkeit bei hohen Temperaturen verdampfen und damit Gas­ blasen erzeugen. Diese Verwirbelungen werden gemäß der Lösung der Aufgabe besonders gering gehalten.

Durch die Verbindung der Schaufelkammern mit dem Entgasungs­ kanal hervorgerufene Wirkungsgradverluste werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung besonders gering gehalten, wenn der Anteil der über ei­ nen Verbindungskanal mit dem Entgasungskanal verbundenen Schaufelkammern 10% bis 50% an der Gesamtzahl der Schaufel­ kammern beträgt.

Zur weiteren Verringerung der Verwirbelungen durch die Ver­ bindung der Schaufelkammern mit dem Entgasungskanal trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Verbindungen der Schaufelkammern mit dem Entga­ sungskanal durch in dem Laufrad eingearbeitete Taschen gebil­ det sind.

Das Laufrad ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung besonders kostengünstig herstellbar, wenn die Verbindungskanäle für die Verbindungen der Schaufelkam­ mern mit dem Entgasungskanal durch eine radiale in Richtung Drehachse des Laufrades weisende Verbreiterung der Schaufel­ kammern gebildet sind.

Da durch den Entgasungskanal auch eine geringe Menge der zu fördernden Flüssigkeit abgeführt wird, ist es zur Erzielung einer möglichst hohen Förderleistung der Förderpumpe vorteil­ haft, den Entgasungskanal besonders klein zu gestalten. Die erfindungsgemäße Förderpumpe weist eine besonders hohe För­ derleistung auf, wenn der Querschnitt des Entgasungskanals 2 2 % bis 12,5% des Querschnitts der Förderkammer beträgt.

Die Gasblasen werden gemäß einer anderen vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung besonders zuverlässig von der zu fördernden Flüssigkeit getrennt, wenn sich der Entgasungska­ nal über einen Winkelbereich von 30° bis 180° erstreckt.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades der erfindungs­ gemäßen Förderpumpe trägt es bei, wenn sich der Entgasungska­ nal über einen Winkelbereich von 45° bis 110° erstreckt. Durch diese Gestaltung gelangt eine besonders geringe Menge der zu fördernden Flüssigkeit durch die Entgasungsöffnung und damit aus der Förderpumpe heraus.

Zur Vermeidung eines Ausgasens von Kraftstoff ist es er­ forderlich, dass dem Druck innerhalb der Förderkammer ein Gegendruck entgegengesetzt wird. Hierfür könnte man bei­ spielsweise in der Entgasungsbohrung eine Drossel anord­ nen. Eine solche Drossel behindert jedoch eine sichere Abführung der Gasblasen aus der Förderkammer. Die Gasbla­ sen werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung aus dem Entgasungskanal zuverlässig abgeführt, wenn die Entgasungsbohrung ungefähr den glei­ chen Durchmesser hat wie der Entgasungskanal. Ein dem Druck in der Förderkammer entgegenwirkender Druck in dem Entgasungskanal lässt sich hierbei durch eine entspre­ chende Gestaltung des Querschnitts des Entgasungskanals einstellen.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Förderpumpe in einem Längsschnitt,

Fig. 2 ein einlassseitiges Gehäuseteil eines Pumpenge­ häuses aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Laufrad der erfindungsgemäßen Förderpumpe aus Fig. 1 von dem einlassseitigen Gehäuseteil aus gesehen,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch das Laufrad aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV,

Fig. 5 ein Teilschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des Laufrades.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße, von einem Elektromo­ tor 1 angetriebene, als Seitenkanalpumpe ausgebildete Förder­ pumpe 2 mit einem einlassseitigen Gehäuseteil 3 und einem auslassseitigen Gehäuseteil 4. Die Gehäuseteile 3, 4 sind ge­ gen einen ringförmigen Abstandhalter 5 vorgespannt. Zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 ist ein auf einer Welle 6 des Elektro­ motors 1 befestigtes Laufrad 7 drehbar angeordnet. Bei einer Drehung des Laufrades 7 wird eine zu fördernde Flüssigkeit von einem in dem einlassseitigen Gehäuseteil 3 angeordneten Einlasskanal 8 zu einem in dem auslassseitigen Gehäuseteil 4 eingearbeiteten Auslasskanal 9 gefördert.

In beiden Stirnseiten des Laufrades 7 ist jeweils ein Kranz Schaufelkammern 10, 10a, 11, 11a begrenzende Leitschaufeln 12, 13 eingearbeitet. Jeweils einander gegenüberliegende Schaufelkammern 10, 10a, 11, 11a sind in diesem Bereich mit­ einander verbunden. Die Gehäuseteile 3, 4 der Förderpumpe 2 weisen im Bereich der Schaufelkammern 10, 10a, 11, 11a je­ weils einen teilringförmigen Kanal 14, 15 auf. Die teilring­ förmigen Kanäle 14, 15 bilden zusammen mit den Schaufelkam­ mern 10, 10a, 11, 11a Förderkammern 16, 17. Bei einer Drehung des Laufrades 7 entstehen in den Förderkammern 16, 17 Zirku­ lationsströmungen einer zu fördernden Flüssigkeit. Zur Ver­ deutlichung sind die Zirkulationsströmungen mit Pfeilen ge­ kennzeichnet. Durch die Verbindung einander gegenüberliegen­ der Schaufelkammern 10, 10a, 11, 11a kann die zu fördernde Flüssigkeit nahezu verwirbelungsfrei von der einen Förderkam­ mer 16 in die andere Förderkammer 17 überströmen.

In dem einlassseitigen Gehäuseteil 3 ist ein in eine Entga­ sungsbohrung 18 mündender Entgasungskanal 19 angeordnet. Ei­ nige der Schaufelkammern 10 sind über in dem Laufrad 7 einge­ arbeitete Taschen 20 als Verbindungskanäle mit dem Entga­ sungskanal 19 verbunden. Hierdurch werden Gasblasen bei­ spielsweise aus dampfförmiger Flüssigkeit aus den Förderkam­ mern 16, 17 herausgeführt. Solche Gasblasen entstehen insbe­ sondere, wenn die Förderpumpe 2 als Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird und der Kraftstoff hohe Temperaturen aufweist.

Die Fig. 2 zeigt das einlassseitige Gehäuseteil 3 aus Fig. 1 von dem Laufrad 7 aus gesehen. Der Anfang des Entgasungska­ nals 19 ist in Drehrichtung des Laufrades 7 gesehen ungefähr 15° hinter dem Einlasskanal 8 angeordnet und erstreckt sich über einen Winkelbereich von 45°. Durch diesen Entgasungska­ nal 19 werden in der zu fördernden Flüssigkeit vorhandene Gasblasen zuverlässig abgeführt. Ein Entweichen der zu för­ dernden Flüssigkeit und damit eine Verringerung des Wirkungs­ grades der Förderpumpe 2 wird jedoch besonders gering gehal­ ten.

Die Fig. 3 zeigt das Laufrad 7 aus Fig. 1 von dem einlass­ seitigen Gehäuseteil 3 aus gesehen. Hierbei sind die einzel­ nen Schaufelkammern 10, 10a zu erkennen, die durch die Leit­ schaufeln 12 voneinander getrennt sind. Die Mehrzahl der Schaufelkammern 10a hat dieselben Abmessungen wie der teil­ ringförmige Kanal 14. Die übrigen Schaufelkammern 10 weisen als Verbindungskanäle die Taschen 20 auf, die bis in den Be­ reich des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Entgasungska­ nals 19 geführt sind.

Die Kontur der die Taschen 20 aufweisenden Schaufelkammern 10 ist stark vergrößert in Fig. 4 dargestellt. Die Schaufelkam­ mern 10 haben im Bereich der in Fig. 1 dargestellten teil­ ringförmigen Kanäle 14, 15 einen annähernd kreisförmigen Querschnitt. Die Taschen 20 weisen eine im Vergleich zu den Schaufelkammern 10, 11 wesentlich gerin­ gere Tiefe auf. Hierdurch können sich in der zu fördern­ den Flüssigkeit vorhandene Gasblasen in den Taschen 20 ansammeln, ohne dass sie von der in Fig. 1 mit Pfeilen dargestellten Zirkulationsströmung erfasst werden. Des­ halb werden die Gasblasen mit einer besonders geringen Menge an zu fördernder Flüssigkeit durch den in Fig. 1 dargestellten Entgasungskanal 19 abgeführt.

Die Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform von mit dem in Fig. 1 dargestellten Entgasungskanal 19 verbundenen Schaufelkammern 21, 22. Die Schaufelkammern 21, 22 sind hierbei in Richtung der Drehachse des Laufrades 7 vergrö­ ßert. Zur Verdeutlichung ist in der Zeichnung strichpunk­ tiert die Kontur von nicht mit dem Entgasungskanal ver­ bundenen Schaufelkammern 23, 24 eingezeichnet.

Claims (9)

1. Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse dre­ henden Laufrad, in welchem in zumindest einer seiner Stirnseiten ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeordnet ist, mit einem im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmi­ gen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlaßkanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bildet, und mit einem in einem von dem teilringförmigen Kanal aus gesehen radial inneren Bereich des Pumpengehäuses angeordneten Entgasungskanal mit einer aus der Förderpumpe herausführenden Entgasungsbohrung, wobei laufradseitig Verbindungskanäle für die Verbindung von Schaufelkammern mit dem Entga­ sungskanal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Teil der Schaufelkammern (10, 21) einen Verbindungskanal für die Verbindung zu dem Entgasungskanal (19) aufweist.

2. Förderpumpe, mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse dre­ henden Laufrad mit an beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten För­ derkammern, welche zum Überströmen der Flüssigkeit von der einen Förder­ kammer in die andere Förderkammer eine Verbindung im Bereich der Förder­ kammern aufweisen, wobei der Einlaßkanal in eine der Förderkammern und der Auslasskanal in die andere Förderkammer mündet, mit einem in einem ra­ dial inneren Bereich des Pumpengehäuses angeordneten Entgasungskanal mit einer aus der Förderpumpe herausführenden Entgasungsbohrung, wobei laufradseitig Verbindungskanäle für die Verbindung von Schaufelkammern mit dem Entgasungskanal angeordnet sind und wobei der Entgasungskanal (19) in ei­ nem den Einlasskanal (8) aufweisenden Gehäuseteil (3) der Förderpumpe (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Teil der Schau­ felkammern (10, 21) einen Verbindungskanal für die Verbindung zu dem Ent­ gasungskanal (19) aufweist.

3. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Anteil der mit dem Entgasungs­ kanal (19) verbundenen Schaufelkammern (10, 21) 10 bis 50% an der Gesamtzahl der Schaufelkammern (10, 10a, 21, 23) beträgt.

4. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle für die Ver­ bindungen der Schaufelkammern (10) mit dem Entgasungskanal (19) durch in dem Laufrad (7) eingearbeitete Taschen (20) ge­ bildet sind.

5. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle für die Ver­ bindung der Schaufelkammern (21) mit dem Entgasungskanal (19) durch eine radiale in Richtung Drehachse des Laufrades (7) weisende Verbreiterung der Schaufelkammern (23) gebildet sind.

6. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Entgasungska­ nals (19) 2 bis 12,5% des Querschnitts der Förderkammer (16, 17) beträgt.

7. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass sich der Entgasungskanal (19) aus­ gehend vom Bereich des Einlasskanals (8) über einen Winkelbe­ reich von 30° bis 180° erstreckt.

8. Förderpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Entgasungskanal (19) über einen Winkelbereich von 45° bis 110° erstreckt.

9. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Entgasungsbohrung (18) unge­ fähr den gleichen Querschnitt hat wie der Entgasungskanal (19).