DE19822629A1

DE19822629A1 - Motor vehicle fuel pump in two stages

Info

Publication number: DE19822629A1
Application number: DE19822629A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Radermacher; Raimund Frielingsdorf
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-11-25

Abstract

A fuel pump wheel (5) carries the first-stage vane ring (8) on its axial wall (6) over an area (17) exposed to the second stage vane chamber (23) pressure. Axial wall (7) carries the second-stage vane ring (9) over a second area (26) loaded by the first stage vane chamber pressure. The two vane chambers (23,26) stand close together and feed into the respective areas by channels (27,28). The pressure-loaded areas (17,24) are limited by breaks (18,25) in the pump walling (19) and the two connecting channels (27,28) also lie close to one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel pump for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Brennstoffpumpe ist beispielsweise Gegenstand der DE 31 18 533 A1 und weist dort ein als Seitenkanalpumpe ausgebildetes Pumpenwerk auf, dessen Pumpenrad in jeder der beiden Axialwände einen Schaufelkranz aufweist, der mit einem Seitenkanal zusammenwirkt. Der Auslaßbereich des in Strömungsrichtung ersten Seitenkanals bzw. Pumpenwerks geht über einen Verbindungskanal in den Ansaugbereich des zweiten über und Auslaßbereich und Ansaugbereich dieser Pumpenstufen sind so angeordnet, daß sich die bei Betrieb auf die Axialwände einwirkenden Momente aufheben.Such a fuel pump is the subject of DE 31 18 533 A1 and has there a pumping station designed as a side channel pump, the pump wheel in each of the both axial walls has a blade ring which interacts with a side channel. The outlet area of the first side channel or pump unit in the direction of flow merges a connecting channel in the suction area of the second and outlet area and The suction area of these pump stages are arranged in such a way that the Eliminate moments acting on axial walls.

Wie aus dieser Druckschrift zu entnehmen ist, verbleibt damit nur noch eine gleichmäßige Belastung des Pumpenrades durch den Förderdruck der ersten Pumpenstufe in Richtung auf die erste Pumpenstufe, der durch eine entsprechende Lagerung entgegenwirkt werden kann.As can be seen from this publication, this leaves only a uniform one Load on the pump wheel due to the delivery pressure of the first pump stage the first pump stage, which can be counteracted by appropriate storage.

Wie der Druckschrift weiter entnehmbar ist, ist das Pumpenrad lose auf einer Motorankerwelle gelagert und wird durch einen am Anker angeordneten Mitnehmer angetrieben. Damit stützt sich das Pumpenrad unter der Belastung an den die Axialwänden der Pumpenwandung ab, wodurch ein hohes Reibmoment, Verschleiß und ggf. auch eine hohe Geräuschbildung verursacht werden.As can be seen from the document, the pump wheel is loose on a motor armature shaft stored and is driven by a driver arranged on the anchor. So that supports the impeller under the load on the axial walls of the pump wall, whereby a high friction torque, wear and possibly also a high level of noise caused.

Aus der DE 42 43 225 A1 ist eine Brennstoffpumpe bekannt, bei der das Pumpenrad auf der Axialwand mit dem Schaufelkranz der ersten Pumpenstufe einen Flächenbereich aufweist, der mit dem Auslaßdruck der zweiten Pumpenstufe beaufschlagt ist, und auf der Axialwand mit dem Schaufelkranz der zweiten Pumpenstufe einen Flächenbereich aufweist, der mit dem Auslaßdruck der ersten Pumpenstufe beaufschlagt ist. From DE 42 43 225 A1 a fuel pump is known in which the pump wheel on the Axial wall with the blade ring of the first pump stage has a surface area that with the outlet pressure of the second pump stage, and on the axial wall with the blade ring of the second pump stage has an area that corresponds to the Outlet pressure of the first pump stage is applied.

Durch diese Maßnahme entstehen bei Pumpenbetrieb an dem Pumpenrad Kräfte, die durch Auswahl der Größen der Flächenbereiche so bestimmbar sind, daß die Überschußkraft der gegeneinander gerichteten Kräfte in etwa gegen Null geht.This measure creates forces on the pump wheel during pump operation Selection of the sizes of the surface areas can be determined so that the excess force of the opposing forces is approximately zero.

Damit soll es möglich sein, das Pumpenrad lose auf der Motorankerwelle zu lagern, da nahezu keine Axialkräfte mehr an dem Pumpenrad wirken.This should make it possible to store the impeller loosely on the motor armature shaft, since almost no more axial forces act on the pump wheel.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß es bei dieser Brennstoffpumpe zu Betriebsphasen kommen kann, in denen der Druckausgleich unzureichend ist, wenn z. B. der Auslaßdruck der ersten Stufe nicht dem halben Auslaßdruck der zweiten Pumpenstufe entspricht, also größer oder kleiner ist oder Fertigungstoleranzen in den Bauteilen (Kanalgeometrien) zur Verstimmung der Fördercharakteristik der beiden Pumpenstufen führt, beim Einschalten der Pumpe sich der Zwischendruck erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung aufbaut oder Gasanteile im Heißbetrieb den Druckaufbau in den beiden Pumpenstufen unterschiedlich groß ausfallen lassen, so daß es zu den erwähnten Nachteilen, hohes Reibmoment, Verschleiß und ggf. auch einer hohen Geräuschbildung kommen kann.However, it has now been shown that this fuel pump has operating phases can, in which the pressure equalization is insufficient if e.g. B. the outlet pressure of the first Stage does not correspond to half the outlet pressure of the second pump stage, i.e. greater or is smaller or manufacturing tolerances in the components (channel geometries) to detune the Delivery characteristics of the two pump stages leads, when the pump is switched on Intermediate pressure builds up after a certain time delay or gas components in the Hot operation, the pressure build-up in the two pump stages is different leave, so that it leads to the disadvantages mentioned, high friction, wear and possibly high levels of noise.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen aufzufinden, mit denen eine gattungsgemäße Brennstoffpumpe mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann, d. h. ein Axialkraftausgleich erreicht wird, der unabhängig von dem sich in der Praxis tatsächlich einstellenden Druck zwischen den Pumpenstufen immer wirksam ist, wobei darüber hinaus eine einfache Herstellung erreicht werden soll.Proceeding from this, the invention is therefore based on the object of measures find with which a generic fuel pump with a high Efficiency can be operated, d. H. axial force compensation is achieved which regardless of the pressure that actually arises in practice between the Pump stages is always effective, while also achieving simple manufacture shall be.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst worden. Eine vorteilhafte Weiterbildungen ist mit dem Unteranspruch angegeben.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 been. An advantageous further development is specified in the subclaim.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is below described.

Diese zeigt:This shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Brennstoffpumpe; Fig. 1 is a longitudinal section of a fuel pump;

Fig. 2, 3 und 4 Ansichten von Einzelteilen der Pumpe nach Fig. 1. Fig. 2, 3 and 4 are views of individual parts of the pump of FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine Brennstoffpumpe 1, bestehend aus einem Gehäuse 2, einem Elektromotor 3 und einem Pumpenwerk 4. Das Pumpenwerk 4 besteht aus einer Seitenkanalpumpe, dessen Pumpenrad 5 in jeder der beiden Axialwände 6, 7 einen Schaufelkranz 8, 9 aufweist, der jeweils mit einem Seitenkanal 10, 11 zusammenwirkt, wobei ein Auslaßbereich 12 des in Strömungsrichtung ersten Seitenkanals 10 bzw. Pumpenwerks über einen Verbindungskanal 13 in einen Ansaugbereich 14 des zweiten übergeht und Auslaßbereich und Ansaugbereich 12 und 14 dieser Pumpenstufen so angeordnet sind, daß sich die bei Betrieb auf die Axialwände 6, 7 einwirkenden Momente aufheben, d. h., daß in Achsrichtung des Pumpenrades 5 gesehen ein Ansaugbereich 15 der ersten Pumpenstufe dem Ansaugbereich 14 der zweiten Pumpenstufe und dem Auslaßbereich 12 der ersten Pumpenstufe ein Auslaßbereich 16 der zweiten Pumpenstufe gegenüberliegen. Fig. 1 shows a fuel pump 1 comprising a housing 2, an electric motor 3 and a pump unit 4. The pump unit 4 consists of a side channel pump, the pump wheel 5 in each of the two axial walls 6 , 7 has a blade ring 8 , 9 , each of which interacts with a side channel 10 , 11 , with an outlet region 12 of the first side channel 10 or pump unit in the direction of flow a connecting channel 13 merges into a suction area 14 of the second and outlet area and suction area 12 and 14 of these pump stages are arranged in such a way that the moments acting on the axial walls 6 , 7 during operation cancel each other out, that is to say that a suction area 15 seen in the axial direction of the pump wheel 5 the first pump stage opposite the suction region 14 of the second pump stage and the outlet region 12 of the first pump stage an outlet region 16 of the second pump stage.

Das Pumpenrad 5 weist auf der Axialwand 6 mit dem Schaufelkranz 8 der ersten Pumpenstufe einen Flächenbereich 17 auf, der durch eine Druckausgleichsausnehmung 18 in einer Pumpenwandung 19 begrenzt ist. Es ist eine Ausnehmung 20 des Pumpenrades 5 vorgesehen, in die ein am Motoranker 21 angeordneter Mitnehmer 22 hineinragt.The pump wheel 5 has on the axial wall 6 with the blade ring 8 of the first pump stage a surface area 17 which is delimited by a pressure compensation recess 18 in a pump wall 19 . A recess 20 of the pump wheel 5 is provided, into which a driver 22 arranged on the motor armature 21 projects.

Der Flächenbereich 17 bzw. die Druckausgleichsausnehmung 18 ist mit dem Schaufeldruck einer Schaufelkammer 23 der zweiten Pumpenstufe beaufschlagt ist, wobei auf der Axialwand 7 der zweiten Pumpenstufe ebenfalls ein Flächenbereich 24 vorgesehen ist, der durch eine Druckausgleichsausnehmung 25 der Pumpenwandung 19 begrenzt ist. Der Flächenbereich 24 bzw. die Druckausgleichsausnehmung 25 ist mit dem Schaufeldruck einer Schaufelkammer 26 der ersten Pumpenstufe beaufschlagbar, wobei die Schaufelkammern 23, 26 jeweils einen in den betreffenden Flächenbereich 17, 24 ausmündenden Verbindungskanal 27, 28 aufweisen.The surface area 17 or the pressure compensation recess 18 is acted upon by the blade pressure of a blade chamber 23 of the second pump stage, a surface region 24 likewise being provided on the axial wall 7 of the second pump stage, which is limited by a pressure compensation recess 25 of the pump wall 19 . The surface area 24 or the pressure compensation recess 25 can be acted upon by the blade pressure of a blade chamber 26 of the first pump stage, the blade chambers 23 , 26 each having a connecting channel 27 , 28 opening into the surface area 17 , 24 in question.

Über die mit dem Pumpenrad 5 umlaufenden Verbindungskanäle 27, 28 stellt sich in den jeweils angeschlossenen Druckausgleichsausnehmungen 18, 25 exakt der mittlere Kanaldruck der entsprechenden Pumpenstufe ein, so daß sich bei richtiger Auslegung der Ausgleichsflächen 17, 24 die Axialkräfte aufgrund der mittleren Drücke in den Kanälen und den Ausgleichsräumen unabhängig vom absoluten Wert des Zwischendrucks immer optimal kompensieren. Via the connecting channels 27 , 28 rotating with the pump wheel 5 , the mean channel pressure of the corresponding pump stage is set in the respectively connected pressure compensation recesses 18 , 25 , so that the axial forces due to the average pressures in the channels when the compensation surfaces 17 , 24 are correctly designed and always optimally compensate for the compensation areas regardless of the absolute value of the intermediate pressure.

Durch diese Maßnahme entstehen bei Pumpenbetrieb an dem Pumpenrad 5 Kräfte, die durch Auswahl der Größen der Flächenbereiche 17, 24 so bestimmbar sind, daß die Überschußkraft der gegeneinander gerichteten Kräfte in etwa gegen Null geht.This measure gives rise to 5 forces on the pump wheel during pump operation, which can be determined by selecting the sizes of the surface areas 17 , 24 such that the excess force of the opposing forces is approximately zero.

Damit ist es möglich, das Pumpenrad 5 lose auf der Motorankerwelle zu lagern, da nahezu keine Axialkräfte mehr an dem Pumpenrad 5 wirken.This makes it possible to loosely support the pump wheel 5 on the motor armature shaft, since almost no axial forces act on the pump wheel 5 .

Fig. 2 und 3 zeigen Ansichten der Pumpenwandungen der Ausführung nach Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen, wobei Fig. 2 den ersten Seitenkanal 10 mit Ansaugbereich 15 und Auslaßbereich 12 zeigt. Der Auslaßbereich 12 mündet in einen Zwischenkanal 29 ein, der vom Seitenkanalgrund rampenförmig ansteigt, und dann in den Verbindungskanal 13 ausmündet, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Fig. 2 and 3 show views of the Pumpenwandungen the embodiment of FIG. 1 in the direction of arrow seen, Fig. 2 shows the first side channel 10 having intake 15 and outlet 12th The outlet area 12 opens into an intermediate channel 29 , which ramps up from the side channel base, and then opens into the connecting channel 13 , as can be seen from FIG. 4.

Fig. 3 zeigt den zweiten Seitenkanal 11 in gleicher Ausbildung wie den ersten Seitenkanal 10, jedoch in bezug auf einen Bezugspunkt 30, der in allen Ansichten der Fig. 2 bis 4 angegeben ist, winkelmäßig verdreht, womit erreicht wird, wie bereits angegeben, daß in Achsrichtung des Pumpenrades 5 gesehen der Ansaugbereich 15 der ersten Pumpenstufe dem Ansaugbereich 14 der zweiten Pumpenstufe und dem Auslaßbereich 12 der ersten Pumpenstufe der Auslaßbereich 16 der zweiten Pumpenstufe gegenüberliegen. Fig. 3 shows the second side channel 11 in the same configuration as the first side channel 10 , but with respect to a reference point 30 , which is given in all views of Figs. 2 to 4, rotated angularly, which is achieved, as already stated, that Seen in the axial direction of the pump wheel 5 , the suction region 15 of the first pump stage is opposite the suction region 14 of the second pump stage and the outlet region 12 of the first pump stage is opposite the outlet region 16 of the second pump stage.

Fig. 2 und 3 zeigen darüber hinaus die Ausnehmungen 18 und 25, die die Flächenbereiche 17 und 24 des Pumpenrades 5 begrenzen, die mit dem entsprechenden Schaufeldrücken beaufschlagt sind. Fig. 2 and 3 also show the recesses 18 and 25, the surface regions 17 and 24 define the impeller 5, which are subjected to the corresponding record field back.

Fig. 4 zeigt das Pumpenrad 5 und einen Teil der Pumpenwandung 19. Das Pumpenrad 5 zeigt den Schaufelkranz 9 der zweiten Pumpenstufe und die Ausnehmung 20, in die der Mitnehmer 22 hineinragen soll, der am Motoranker 21 angeordnet ist und das Pumpenrad 5 antreibt. Fig. 4 shows the impeller 5 and a part of the pump wall 19th The impeller 5 shows the blade ring 9 of the second pump stage, and the recess 20 into which the driver should protrude 22, which is arranged on the motor armature 21 and drives the impeller. 5

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfolgt am Pumpenrad 5 ein Druckausgleich über die mittleren Kanaldrücke der beiden Pumpenstufen. Druckschwankungen in den Druckausgleichsausnehmungen 18, 25 lassen sich durch die spezielle Anordnung der Verbindungskanäle 27, 28 weitgehend verhindern. Durch dicht beieinanderliegende Kanäle 27, 28 steigen und fallen die Drücke in den Druckausgleichsausnehmungen 18, 25 nahezu gleichzeitig, wodurch auch die Druckschwankungen zum überwiegenden Teil kompensiert werden können. Due to the measures according to the invention, pressure equalization takes place on the pump wheel 5 via the mean channel pressures of the two pump stages. Pressure fluctuations in the pressure compensation recesses 18 , 25 can largely be prevented by the special arrangement of the connecting channels 27 , 28 . Through closely spaced channels 27 , 28 , the pressures in the pressure compensation recesses 18 , 25 rise and fall almost simultaneously, as a result of which the pressure fluctuations can be largely compensated for.

Die Brennstoffpumpe ist mit hohem Wirkungsgrad und geringer Geräuschbildung zu betreiben und eignet sich für den Einbau in Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen.The fuel pump can be operated with high efficiency and low noise and is suitable for installation in motor vehicle internal combustion engines.

Claims

1.Fuel pump for internal combustion engines with an electric motor flushed with fuel for cooling and a pump unit designed as a side channel pump, the pump wheel of which in each of the two axial walls has a blade ring which interacts with a side channel, the outlet region of the first side channel or pump unit in the direction of flow via a The connecting channel merges into the suction area of the second and the outlet area and suction area of these pump stages are arranged in such a way that the moments acting on the axial walls during operation are canceled, characterized in that the pump wheel ( 5 ) on the axial wall ( 6 ) with the blade ring ( 8 ) of the first pump stage has a surface area ( 17 ) which is acted upon by the blade pressure of a blade chamber ( 23 ) of the second pump stage and on the axial wall ( 7 ) with the blade ring ( 9 ) of the second pump stage has a surface area ( 26 ) which is associated with the shovel pressure k is applied to a vane chamber ( 26 ) of the first pump stage, the vane chambers ( 23 , 26 ) lying close together and each having a channel ( 27 , 28 ) opening into the relevant surface area ( 17 , 24 ).

2. Fuel pump according to claim 1, characterized in that the surface areas ( 17 , 24 ) with blade pressure through recesses ( 18 , 25 ) of the pump wall ( 19 ) are limited.

3. Fuel pump according to claim 1 or 2, characterized in that the outlets in the surface area ( 17 , 24 ) in question channels ( 27 , 28 ) are arranged close together.