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Die
Erfindung betrifft eine Förderpumpe
mit einem angetriebenen, sich in einem Gehäuse drehenden Laufrad, in welchem
ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeordnet ist,
mit im Bereich der Leitschaufeln in dem Gehäuse angeordneten, teilringförmigen Kanälen, welche
mit den Schaufelkammern zum Fördern
einer Flüssigkeit
von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer
bilden, wobei die Schaufelkammern das Laufrad durchdringen und von
zumindest zwei untereinander verbundenen, jeweils an zumindest eine Stirnseite
grenzenden Sektoren gebildet sind und zumindest die einer der Stirnseiten
des Laufrades zugewandten Sektoren zu der Senkrechten dieser Stirnseite
hinterschneidungsfrei gestaltet sind.
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Solche
Förderpumpen
sind als Peripheral- oder Seitenkanalpumpen bekannt und werden beispielsweise
in heutigen Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff oder Waschflüssigkeit
eingesetzt. Häufig
werden die Förderpumpen
axial durchströmt und
sind daher besonders kompakt aufgebaut. Das Laufrad der bekannten
Förderpumpe
hat in seinem Zentrum eine nicht runde, das Laufrad gerade durchdringende
Ausnehmung und wird auf eine der Ausnehmung entsprechend gestaltete
Welle eines Elektromotors aufgesteckt. Zur Anpassung der Förderpumpe
an eine vorgesehene Kennlinie sowie an die Viskosität der zu
fördernden
Flüssigkeit
kann die Geometrie der Schaufelkammern angepasst werden. Diese Anpassung
ist entscheidend für
den Wirkungsgrad der Förderpumpe
in dem vorgesehenen Verwendungsfall. Häufig werden bei axial durchströmten Förderpumpen
V-förmige Leitschaufeln
eingesetzt. Die Sektoren der Schaufelkammern erstrecken sich von
der Stirnseite des Laufrades bis zu dem Bereich, in dem die Leitschaufeln
abgewinkelt sind. Das Laufrad wird meist aus Kunststoff im Spritzgussverfahren gefertigt
oder gesintert.
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Nachteilig
bei der bekannten Förderpumpe ist,
dass das Laufrad schwierig zu fertigen ist. Hälften einer Spritzgussform,
einer Spritzprägeform
oder einer Sinterform sind jeweils mit entsprechend den zu erzeugenden
Sektoren gestalteten Vorsprüngen
versehen. Zur Entformung des Laufrades müssen die Hälften wegen der V-förmigen Gestaltung
der Leitschaufeln gleichzeitig gedreht und auseinandergezogen werden.
Weiterhin erfordert die Fertigung einen Kern für die zentrische Ausnehmung,
da diese senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades ausgerichtet ist.
Dies führt
zu einer sehr kostenintensiven Fertigung des Laufrades.
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Man
hat bereits daran gedacht, die Schaufelkammern gerade durch das
Laufrad hindurchzuführen.
Hierdurch lässt
sich das Laufrad leicht in einer axial entformbaren Form fertigen.
Die mit einem solchen Laufrad versehene Förderpumpe hat jedoch einen
besonders geringen Wirkungsgrad.
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Eine
geringe Steigerung des Wirkungsgrades wird mit einer Pumpe erreicht,
deren Leitschaufeln von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite
des Laufrades mit einem konstanten Querschnitt in Umfangsrichtung
vorauseilend gestaltet sind (
FR 27 68 192 A1 ). Die damit erreichte geringe
Verbesserung des Wirkungsgrades ist für viele Anwendungen jedoch
nicht ausreichend.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten
Art so zu gestalten, dass sie für
besonders viele Einsatzgebiete angepasst werden kann und dass das
Laufrad möglichst
einfach zu fertigen ist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass einer der Sektoren einen Einlassbereich einer Düse und der
gegenüberliegende
Sektor den Auslassbereich eines Diffusors aufweist.
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Durch
diese Gestaltung bilden die Sektoren durch ihre hinterschneidungsfreie
Gestaltung zur Senkrechten einer Stirnseite des Laufrades hin jeweils
zwei einfach zu entformende Bereiche der Schaufelkammern. Formteile
zur Bildung der hinterschneidungsfreien Sektoren können damit
einteilig mit dem Kern zur Herstellung des Mitnehmers gefertigt
werden. Deshalb wird für
die Herstellung des Laufrades im Spritzguss-, Spritzpräge- oder
Sinterverfahren kein Kern benötigt.
Das Laufrad lässt
sich damit besonders einfach und kostengünstig fertigen. Die Förderpumpe
lässt sich
durch eine geeignete Gestaltung der Sektoren für den Einsatz in verschiedensten
Einsatzgebieten durch eine geeignete Wahl der Geometrie der Schaufelkammern
anpassen. In ihren aneinandergrenzenden Bereichen können die Sektoren
jeweils Teile sowohl des Diffusors als auch der Düse aufweisen.
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Eine
Gratbildung zwischen den beiden Sektoren lässt sich gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weitgehend vermeiden,
wenn die Schaufelkammern über
ihre gesamte Höhe
in zumindest einem schmalen Bereich gerade durch das Laufrad hindurchführen. Durch
diese Gestaltung können die
Formteile bei der Herstellung des Laufrades besonders zuverlässig in
eine spaltlos aneinanderliegende Stellung gebracht werden. Weiterhin
lässt sich hierdurch
ein möglicher
Grat in die in radiale Richtungen des Laufrades weisenden Begrenzungen
der Schaufelkammern und damit in einen außerhalb der Leitschaufeln liegenden
Bereich legen. Ein möglicher Grat
führt daher
nur zu unwesentlichen Strömungsverlusten
innerhalb der Schaufelkammern.
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Zur
weiteren Erhöhung
des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Förderpumpe trägt es bei, wenn
die Leitschaufeln in einem tangentialen Schnitt durch das Laufrad
L-förmig
gestaltet sind.
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Die
in den auslassseitigen, teilringförmigen Kanal geförderte Strömung erfährt gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in den Schaufelkammern
eine besonders starke Beschleunigung, wenn der auslassseitige Schenkel
der Leitschaufeln annähernd
senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades angeordnet ist. Hierdurch
vermag die erfindungsgemäße Förderpumpe
einen besonders hohen Druck zu erzeugen.
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Verwirbelungen
der zu fördernden
Strömung werden
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering
gehalten, wenn das freie Ende des einlassseitigen Schenkels der L-förmigen Leitschaufel
abgerundet ist. Hierdurch eignet sich die erfindungsgemäße Förderpumpe
insbesondere für
den Einsatz als Kraftstoffpumpe, da heißer Kraftstoff bei Verwirbelungen
zu einem Ausgasen neigt. Ein solches Ausgasen führt zu einem starken Abfall
des Wirkungsgrades der Förderpumpe.
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Eine
gleichmäßige und
verwirbelungsfreie Beschleunigung der Strömung innerhalb der Schaufelkammern
lässt sich
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen,
wenn die der Bewegungsrichtung des Laufrades abgewandte Kontur der
Leitschaufeln eine im wesentlichen gleichförmige Biegung aufweist. Hierdurch
läßt sich
die in Bewegungsrichtung weisende Kontur für die vorgesehene Kennlinie
und den jeweiligen Anwendungsfall der Förderpumpe anpassen.
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Verwirbelungen
beim Übergang
der Strömung
von den Schaufelkammern in den auslassseitigen, teilringförmigen Kanal
lassen sich gemäß einer anderen
vorteilhaften Weiterbitdung der Erfindung einfach vermeiden, wenn
die Kontur des auslassseitigen Bereichs der Leitschaufeln entgegen
der Bewegungsrichtung des Laufrades weisend ausgerichtet ist.
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Ein
besonders hoher Druck des geförderten Mediums
läßt sich
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreichen, wenn
der Auslasskanal als Diffusor ausgebildet ist.
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Die
Erfindung läßt zahlreiche
Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon
in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in
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1 eine
erfindungsgemäße Förderpumpe im
Längsschnitt,
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2 einen
tangentialen Teilschnitt durch die Förderpumpe aus 1 entlang
der Linie II-II,
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3 eine
weitere Ausführungsform
der Förderpumpe
im tangentialen Teilschnitt im Bereich eines Auslasskanals.
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1 zeigt
eine von einem Elektromotor 1 angetriebene, als axial durchströmte Seitenkanalpumpe
ausgebildete Förderpumpe 2 mit
einem einlassseitigen Gehäuseteil 3 und
ei nem auslassseitigen Gehäuseteil 4.
Die Gehäuseteile 3, 4 stützen sich
in einem schmalen radial äußeren Bereich
aneinander ab. Zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 ist
ein auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 6 drehbar
angeordnet. Das einlassseitige Gehäuseteil 3 weist einen
Einlasskanal 7 auf, der sich von einem Stutzen 8 bis
zu einer Förderkammer 9 erstreckt.
Die Förderkammer 9 führt durch
das Laufrad 6 zu einem in den Elektromotor 1 mündenden
Auslasskanal 10. Die Förderkammer 9 wird
von in den Gehäuseteilen 3, 4 angeordneten
teilringförmigen
Kanälen 11, 12 und
von im Laufrad 6 angeordneten Schaufelkammern 13, 13a gebildet.
Die Schaufelkammern 13, 13a sind von Leitschaufeln 14, 14a begrenzt.
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2 zeigt
in einem tangentialen Teilschnitt durch die Förderpumpe 2 aus 1 im
Bereich des Auslasskanals 10 entlang der Linie II-II zwei
der Leitschaufeln 14, 14b und die Enden der teilringförmigen Kanäle 11, 12.
Die Schaufelkammern 13 setzen sich aus zwei Sektoren 15, 16 zusammen,
die jeweils zu einer Stirnseite des Laufrades 6 hin hinterschneidungsfrei
gestaltet sind. Bei der Herstellung des Laufrades 6 werden
die Sektoren 15, 16 von mit den Formhälften des
Werkzeuges verbundenen Vorsprüngen
gebildet. Durch die hinterschneidungsfreie Gestaltung der Sektoren 15, 16 jeweils
zu einer Stirnseite des Laufrades 6 hin lassen sich die
Formhälften nach
der Herstellung des Laufrades 6 einfach axial auseinanderziehen.
Eine Trennlinie 17 der Sektoren 15, 16 verläuft hier
zwischen den Leitschaufeln 14, 14b, so dass ein
möglicher,
bei der Herstellung des Laufrades 6 entstandener Grat von
den Leitschaufeln 14, 14b ferngehalten wird. Die
Leitschaufeln 14, 14b sind L-förmig gestaltet. Die der Bewegungsrichtung abgewandte
Seite der Leitschaufeln 14, 14b hat dabei eine
gleichmäßige Krümmung. Die
der Bewegungsrichtung zugewandte Seite der Leitschaufeln 14, 14b ist
in Richtung des Auslasskanals 10 nahezu senkrecht zu der Stirnseite
des Laufrades 6 angeordnet. Zur Verdeutlichung ist die
Bewegungsrichtung der Leitschaufeln 14, 14b in
der Zeichnung mit einem Pfeil gekennzeichnet. Hierdurch sind die
einlassseitigen Teilbereiche der Schaufelkammern 13 jeweils
als Düse 18 gestaltet
und die auslassseitigen Teilbereiche jeweils als Diffusor 19.
Zur Verdeutlichung ist in der Zeichnung strichpunktiert eine Trennlinie 20 zwischen
der Düse 18 und
dem Diffusor 19 dargestellt. Der Auslasskanal 10 hat
ebenfalls die Form eines Diffusors.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Förderpumpe
im tangentialen Schnitt durch Leitschaufeln 21, 21a eines
Laufrades 22. Hierbei erweitern sich zwischen den Leitschaufeln 21, 21a angeordnete
Schaufelkammern 23 zu jeder der Stirnseiten des Laufrades 22 hin.
Eine Trennlinie 24 zwischen zwei Sektoren 25, 26 verläuft daher
im Bereich der Leitschaufeln 21, 21a. Hierdurch
sind die Sektoren 25, 26 jeweils zu einer der
Stirnseiten des Laufrades 22 hin hinterschneidungsfrei
gestaltet.
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Bei
den in den 1 bis 3 dargestellten Förderpumpen 2 handelt
es sich um Seitenkanalpumpen. Selbstverständlich können die Förderpumpen auch als Peripheralpumpen,
bei denen die Leitschaufeln 14, 21 auf dem Umfang
des Laufrades 6, 22 angeordnet sind, ausgebildet
sein.