DE2422783A1 - DEVICE FOR PUMPING LIQUID MEDIA, IN PARTICULAR FOR PUMPING FUEL IN MOTOR VEHICLES - Google Patents
DEVICE FOR PUMPING LIQUID MEDIA, IN PARTICULAR FOR PUMPING FUEL IN MOTOR VEHICLESInfo
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Description
Verrichtung zur Förderung von flüssigen Medien, insbesondere zur Förderung von Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung flüssiger Medien nach dem Prinzip einer rotierenden Verdrängerpumpe, deren Laufring und Seitenflächen des Pumpenraumes aus einer kunstharzimprägnierten Spezialkohle bestehtn,insbesondere zur Förderung von Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen.Performing the conveyance of liquid media, in particular for conveying of fuels in motor vehicles The invention relates to a device for Conveying liquid media according to the principle of a rotating positive displacement pump, whose Running ring and side surfaces of the pump chamber made of a synthetic resin impregnated special carbon exists, in particular for the promotion of fuels in motor vehicles.
Zur Förderung von flüssigen Medien wurden bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen. Bei speziellen Einsatzgebieten, beispielsweise im Kraftfahrzeugbau haben sich jedoch nur wenige Fördersysteme bewährt, da die Forderungen an die Pumpe, ein flüssiges Medium-geringen Volumenstromes mit hoher Druckdifferenz zu fördern, von den meisten Systemen nicht in genügendem Maße hinsichtlich ausreichender Notlaufeigenschaften, hoher Verschleißfestigkeit und hohem Wirkungsgrad erfüllt werden.Auch das mit einem Elektromotor vorteilhafterweise eingesetzte Prinzip, rotierende Verdrängerpumpe beispielsweise, der Rollenzellenpumpe mit Metallkammer und seitlichen Metallgleitflächen1 erfüllt die gestellten Forderungen nicht in ausreichendem Maße. Es zeigt sich, daß insbesondere die seitlichen Gleitflächen solcher Pumpen in den Notlauf- und Reibungseigenschaften, insbesondere aber hinsichtlich der Verschleißfestigkeit Mängel zeigen, die auch durch den Einsatz von Materialien mit größter Härte und Oberflächenveredelungen nicht beseitigt werden kann.A large number of Devices proposed. In special areas of application, for example in motor vehicle construction However, only a few delivery systems have proven themselves, as the demands on the pump, to convey a liquid medium-low volume flow with high pressure difference, most systems do not have sufficient emergency running properties, high wear resistance and high efficiency - all with one too Electric motor advantageously used principle, rotating positive displacement pump For example, the roller cell pump with metal chamber and lateral metal sliding surfaces1 does not sufficiently meet the requirements. It shows, that in particular the lateral sliding surfaces of such pumps in the emergency running and friction properties, but especially with regard to wear resistance defects show that also through the use of materials with the greatest hardness and surface finishes cannot be eliminated.
Es ergibt sich somit die Aufgabenstellung, durch Auswahl geeigneter Systeme und dazu abgestimmter neuartiger Material kombinationen eine lösung zu finden, die diese .nachteile sicher beseitigt. Mit einer Steigerung der Härte der Materialien für die hauptbeanspruchten Teile einer rotierenden Verdränrerpumpe geringen Durchmessers, wie beispielsweise der Benzinpumpen in Kraftfahrzeugen, tritt keine wesentliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit, der Notlaufeigenschaften und des bei bungskoeffizienten der drehenden Teile gegenüber den Gleitflächen ein. Dieses hat seine Ursache darin, daß bei dem geringen zulässigen Spiel dieser Pumpen allein durch die Wärmedehnung in den verschiedenen Betriebszuständen, insbesondere bei Trokkenlauf, erodierende Relativbewegungen zwischen den bewegenden Teilen entstehen. Diese führen teilweise zu diskontinuierlichen Verschleißerscheinungen, wie beispielsweise Rattermarken. Die Notwendigkeit eines Axialdruckes bei nach außen gedichteten Pumpen durch die Gleitringdichtung führt ebenfalls zu erheblichen Verschleißerscheinungen der än der Stirnfläche des Laufrades liegenden Gleitfläche.The task is thus obtained through the selection of suitable ones Systems and coordinated novel material combinations to find a solution, which safely eliminates these disadvantages. With an increase in the hardness of the materials for the main stressed parts of a rotating displacement pump with a small diameter, such as the gasoline pumps in automobiles, no significant occurs Improvement of the wear resistance, the emergency running properties and the exercise coefficient of the rotating parts opposite the sliding surfaces. This is due to that with the small allowable play of these pumps solely due to thermal expansion eroding in the various operating states, especially when running dry Relative movements between the moving parts arise. These lead partially to discontinuous signs of wear, such as chatter marks. The need for an axial pressure in pumps sealed to the outside due to the Mechanical seal also leads to considerable signs of wear and tear the face of the impeller lying sliding surface.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß trotz der hohen Beanspruchung der Laufflächen der Pumpe eine speziell kunstharzgetränkte Hartkohle als Material für die Seitenflächen und den Exzenterlaufring diese Eigenschaften in ganz erheblichen Maße verbessert. In vorteilhafterweise werden diese Verbesserungen wirksam, wenn der Läufe,r zur Aufnahme der Schieber oder Rollen und die Pumpenwelle aus vergütetem Stahl,beispielsweise VA, gefertigt werden. Außerdem erweist sich die Verwendung von Schieber aus ungehärtetem Stahl statt Rollen als vorteilhaft, da die Rollen den seitlichen Schmierfilm, der mit der geförderten Flüssigkeit entsteht, wegzentrifugieren, während die Schieber einen hydraulischen Schmierfilm auf den seitlichen Gleitflachen und an ihren Anlagekanten des Laufringes ausbilden. Die Verwendung von rostfreien Materialien, beispielsweise VA, erweitert den Anwendungsbereich der Pumpe und ist deshalb vorteilhaft.Surprisingly, it has now been found that despite the high stress the running surfaces of the pump are made of a special synthetic resin-soaked hard carbon material for the side surfaces and the eccentric race these properties improved to a very considerable extent. Advantageously, these improvements effective when the barrels, r to accommodate the slide or rollers and the pump shaft made of tempered steel, for example VA. It also turns out the use of unhardened steel slides instead of rollers is advantageous, as the rollers form the lateral lubricating film that is created with the pumped liquid, Centrifuge away while the slide applies a hydraulic film of lubricant to the Form lateral sliding surfaces and on their contact edges of the race. the The use of rustproof materials, for example VA, extends the range of application the pump and is therefore advantageous.
Diese aterialkombination von den drehenden Teilen aus Metallen unterschiedlicher Härte, beispielsweise vergüteten VA, für Pumpenwelle und Läufer und ungehärter Stahl für die Schieber oder Rollen und den seitlichen und stirnseitlichen Gleitflächen aus kunstharzgetränkter Spezialkohle ermöglicht nicht nur die Förderung nichtaggresiver Medien, sondern auch die Förderung von aggresiven Flüssigkeiten, wie Laugen. Die erfindungsgemäße Ausführung dient vor allem Pumpen mit einem großem Oberflächen- zu Volumen - Verhältnis, wie es bei kleinen Pumpen zur Förderung kleiner engen unter hohem Druck, beispielsweise der Kraftstofförderung in Kraftfahrzeugen, auftritt.This aterialkombination of the rotating parts made of metals different Hardness, for example tempered VA, for pump shaft and rotor and unhardened steel for the slide or rollers and the side and face sliding surfaces made of synthetic resin soaked special charcoal not only enables non-aggressive pumping Media, but also the conveyance of aggressive liquids such as alkalis. the The embodiment according to the invention is primarily used for pumps with a large surface area to volume ratio, as is the case with small pumps for pumping small narrow ones high pressure, for example the fuel delivery in motor vehicles, occurs.
Zur weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen sterrichtunC wird in figur 1 ein Längsschnitt durch die Pumpe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung mit ;chiebern,in Figur 2 ein Schnitt durch die Pumpenkammer, in Figur 3 ein Längsschnitt durch eine Pumpe mit Rollen undin Figur 4 ein Schnitt durch eine Pumpenkammer mit Rollen dargestellt.For the further development of the sterile device according to the invention FIG. 1 shows a longitudinal section through the pump with an advantageous embodiment with slide valves, in FIG. 2 a section through the pump chamber, in FIG. 3 a longitudinal section through a pump with rollers and, in FIG. 4, a section through a pump chamber Roles shown.
it 1 ist die Gehäusehalterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einen Elektromotor, mit 2 der verstärkte Tegendeckel des Gehäuses bezeichnet. Beide zeile können aus einem metallischen Guß oder aus Kunststoff sein. Das Teil 3 ist die durch den Motor angetriebene Pumpenwelle, die durch den Stift 4 den Läufer 5 mitnimmt. ner Läufer 5 mit den Schiebern 6 dreht sich zentrisch in dem exzentrisch angeordneten Laufring aus kunstharzgetränkter Kunstkohle 8 und liegt seitlich an den ebenfalls aus kunstarzgetränkter Kunstkohle hergestellten STleitflächen 7 und 9 an. Die Abdichtung und lagerung der Pumpenwelle nach außen übernimmt die Gleitringichtung 11, die außer den gummielastischen Dichtringen, beispielsweise Viton, zwei aufeinander gleitende Flächen aus Kohle und oder Metall besitzen.it 1 is the housing holder of the device according to the invention an electric motor, with 2 denotes the reinforced Tegendeckel the housing. Both line can be made of a metallic cast or plastic. That is part 3 the pump shaft driven by the motor, which through the pin 4 the rotor 5 takes away. ner rotor 5 with the slides 6 rotates centrically in the eccentric arranged race made of synthetic resin impregnated carbon 8 and lies on the side the ST guide surfaces 7 and, also made from synthetic resin-soaked charcoal 9 at. The mechanical seal is responsible for sealing and mounting the pump shaft to the outside 11, which apart from the rubber-elastic sealing rings, for example Viton, two on top of each other Have sliding surfaces made of carbon and / or metal.
Durch Veränderung des Volumens, das aus dem exzentrisch gelagerten Laufring 8 und den aus den zentrisch laufenden Läufer 5 mit den durch die Zentrifugalkraft mit unterschiedlicher Höhe austretenden Schiebern 6 gebildet wird, tritt die Flüssigkeit durch die Saugwirkung der sich vergrößernden Kammer durch den Saugstutzen 12 in die Pumpe ein und wird durch die sich auf der anderen Seite wieder verkleinernden Kammer zum Druckstutzen 13 hinausgedrückt. Die durch das Lager im eil 7 tretende Flüssigkeit schmiert dieses und tritt durch die Bohrung 14 wieder in den saugteil des Pumpenraumes ein. dabei wird das im meil 7 entstehende Pumpenwellengleitlager entlastet.By changing the volume that comes from the eccentric Running ring 8 and from the centrically running rotor 5 with the centrifugal force is formed with different height exiting slides 6, the liquid occurs by the suction effect of the enlarging chamber through the suction nozzle 12 into the pump and becomes through the chamber, which is shrinking again on the other side, to Pressure port 13 pushed out. The liquid passing through the camp in part 7 lubricates this and returns through the bore 14 into the suction part of the pump chamber a. this relieves the load on the pump shaft plain bearing created in meil 7.
In Fig. 3 und 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Fall gezeigt, daß statt dem Schieber zylindrische Kollen in dem Läufer eingelagert sind. Während die Schieber entgegen der Laufrichtung abgeschrät sind, aadaß sich an der Schieberkante ein Schmierfilm ausbilden kann, können die zylindrischen Knollen an den Seiten keinen solchen Schmierfilm ausbilden.In Fig. 3 and 4, the device according to the invention is for the case shown that instead of the slide, cylindrical rollers are embedded in the rotor. While the slides are peeled off against the direction of rotation, aadaß is on the The slide edge can form a lubricating film, the cylindrical lumps can do not form such a lubricating film on the sides.
Die Selbstschmiereigenschaften der Kunstkohle beseitigt dabei jedoch weitgehend die damit verbundenen Verschleibrscheinungen.However, this eliminates the self-lubricating properties of the charcoal largely the associated signs of wear.
Zur Herstellung der Spezialkunstkohle kann Petrolkok9, Steinkohlenteerpechkoks, Grafit, nuß und Anthrazit verwendet werden. Vorzugsweise für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein gemisch aus amorpher Kohle und Graphitkohle verwendet. Diese Stoffe werden dem Mahlen mit einem Bindemittel vorzugsweise Kunstharze gemischt und gepreßt. Die Preßlinge werden in Spezialöfen bei etwa 10000 mehrwöchentlich gebrannt, wobei das bindemittel verkokt, sich dadurch eine Porosität ausbildet und der Körper an Härte gewinnt. Die Porosität der gebrannten Kunstkohle soll dabei 5-40,0 betragen, um in einem weiteren Arbeitsgang die ein- oder mehrmalige Kunstharzimprägnierung aufnehmen zu können.Petroleum coke9, coal tar pitch coke, graphite, nut and anthracite can be used to produce the special artificial charcoal. A mixture of amorphous carbon and graphite carbon is preferably used for the device according to the invention. These substances will the grinding with a binder, preferably synthetic resins mixed and pressed. The compacts are fired in special ovens at around 10,000 times a week, during which the binding agent cokes, creating a porosity and making the body harder. The porosity of the burned charcoal should be 5-40.0 in order to be able to absorb the single or multiple synthetic resin impregnation in a further operation.
Die so vorgefertigten eile 7, 8 und 9 werden ein- oder mehrmals mit einem aus-härtenden Kunstharz bis zu einer tiefe von 3- 2omm durchgetränkt. fach einer Feinbearbeitung des Laufringes und der seitlichen Laufflächen, bei der die vunstharzimprägnierung an keiner telle völlig abgetragen werden darf, sind die steile einsatzfähig.The prefabricated parts 7, 8 and 9 are used one or more times soaked in a hardening synthetic resin to a depth of 3 to 2 um. subject a fine machining of the raceway and the lateral running surfaces, in which the Synthetic resin impregnation must not be completely removed at any point, are the steep ones operational.
Gegenüber den sich drehenden Metallteilen besitzen die Kunstkohleteile außer guten Verschleiß- und Notlaufeigenschaften auch Sigenschaft-en, die sie zur Verwendung als gleitlager geeignet werden lassen. In dem Teil 7 ist weshalb die Pumpenwelle direkt gelagert, sodaß die Bohrung durch das Teil 7 gleichzeitig als Gleitlager verwendet wird.Opposite the rotating metal parts have the charcoal parts In addition to good wear and emergency running properties, there are also properties that they are used for Can be used as a plain bearing. Part 7 explains why Pump shaft directly supported, so that the hole through the part 7 as a Plain bearing is used.
Die exakte Arretierung der Kunstkohleteile zueinander beeinflußt wesentlich den Wirkungsgrad, da durch eine relative Verschiebung zueinander die Spalte auf der Saug- und Druckseite der Pumpe verändert werden. Durch Nuten der Kohleteile am Umfang in ungleichmäßigen Abständen und dazu gleich ausgebildeten Vorsprüngen an den Außengehäusen wird neben der Austauschüarkeit der Kunstkohleteile eine genaue Fixierung zueinandir gewhhrle1ßtet.The exact locking of the charcoal parts to one another has a significant influence the efficiency, as the gap is opened by a relative shift to one another the suction and pressure side of the pump can be changed. By grooving the carbon parts on the circumference at uneven intervals and projections of the same design on the outer housings, in addition to the exchangeability of the charcoal parts, an exact Fixation to one another allowed.
Die Verwendung eines Kunststoffgehäuses bringt neben fertigungstechnischen und preislichen Vorteilen auch eine höhere Korrosionsbeständigkeit. Besonders vorteilhaft hat sich das Material Polyamid, Nylon B, erwiesen. Bei diesem Material ergibt sich die Möglichkeit, daß die beiden Gehäuseteile 1 und 2 beispielsweise durch Ultraschall geschweißt oder geklebt werden.The use of a plastic housing brings manufacturing technology in addition and price advantages also a higher corrosion resistance. Particularly beneficial the material polyamide, nylon B, has proven itself. With this material results the possibility that the two housing parts 1 and 2, for example by ultrasound be welded or glued.
In der speziellen Ausführungsform der Pumpe wird das Teil 1 in einer Länge von Somm und einem Durchmesser von 46mm hergestellt. I)as Teil 2 hat mit den Saug- und Druckstutzen eine Höhe von 2omm, sodaß sich eine Gesamthöhe der Pumpe im ultraschallgeschweißten Zustand von ca. 67mm ergibt. Das Gehäusematerial ist l'olyamid Nvlon B. Die Pumpenwelle 3 besteht ebenso wie der Stift 4 und dem Läufer 5 aus vergütetem VA und die cieber 6 aus ungehärtetem VA. Für den Laufring 8 und den seitlichen Gleitflächen 7 und 9 werden die kunstharzimprägnierten Kunstkohlequalitäten CY 1o WA, "Y 1o C, CY 14 CY oder CY 14C der Fa. Moganite oder die analog hergestellte Kunstkohle EK 2100 der rra. Ringsdorf verwendet. Die kunstharzimprägnierten Kunstkohleteile haben folgende Maße für Teil 7, d = 40 - 0,03 mm, I = 14 -+ o,o2mm, Teil 8, d = 40 - 0,03 mm, b = 7 + o,o2mm, Exzenter e = 1,omm, Exzenterdurchmesser ed = 24 + o,o25mm, für Teil 9, d = 40 - o,o3mm, b = 5,2 - o,o2mm.In the special embodiment of the pump, the part 1 is in a Manufactured in length by Somm and a diameter of 46mm. I) as part 2 has with the The suction and pressure connections have a height of 2omm, so that the total height of the pump in the ultrasonically welded state of approx. 67mm. The case material is l'olyamid Nvlon B. The pump shaft 3 consists just like the pin 4 and the rotor 5 made of tempered VA and the cieber 6 made of unhardened VA. For the race 8 and the side sliding surfaces 7 and 9 are the synthetic resin-impregnated charcoal qualities CY 1o WA, "Y 1o C, CY 14 CY or CY 14C from Moganite or the one produced analogously Artificial coal EK 2100 from rra. Ringsdorf used. The synthetic resin impregnated carbon parts have the following dimensions for part 7, d = 40 - 0.03 mm, I = 14 - + o, o2mm, part 8, d = 40 - 0.03 mm, b = 7 + o, o2mm, eccentric e = 1, omm, eccentric diameter ed = 24 + o, o25mm, for part 9, d = 40 - o, o3mm, b = 5.2 - o, o2mm.
Das Teil 11 ist eine Gleitringdichtung, beispielsweise der Fa. Kaco, Heilbronn, AP 5x 13 x 13 / 1 R oder Fa. Burgmann, Wolfratshausen M 2 x 6. Die Pumpenwelle 3 mit einem Durchmesser von 8mm im Teil 7 und 6 mm im Teil 11 trägt einen Läuferring mit 22mm Durchmesser und Nutbreiten für die 5 Schieber von 1,5mm. Die Dicke des Läufers beträgt beispielsweise 7mm, kann jedoch von 3 - 2omm schwanken, ebenso wie auch die Nutbreite von 1 - 5mm schwanken kann.Part 11 is a mechanical seal, for example from Kaco, Heilbronn, AP 5x 13 x 13/1 R or Burgmann, Wolfratshausen M 2 x 6. The pump shaft 3 with a diameter of 8 mm in part 7 and 6 mm in part 11 carries a rotor ring with 22mm diameter and groove widths for the 5 slides of 1.5mm. The thickness of the The runner is, for example, 7mm, but can vary from 3 - 2omm, as well as the groove width can also vary from 1 - 5mm.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die Kunstkohleteile nicht wie in dem Ausführungsbeispiel in einem Kunststoffgehäuse eingebettet, sondern bilden selbstständige Bauteile, die von Metallplatten seitlich geführt und durch Schrauben zu einem Paket zusammengepreßt werden.In another advantageous embodiment, the charcoal parts are not embedded in a plastic housing as in the exemplary embodiment, but rather form independent components that are laterally guided by metal plates and through Screws are pressed together to form a package.
Dadurch ist zwar der Anteil der relativ teuren Kunstkohlebauteile größer, der Aufbau der Konstruktion wird jedoch etwas einfacher.This is the proportion of the relatively expensive charcoal components bigger, but the construction of the construction becomes a little simpler.
Die so beschriebene Pumpe besitzt vor allem gute Notlaufeigenschaften, sodaß auch die Fähigkeit der Pumpe im trockenen Zustand Flüssigkeit anzusaugen, erhalten bleibt. Die Pumpe ist wesentlich wartungsunempfindlicher als ohne die Verwendung von Kohlgleitflächen.The pump described in this way has above all good emergency running properties, so that the ability of the pump to suck in liquid when dry, preserved. The pump is much more insensitive to maintenance than without it of cabbage sliding surfaces.
Die Eigenschaften der Pumpe verbunden mit der gewählten Materialkombination ermöglicht die Verwendung der Pumpe zur Förderung verschiedenartiger Flüssigkeiten. In vorteilhafter reise kann die Pumpe in Fahrzeugen eingesetzt werden, da der in der erfindungsgemäßen Pumpe erreichte hohe Wirkungsgrad auf :nTrund einer geringen Reibung einen relativ kleinen Antriebsmotor der verbunden mit den geringen Ausmaßen der Pumpe und ihrei5gartungsfreiheit gute Voraussetzungen für diesen Anwendungsfall bieten. In diesem Anwendungsfall, sowie bei der stationären Flüssigkeitsförderung wird die Pumpe vorzugsweise zur Förderung von Wasser oder Kraftstoff eingesetzt. Eine vorteilhafte Anordnung der Pumpe ist dabei ihre direkte Kupplung an einen Elektromotor ohne Zwischengetriebe.The properties of the pump combined with the selected material combination enables the pump to be used for pumping various types of fluids. In an advantageous journey, the pump can be used in vehicles, since the high efficiency achieved in the pump according to the invention has: nTr and low friction, a relatively small drive motor which, combined with the small dimensions of the pump and its freedom from gardening, offer good prerequisites for this application. In this application, as well as in stationary liquid delivery, the pump is preferably used to deliver water or fuel. An advantageous arrangement of the pump is its direct coupling to an electric motor without an intermediate gear.
Aber auch der Einsatz der Pumpe zur Förderung wässriger Lösungen, beispielsweise Salzlösungen oder laugen ist bei entsprechender Wahl der drehenden Metallteile mögich. Zur Förderung von--Säuren müssen die drehenden Metallteile beispielsweise durch einen galvanischen Goldüberzug geschützt werden.But also the use of the pump for pumping aqueous solutions, For example, salt solutions or lyes are the rotating ones with the appropriate choice Metal parts possible. To promote acids, the rotating metal parts must, for example protected by a galvanic gold plating.
Die Vorteile der Pumpe werden in besonderem Maße wirksam bei einem zeitlichen Fördervolumen von 20 - 400 l/h geförderter Flüssigkeit und in einem Druckbereich von o,2 - 20 bar Überdruck.The advantages of the pump are particularly effective in one Temporal delivery volume of 20 - 400 l / h of pumped liquid and in one pressure range from 0.2 to 20 bar overpressure.
Es kann aber ansaugseitig auch ein Unterdruck bis o,9 bar Unterdruck erzeugt werden, wenn sich die Pumne in nassem Zustand befindet. Der bevorzugte Drehzahlbereich liegt bei der Pumpe mit ileitschiebern oder ollen bei 500 - 6000 U/min.However, a negative pressure of up to 0.9 bar negative pressure can also be used on the intake side generated when the pump is in a wet state. The preferred speed range for the pump with guide vanes or rollers, this is 500 - 6000 rpm.
Claims (19)
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DE19742422783 DE2422783A1 (en) | 1974-05-10 | 1974-05-10 | DEVICE FOR PUMPING LIQUID MEDIA, IN PARTICULAR FOR PUMPING FUEL IN MOTOR VEHICLES |
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Family Applications (1)
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