DE19935831A1

DE19935831A1 - Strömungspumpe in Flachbauweise zur Förderung eines Fluides

Info

Publication number: DE19935831A1
Application number: DE1999135831
Authority: DE
Inventors: Michael Kuehn; Mathias Rollwage; Stefan Woerz; Jochen Rose; Erich Eiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Förderaggregat für Kraftstoff, mit einem in einem Gehäuse (2, 6) ausgebildeten Motorraum (27). Zwischen den das Gehäuse bildenden Gehäusehälften (2, 6) ist ein Laufrad (8) angeordnet, welches durch einen in dem Motorraum (27) aufnehmbaren Antrieb antreibbar ist. Dem Laufrad (8) sind Förderkanäle (19, 23) zugeordnet, die in den jeweiligen Gehäusehälften (2, 6) spiegelbildlich zueinander ausgeführt sind und eine symmetrische Strömungsführung im Gehäuse (2, 6) ermöglichen.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungspumpe in Flachbauweise zur Förderung eines Fluides, wie beispielsweise Kraftstoff innerhalb eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist ein Förderaggregat bekannt geworden, welches eine als Strömungs- und Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe umfaßt. Diese umfaßt eine in einem Gehäuse ausgebildete Pumpenkammer und ein in dieser angeordnetes Laufrad. Der das Laufrad antreibende Elektromotor ist zur Erzielung einer extrem flachen Bauweise in Achsrichtung bürstenlos ausgebildet, wobei sein Rotor vom Laufrad der Förderpumpe gebildet wird, vergleiche DE 197 25 941 A1.

Neben der Flachbauweise von Strömungspumpen sind heute Kraftstoffpumpen zylindrischer Gestalt üblich, deren Länge wesentlich größer ist als ihr Durchmesser. Bei senkrechtem Einbau solcherart gestalteter Elektrokraftstoffpumpen tritt das zu fördernde Medium auf der Unterseite des Laufrads in den Förderkanal ein und strömt teilweise zum Förderkanal auf der Oberseite des Laufrads über. Am Ende des besagten Förderkanals strömt die Restmenge ebenfalls zur Oberseite des Laufrads über und gelangt von dort aus in die mit Kraftstoff zu versorgende Brennkraftmaschine. Bei anderen Kraftstoffpumpenvarianten tritt das zu fördernde Medium auf der Unterseite des Laufrads in den Förderkanal ein, strömt am Ende des Kanals in den Kanal auf der Oberseite des Laufrads über, um vom Ende dieses Kanals in die Brennkraftmaschine einzutreten.

Darstellung der Erfindung

Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile sind vielfältiger Natur. Der symmetrische Aufbau des Pumpenteiles ermöglicht oberhalb und unterhalb des Laufrads den Aufbau eines symmetrischen Druckprofils. Daraus ergibt sich, daß keine resultierenden, axialen Kräfte auf das Laufrad einwirken, die eine erhöhte Reibung oder einen erhöhten Verschleiß zur Folge hätten. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Laufrad vom zu fördernden Medium - etwa Kraftstoff - nicht mehr in axialer Richtung durchströmt, so daß Unterdruckgebiete und damit einhergehende Kavitation vermieden werden kann. Die Anordnung symmetrischer Kanäle an Ober- und Unterseite des Laufrads erlauben eine verlustarme Abströmgeometrie. Dies geht mit einer Erhöhung des Pumpenwirkungsgrades einher und zieht eine Reduzierung der im Abströmbereich auftretenden strömungsbedingten Geräusche nach sich.

In vorteilhafter Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung enthalten die Förderkanäle jeweils Einlaßbereiche, ebene Kanalbereiche sowie Auslaßbereiche für das Medium, welche eine verlustarme Abströmgeometrie zulassen. Die ebenen Förderkanalbereiche in Auslaßplatte und Grundplatte sind in diesen einander gegenüberliegend ausgebildet und befinden sich im oberen und unteren Förderkanal jeweils zwischen Einlaß- und Auslaßbereichen. Die sich in beiden Gehäusehälften befindenden Förderkanalabschnitte sind so ausgebildet, daß sich Einlaßkanäle, ebene Kanalbereiche und die Auslaßbereiche spiegelbildlich einander gegenüberliegen und somit die Ausbildung eines symmetrischen Druckprofils beiderseits des Laufrads gewährleistet ist.

In den das Gehäuse bildenden Gehäusehälften sind Zufuhrkanäle ausgebildet, so daß beide Förderkanäle jeweils parallel mit dem zu fördernden Medium beaufschlagbar sind. Die Zuführkanäle münden innerhalb der Einlaßbereiche in die jeweiligen Förderkanäle in Auslaß- und Grundplatte.

An beiden Stirnseiten des Laufrads, das zwischen den Gehäusehälften aufgenommen ist, befinden sich das zu fördernde Medium aufnehmende Einrichtungen, wie beispielsweise Schaufelradkränze. Diese fördern das Medium in der Weise, daß dieses das Laufrad nicht in axialer Richtung durchströmt und auch nicht umströmt. Der mit dieser Strömungsführung erzielbare Vorteil ist vor allem darin zu sehen, daß Unterdruckgebiete vermieden werden und so ein besseres Heißbenzin-Förderverhalten der Strömungspumpe realisierbar ist.

Die Geometrie der Schaufelradkränze ist derart beschaffen, daß an Ober- und Unterseite des Laufrads jeweils in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Förderschaufeln ausgebildet sind. Diese fördern das Medium beispielsweise aus den in der oberen und unteren Platte des Gehäuses mündenden Zulaufbohrung ab, so daß das Medium das Laufrad nicht durchströmt und sich der Pumpenwirkungsgrad der Strömungspumpe erheblich verbessern läßt.

Die erfindungsgemäße Förderaggregatkonfiguration läßt sich besonders platzsparend und vorteilhaft in ein Fördermodul integrieren, welches innerhalb eines Kraftstoffversorgungssystem beispielsweise in dem Vorratstank eines Kraftfahrzeuges plazierbar ist.

Zeichnung

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung en detail erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Strömungspumpe in Flachbauweise, wobei der im Motorraum vorgesehene Antrieb fortgelassen ist,

Fig. 2a die Auslaßplatte der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung mit eingezeichneten Förderkanalbereichen und

Fig. 2b eine in spiegelbildlicher Anordnung zur in Fig. 2a wiedergegebenen Darstellung der Auslaßplatte wiedergegebene Grundplatte mit den verschieden bezeichneten Bereichen des unteren Förderkanals.

Ausführungsbeispiel

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Strömungspumpe in Flachbauweise gezeigt, wobei der im Motorraum an sich vorgesehene Antrieb des Laufrads nicht dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße Strömungspumpe 1 besteht aus zwei miteinander verbundenen Plattenkörpern, einer oberen Auslaßplatte 2, sowie einer unteren Grundplatte 6. Zwischen beiden die Gehäusehälften darstellenden Plattenkörpern, Auslaßplatte 2 und Grundplatte 6, ist ein Distanzring 11 aufgenommen. Die Auslaßplatte 2 stellt den oberen Teil des Gehäuses der Strömungspumpe 1 dar und weist einen an einem Stutzen 4 vorgesehenen Anschluß 3 für eine Förderleitung zur Einspritzanlage einer hier nicht im einzelnen dargestellten Brennkraftmaschine auf. Hier nur schematisch dargestellt erstreckt sich der Stutzen 4 von einem Motorraum 27 aus und führt den aus der Strömungspumpe 1 austretenden Kraftstoff einer Brennkraftmaschine zu. In der Auslaßplatte 2, die hier im Querschnitt dargestellt ist, sind eine Vielzahl von Bohrungen 12 vorgesehen, durch welche Schrauben einsteckbar sind, die dann die Auslaßplatte 2, den Distanzring 11 sowie die untere Grundplatte 6 zu einem kompakten Gehäuse der Strömungspumpe 1 verbinden, dessen Durchmesser/Längsverhältnis < 1 beträgt und sich durch eine extrem flache und bauraumsparende Bauform auszeichnet.

Die das Gehäuse der Strömungspumpe 1 bildenden Gehäusehälften, die oben angeordnete Auslaßplatte 2 sowie die untere Grundplatte 6 nehmen zwischen sich ein Laufrad 8 auf. Das Laufrad 8 ist zwischen einer oberen Laufradbegrenzung 13 an der Auslaßplatte 2 und einer dieser gegenüberliegenden untere Laufradbegrenzung 14 an der Grundplatte 6 gelagert. In der unten angeordneten Grundplatte 6 befindet sich koaxial zur Hochachse 5 der Strömungspumpe 1 eine Welle 7, die sich durch die zentrisch in der unteren Grundplatte 6 aufgenommene Bohrung 30 erstreckt. In beiden Plattenkörpern 2, 6 ist jeweils ein obere Zulauf 17 bzw. ein unterer Zulauf 18 vorgesehen, über welchen das mit der Strömungspumpe 1 zu fördernde Medium vom die Strömungspumpe 1 umgebenden Tank - der hier im einzelnen nicht näher dargestellt ist - in das die Druckerhöhung bewirkende Laufrad 8 eintritt.

Das zwischen den beiden Laufradbegrenzungen 13, 14 aufgenommene Laufrad 8 weist an oberer und unterer Stirnseite jeweils einen Förderschaufelkranz 9 bzw. 10 auf. Die Förderschaufelkränze 9, 10 am Laufrad 8 sind derart ausgebildet, daß am Umfang des Laufrads 8 an dessen Ober- und Unterseite voneinander beabstandete, einzelne Taschen ausgebildet sind, die das in den oberen bzw. unteren Zuläufen 17 bzw. 18 anstehende Medium aufnehmen und ohne daß dieses das Laufrad 8 durchströmt oder umströmt, am Auslaßbereich beider Förderkanäle 19 bzw. 23 (vergl. Fig. 2a, b) wieder freigeben. Nach der in Fig. 1 gezeigten Kraftstofflußrichtung 15 strömt der druckerhöhte Kraftstoff aus dem Laufrad 8 im Abströmbereich aus, wobei die aus dem Laufrad 8 an Ober- bzw. Unterseite austretenden Kraftstoffströme in geeigneter Weise zusammengeführt werden, um durch den Stutzen 4 an der Auslaßseite 2 in das Kraftstoffversorgungssystem zur Brennkraftmaschine zu gelangen.

Im zwischen den Plattenkörpern 2 bzw. 6 ausgebildeten Motorraum 27 ist der Antriebsmotor für die Strömungspumpe 1 aufgenommen, welcher für den Antrieb des Laufrads 8 sorgt, das seinerseits die Druckerhöhung am zu fördernden Medium herbeiführt. Ist die Strömungspumpe 1 beispielsweise als Elektrokraftstoffpumpe ausgebildet, so kann im Motorraum 27 der Strömungspumpe 1 ein Elektromotor untergebracht sein. Mittels des Distanzrings 11 läßt sich die Gehäusegeometrie der Strömungspumpe 1 derart beeinflussen, daß auch größere Antriebe mit anderen Laufradgeometrien einbaubar sind und auf diese Weise andere Fördercharakteristika der Strömungspumpe 1 einstellbar sind.

In Fig. 2a ist die Auslaßplatte der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung mit eingezeichneten Förderkanalbereichen dargestellt.

Im Inneren der Auslaßplatte 2 befindet sich ein oberer Förderkanal 19, der einen in etwa 270°-Kreisbogen konzentrisch zur Hochachse 5 der Auslaßplatte 2 beschreibt. Ein erster Viertelkreisbogen ist als oberer Einlaßbereich 20 ausgeführt, in den die Öffnung des oberen Zulaufs 17 mündet, über welchen das zu fördernde Medium aus dem Tank in den oberen Teil der erfindungsgemäßen Strömungspumpe 1 gelangt. An dem oberen Einlaßbereich 20 des oberen Förderkanals 19 schließt sich ein etwa 180°-Kreisbogen ausmachender ebener Kanalbereich 21 an, der in einen oberen Abströmbereich 22 mündet, der gemäß der Darstellung in Fig. 1 in den Motorraum 27 führt. An der oberen Auslaßplatte 2, die in Fig. 2a dargestellt ist, ist eine Dicht- und Kontaktfläche 28 ausgeführt, mit welcher sie am Fig. 1 dargestellten Dichtring 11 anliegt.

Zur Darstellung der in Fig. 2a wiedergegebenen Auslaßplatte 2 exakt spiegelbildlich ist in Fig. 2b die korrespondierende Grundplatte 6 der Strömungspumpe 1 wiedergegeben.

Der in der Grundplatte 6 der Strömungspumpe 1 ausgebildete untere Förderkanal 23 verläuft exakt spiegelbildlich zu seinem Pendant in der Auslaßplatte 2 der Strömungspumpe 1. Konzentrisch zur Bohrung 30 in der Grundplatte 6 erstreckt sich der etwa 270°-Kreisbogen des unteren Förderkanals 23, der ausgehend vom Einlaßbereich 24, in den der untere Zulauf 18 des die Strömungspumpe 1 umgebenden Tanks mündet, ein anschließenden ebenen Kontaktbereich 25 umfaßt, der in einen weiteren Auslaßbereich 28 mündet, über den das Medium möglichst verlustarm abströmt.

Die Dichtfläche 28 an der oberen Auslaßplatte 2 findet ihre Entsprechung an der Dichtfläche 29, die an der unteren Grundplatte 6 ausgebildet ist und den das Gehäuse der Strömungspumpe 1 komplettierenden Distanzring 11 berührt.

Zwischen den beiden in den jeweiligen Plattenkörpern 2, 6 ausgebildeten Förderkanäle 19 bzw. 23 befindet sich das Laufrad 8 - wie in Fig. 1 schematisch wiedergegeben ist. Dank der parallel erfolgenden Beaufschlagung des oberen und des unteren Förderkanals 19 bzw. 23 durch die jeweiligen Zulaufbohrungen 17 und 18 stellt sich ein symmetrisches Druckprofil am Laufrad 8 ein, welches reibungs-, geräusch- und verschleißmindernde Auswirkungen auf die erfindungsgemäße Strömungspumpe 1 hat. Es treten keine resultierenden axialen Kräfte auf. Durch die Führung des Mediums mit den Förderschaufelkränzen 9, 10 des Laufrads 8 lassen sich dessen Durchströmung bzw. dessen Umströmung vermeiden, so daß sich bei Heißbenzinförderung keine Dampfblasenbildung, begünstigt durch Unterdruckgebiete, einstellen kann. Die symmetrisch in der Auslaßplatte 2 und der Grundplatte 6 ausgeführten Förderkanäle 19 bzw. 23 erlauben eine verlustarme Abströmgeometrie, die positive Auswirkungen auf den Pumpenwirkungsgrad hat. Das Auftreten strömungsbedingter Geräusche läßt sich durch die erfindungsgemäße Konfiguration ebenfalls drastisch reduzieren.

Bezugszeichenliste

1

Strömungspumpe

2

Auslaßplatte

3

Anschluß

4

Stutzen

5

Hochachse

6

Grundplatte

7

Welle

8

Laufrad

9

oberer Förderschaufelkranz

10

unterer Förderschaufelkranz

11

Distanzring

12

Bohrung

13

obere Laufradbegrenzung

14

untere Laufradbegrenzung

15

Kraftstoffflußrichtung

16

Tank

17

oberer Zulauf

18

unterer Zulauf

19

oberer Förderkanal

20

oberer Einlaßbereich

21

ebener Kanalbereich

22

oberer Auslaßbereich

23

unterer Förderkanal

24

unterer Einlaßbereich

25

ebener Kanalbereich

26

unterer Auslaßbereich

27

Motorraum

28

Dichtfläche

29

Dichtfläche

30

Bohrung

Claims

1. Förderaggregat für Kraftstoff, mit einem in einem Gehäuse (2, 6) ausgebildeten Motorraum (27) und einem zwischen den Gehäusehälften (2, 6) angeordneten Laufrad (8), welches über einen im Motorraum (27) aufnehmbaren Antrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Laufrad (8) zugeordneten Förderkanäle (19, 23) in den jeweiligen Gehäusehälften (2, 6) spiegelbildlich zueinander ausgeführt sind und eine symmetrische Strömungsführung ermöglichen.

2. Förderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (19, 23) jeweils Einlaßbereiche (20, 24), ebene Kanalbereiche (21, 25) sowie Auslaßbereiche (22, 26) umfassen.

3. Förderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ebenen Kanalbereiche (21, 25) zwischen den Einlaßbereichen (20, 24) und den Auslaßbereichen (22, 26) der Förderkanäle (19, 23) befinden.

4. Förderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Kanalbereiche (21, 25) einen etwa 180°-Kreisbogen der Förderkanäle (19, 23) bestreichen.

5. Förderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Förderkanäle (19, 23) separate Zuläufe (17, 18) aufweist.

6. Förderaggregat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnungen über Zuläufe (17, 18) gespeist werden.

7. Förderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuläufe (17, 18) jeweils in den Gehäusehälften (2, 6) angeordnet sind.

8. Förderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden axialen Stirnseiten des zwischen den Gehäusehälften (2, 6) aufgenommenen Laufrads (8) das Medium fördernde Einrichtungen (9, 10) ausgebildet sind.

9. Förderaggregat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Medium fördernden Einrichtungen als Förderschaufelkränze (9, 10) ausgeführt sind.

10. Förderaggregat gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschaufelkränze (9, 10) jeweils in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Förderschaufeln aufnehmen.

11. Förderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäusehälften (2, 6) ein den Antrieb des Förderaggregats aufnehmender Motorraum (27) ausgebildet ist.

12. Förderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (22, 26) der Förderkanäle (19, 23) in den Motorraum (27) münden.

13. Fördermodul in einem Kraftstoffversorgungssystem für Brennkraftmaschinen, wobei das Förderaggregat (1) ein Gehäuse (2, 6) mit einem in diesem ausgebildeten Motorraum (27) umfaßt, sowie ein zwischen den Gehäusehälften (2, 6) angeordnetes Laufrad (8) einschließt, welches über einen im Motorraum aufnehmbaren Antrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Laufrad (8) zugeordneten Förderkanäle (19, 23) in den jeweiligen Gehäusehälften (2, 6) spiegelbildlich zueinander ausgeführt sind und eine symmetrische Strömungsführung ermöglichen.