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Die
Erfindung betrifft ein Laufrad für
eine insbesondere als Seitenkanalpumpe oder als Peripheralpumpe
ausgebildete Förderpumpe,
welches in seinen Stirnseiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern
begrenzende Leitschaufeln hat und einen Mitnehmer zu seiner drehfesten
Befestigung auf einem entsprechend gestalteten Antrieb aufweist.
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Solche
Laufräder
haben meist in ihrem Zentrum eine nichtrunde Ausnehmung als Mitnehmer und
lassen sich auf eine Welle eines Elektromotors aufstecken, auf der
die Laufräder
mit axialem Spiel gelagert sind. In der Regel werden die Laufräder aus Kunststoff
im Spritzgußverfahren
gefertigt oder gesintert. Die mit einem solchen Laufrad versehene Förderpumpe
wird häufig
als Kraftstoffpumpe in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Um mit
der Förderpumpe
einen möglichst
hohen Wirkungsgrad und geringe Geräuschemissionen zu erreichen,
weisen die Leitschaufeln meist einen sehr großen Neigungswinkel zur Senkrechten
auf die Stirnseiten des Laufrades auf. Einander gegenüberstehende
Schaufelkammern sind bei axial durchströmten Laufrädern zudem miteinander verbunden.
Nachteilig bei dem bekannten Laufrad ist, dass es sehr aufwendig
zu entformen ist. Eine Spritzgussform, eine Spritzprägeform oder
eine Pressform muss hierbei bei einer Drehbewegung auseinander gezogen
werden. weiterhin erfordert das Laufrad einen Kern für den Mitnehmer,
da dieser meist senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades ausgerichtet
ist. Dies führ
zu einer sehr kostenintensiven Fertigung des Laufrades.
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Man
hat bereits daran gedacht, das Laufrad aus zwei Scheibenteilen zusammenzusetzen
und beispielsweise in jedes der Scheibenteile einen Kranz Leitschaufeln
anzuordnen. Die Scheibenteile weisen jeweils einen Mitnehmer auf,
mit dem sie auf die Welle des Elektromotors gesteckt werden. Die Scheibenteile
werden hierdurch im montierten Zustand durch den Druck innerhalb
der Schaufelkammern gegeneinander gedrückt. Nachteilig ist hierbei jedoch,
dass der Mitnehmer Toleranzen aufweist, so dass die Scheibenteile
gegeneinander nur sehr ungenau auszurichten sind. Weiterhin reicht
der Innendruck in den Schaufelkammern häufig nicht aus, um die Scheibenteile
zuverlässig
gegeneinander zu drücken.
Dies führt
zu einem sehr geringen Wirkungsgrad der Förderpumpe.
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Es
ist weiterhin ein Laufrad nach dem Peripheralprinzip für ein Gebläse bekannt
(
DE 14 28 246 A ).
Das Laufrad besteht aus zwei Scheibenteilen. Gefügt sind die beiden Scheibenteile
mittels einer Schraubverbindung, die zwischen dem Zentrum des Laufrades
und dem Förderkanal
liegt. Beide Scheibenteile stehen nur über eine einzige Berührungsstelle,
die sich im Bereich des Förderkanals
befindet, miteinander in Verbindung.
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Im
Bereich der Fügestelle
gibt es keine Berührung
zwischen den Scheibenteilen. Das hat den Nachteil, dass die Scheiben teile
bei einem Fügen
der Verbindung mit einem zu großen
Drehmoment verformt werden.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten
Art so zu gestalten, dass es sich sehr kostengünstig herstellen lässt, und
dass eine mit ihm versehene Förderpumpe
einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Laufrad aus zumindest zwei übereinander liegenden Scheibenteilen
zusammengesetzt ist, und dass die Scheibenteile drehfest miteinander
verbunden sind, und dass die Scheibenteile mindestens im Bereich
der Fügestelle
miteinander in Berührung
stehen.
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Durch
diese Gestaltung lassen sich die Leitschaufeln mit sehr großen Neigungswinkeln
und auf beiden Stirnseiten entgegengesetzten Neigungsrichtungen
gestalten und sehr einfach fertigen. Diese Gestaltung der Neigungswinkel
führt zu
besonders geringen Geräuschemissionen.
Durch die Verbindung der Scheibenteile außerhalb des Zentrums des Laufrades
werden auf die Scheibenteile einwirkende Kräfte zuverlässig abgestützt. Die mit dem erfindungsgemäßen Laufrad
versehene Förderpumpe
hat durch die drehfeste Gestaltung der Verbindung der Scheibenteile
einen sehr hohen Wirkungsgrad. Dank der Erfindung lassen sich nahezu
beliebig gestaltete Leitschaufeln und Verbindungen einander gegenüberstehender
Schaufelkammern fertigen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Scheibenteile
auf einen in ihrem Zentrum liegenden Mitnehmer aufgepresst. Der
Mitnehmer weist eine von der Kreisform abweichende Außenkontur, vorzugsweise
eine Vierkantkontur, auf. Es sind aber auch weitere Konturen, z.
B. Zahnprofil, möglich.
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Weiterhin
besitzt der Mitnehmer eine Aufnahme für die Antriebswelle des Elektromotors.
Im einfachsten Fall ist diese Aufnahme eine Bohrung, die an einer
Stelle ihres Umfangs eine Abflachung aufweist. Da der Mitnehmer
meist im Zentrum des Laufrades angeordnet ist, ist es hierdurch
nicht erforderlich, alle Scheibenteile mit einem Mitnehmer zu versehen.
Im einfachsten Fall lässt
sich jedes der Scheibenteile in einer kernlosen, zweiteiligen Form fertigen.
Hierdurch gestaltet sich die Fertigung des Laufrades sehr kostengünstig.
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Bei
der drehfesten Verbindung der Scheibenteile außerhalb des Zentrums des Laufrades
ist es vorteilhaft, wenn eines der Scheibenteile einen hervorstehenden
Bund und das dem Bund gegenüberstehende
Scheibenteil eine Ausnehmung zur Aufnahme des Bundes hat.
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Beim
Verpressen der Scheibenteile werden die Schaufelkammern gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders zuverlässig gegeneinander
ausgerichtet, wenn die Scheibenteile eine formschlüssig ineinandergreifende
Verdrehsicherung aufweisen.
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Die
Scheibenteile sind gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne zusätzliche
Verdrehsicherung beim Verpressen gegeneinander ausgerichtet, wenn
zumindest eines der Scheibenteile Bohrungen zur Verpressung mit
einem drehfest mit dem anderen Scheibenteil verbundenen Zapfen aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Laufrad
besteht aus besonders wenigen Bauteilen, wenn die Zapfen einteilig
mit einem der Scheibenteile gestaltet sind.
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Die
Scheibenteile lassen sich gemäß einer anderen
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung identisch gestalten, wenn
die Zapfen in Bohrungen angeordnet sind. Diese Gestaltung führt zu einer starken
Verringerung der Kosten für
die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laufrades erforderlichen
Werkzeuge. Für
eine zuverlässige
Verpressung eignen sich beispielsweise zwei oder mehrere Zylinderstifte
oder Spannstifte.
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Das
erfindungsgemäße Laufrad
hat unabhängig
von den im Laufrad herrschenden Drücken eine vorgesehene Höhe, wenn
die Scheibenteile miteinander verklebt oder verschweißt sind.
Diese Gestaltung führt
ebenfalls zu einem besonders hohen Wirkungsgrad der mit dem erfindungsgemäßen Laufrad
... versehenen Förderpumpe.
Die Verklebung oder Verschweißung
kann allein oder zusätzlich
zu der formschlüssigen
Verbindung der Scheibenteile eingesetzt werden. Beispielsweise lassen
sich mit Klebestellen die Anzahl der für die Verpressung erforderlichen
Stifte gering halten. Die Scheibenteile lassen sich hierdurch zudem
als identische Bauteile fertigen. Als Schweißverfahren könnte beispielsweise das
Spiegelschweißen
eingesetzt werden. Das Laufrad erfordert jedoch nur eine besonders
geringe Nacharbeitung, wenn als Schweißverfahren das Ultraschallschweißen eingesetzt
wird.
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Zur
weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Laufrades
trägt es
bei, wenn eines der Scheibenteile Rastausnehmungen aufweist und
wenn das andere Scheibenteil in die Rastausnehmungen eindringende
Rasthaken hat.
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Die
Scheibenteile sind gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig gegeneinander
vorgespannt, wenn die Scheibenteile einen Bajonettverschluß für ihre Verbindung
haben.
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Die
Erfindung läßt zahlreiche
Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere
davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in
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1 einen Längsschnitt
durch eine Förderpumpe
mit einem erfindungsgemäßen Laufrad,
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2 eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Laufrades,
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3 ein erfindungsgemäßes Laufrad
mit miteinander verpreßten
Scheibenteilen,
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4 eine Schnittdarstellung
durch das Laufrad aus 3 entlang
der Linie IV-IV,
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5, 6 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Laufrades.
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Die 1 zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene,
als axial durchströmte
Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 2 in
einem Längsschnitt.
Die Förderpumpe 2 hat
ein in einem Gehäuse 3 drehbar
angeordnetes, auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigtes
Laufrad 4. Das Gehäuse 3 weist
an einer Seite einen Einlaßkanal 6 und
an der dem Einlaßkanal 6 gegenüberliegenden
Seite einen Auslaßkanal 7 auf.
Das Laufrad 4 setzt sich aus zwei miteinander stoffschlüssig verbundenen
Scheibenteilen 8, 9 zusammen. Die stoffschlüssige Verbindung der
Scheibenteile 8, 9 kann beispielsweise durch eine
Verklebung oder Verschweißung,
beispielsweise im Ultraschallverfahren, erzeugt werden. Die Scheibenteile 8, 9 haben
jeweils einen Kranz Schaufelkammern 10, 11 begrenzende
Leitschaufeln 12, 13. Einander gegenüberstehende
Schaufelkammern 10, 11 sind jeweils über einen
Kanal 14 miteinander verbunden. In seinen den Leitschaufeln 12, 13 der Scheibenteile 8, 9 gegenüberstehenden
Bereichen weist das Gehäuse 3 jeweils
einen sich in Drehrichtung des Laufrades 4 gesehen von
der Höhe
des Einlaßkanals 6 bis
zu der Höhe
des Auslaßkanals 7 erstreckenden,
teilringförmigen
Kanal 15, 16 auf. Die Schaufelkammern 10, 11 und
die teilringförmigen
Kanäle 15, 16 bilden
eine Förderkammer
für eine
zu fördernde
Flüssigkeit.
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Durch
die zweiteilige Gestaltung des Laufrades 4 lassen sich
die Leitschaufeln 12, 13 mit einem nahezu beliebigen
Neigungswinkel zur Senkrechten der Stirnseite des Laufrades in einer
nicht dargestellten, einfach aufgebauten Form beispielsweise im Spritzgußverfahren
fertigen. Die Kanäle 14 zur
Verbindung der einander gegenüberstehenden
Schaufelkammern 10, 11 können hierbei einen von dem Neigungswinkel
der Leitschaufeln 12, 13 abweichenden Winkel aufweisen
und beispielsweise senkrecht zur Stirnseite des Laufrades 4 ausgerichtet
sein. Selbstverständlich
kann das Laufrad 4 auch drei oder mehr miteinander verbundene
Scheibenteile aufweisen. Hierdurch ließen sich weitere Geometrien
der Leitschaufeln 12, 13 und Kanäle 14 erzeugen.
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Die 2 zeigt einen Längsschnitt
durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Laufrades.
Das Laufrad hat in seinem Zentrum einen Mitnehmer 17 mit
einem Vierkant 18, mit dem es sich auf einen nicht dargestellten,
entsprechend gestalteten Antrieb drehfest anordnen läßt. Das
Laufrad hat zwei Scheibenteile 19, 20 und in jeder
seiner Stirnseiten einen Kranz Schaufelkammern 21, 22 begrenzende
Leitschaufeln 23, 24. Einander gegenüberstehende
Schaufelkammern 21, 22 überschneiden sich, so daß ein zu
förderndes
Medium von der einen Schaufelkammer 21 in die andere Schaufelkammer 22 überströmen kann.
Anstelle des Mitnehmers 17 können die Scheibenteile 19, 20 über einen Bajonettverschluß 25 miteinander
verbunden sein. Der Bajonettverschluß 25 dient in diesem
Fall gleichzeitig als Verdrehsicherung.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Laufrades,
bei dem zwei Scheibenteile 26, 27 miteinander
verpreßt
sind. Hierfür
hat eines der Scheibenteile 26 einen hervorstehenden Bund 28 und
das andere Scheibenteil 27 eine Ausnehmung 29 zur
Aufnahme des Bundes 28. Der Bund 28 ist außerhalb
von Schaufelkammern 30, 31 begrenzenden Leitschaufeln 32, 33 angeordnet. Wie
bei dem Laufrad aus 1 sind
einander gegenüberstehende Schaufelkammern 30, 31 über Kanäle 34 miteinander
verbunden.
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Die 4 zeigt in einer Schnittdarstellung durch
das Laufrad aus 3 entlang
der Linie IV-IV, daß das
die Ausnehmung 29 aufweisende Scheibenteil 27 eine
radial nach außen
in die Ausnehmung 29 weisende Nase 35 hat und
zwischen Enden des Bundes 28 des in 3 dargestellten Scheibenteils 26 eingespannt
ist. Hierdurch sind die Scheibenteile 26, 27 drehfest
in einer vorgesehenen Position zueinander verbunden.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Laufrades,
bei dem einander gegenüberstehende
Scheibenteile 36, 37 mittels einer Rastverbindung 38 miteinander
verbunden sind. Hierfür
hat eines der Scheibenteile 37 hervorstehende, in radialer
Richtung des Laufrades elastisch gestaltete Rasthaken 39,
die in Rastausnehmungen 40 des anderen Scheibenteils 36 eindringen.
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Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Laufrades,
bei dem zwei Scheibenteile 41, 42 für ihre Verpressung
Bohrungen 43–45.
Eines der Scheibenteile 41 ist einteilig mit einem Zapfen 46 gefertigt.
Ein Stift 47 dringt in einander gegenüberstehende Bohrungen 44, 45 der Scheibenteile 41, 42 ein.
Selbstverständlich
können die
Scheibenteile 41, 42 auch entweder ausschließlich die
Bohrungen 44, 45 für die separat einzusetzenden
Stifte 47 aufweisen oder einteilig mit einem der Scheibenteile 41 gefertigte
Zapfen 46 aufweisen.