DE2734479A1 - Kraftstoffpumpe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Kraftstoffpumpe, insbesondere fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
2734471
VDO 6 FRANKFURT/MAIN 90
ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 103
Kraftstoffpumpe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem in einer Pumpen-?
kammer angeordneten, elektromotorisch angetriebenen Flügelrad mit gekrümmten Flügeln, wobei zwischen der Innenwand
der Pumpenkammer und einer die Enden der Flügel zylindrisch umhüllenden, gedachten Fläche ein sich zumindest über einen
Teil seines ümfangs erweiternder ringförmiger Raum gebildet wird, der in einen Ausströmtrichter mit einer axial gerichteten
Auslaßöffnung mündet.
Bei einer derartigen bekannten Kraftstoffpumpe ist die Pumpenkammer, wie bei Zentrifugalpumpen bekannt, als
Spiralgehäuse ausgebildet, welches das Flügelrad aufnimmt. Das Spiralgehäuse steht mit einem Ausströmtrichter mit
einer in axialer Richtung der Kraftstoffpumpe gerichteten Auslaßöffnung in Verbindung (US-PS 3 29Ί 025). Das Spiralgehäuse
weist eine Innenwand auf, die sich über den gesamten Umfang des Spiralgehäuses mit wachsendem Radius von dem
Zentrum dee Spiralgehäuses entfernt. Das Zentrum des Spiralgehäuses
liegt in der Achse eines Elektromotors, der ein in dem Spiralgehäuse drehbar gelagertes Flügelrad antreibt. Das
Flügelrad umfaßt eine Buchse, in die die Ankerwelle eines Elektromotors einsteckbar ist, einen um die Buchse flanschartig
verlaufenden Teil und von diesem Teil abstehende Flügel, die in einer Richtung gekrümmt sind. Der Elektromotor, die
Pumpenkammer und der Flügelkörper sind in einem vielteiligen, annähernd tubusförmigen Gehäuse untergebracht. Dabei ist die
Pumpenkammer durch ein flaches Teil abgedeckt, welches zur Achse des Elektromotors konzentrisch angeordnete Einlaßöffnungen
aufweist. - Im Betrieb dieser Kraftstoffpumpe, die
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in einem Tank untergebracht ist, saugt das rotierende Flügelrad Kraftstoff durch die Einlaßöffnungen an und
schleudert den Kraftstoff entlang der Innenwand des Spiralgehäuses durch den Ausströmtrichter in die axial
gerichtete Auslaßöffnung. Dabei wird auch das Motorgehäuse von Flüssigkeit umströmt.
Diese Kraftstoffpumpe ist geeignet, Kraftstoffflüssigkeit
aus dem Tank zu einem Vergaser zu fördern, der von dem Tank entfernt und relativ hoch angeordnet ist. Nachteilig
bei dieser bekannten Kraftstoffpumpe ist, daß die geforderte Kraftstoffmenge bezogen auf die Leistungsaufnahme
des Elektromotors und auf den Raumbedarf der Kraftstoffpumpe ebenso wie der an der Auslaßöffnung auftretende Druck verhältnismäßig
gering ist.
Es ist daher auch bekannt, den Wirkungsgrad der mit einem Elektromotor angetriebenen Pumpe dadurch zu verbessern,
daß zwei Flügelräder in Je einer Pumpenkammer durch die gleiche Rotorwelle angetrieben werden und daß die Strömungswege
dieser Pumpen in Reihe und/oder parallel angeordnet sind. Im einzelnen ist bei einem derartigen Zweikammersystem
(DT-OS 2538 688) Jedes Flügelrad in einer Pumpenkammer angeordnet, die in Strömungsrichtung betrachtet
Jeweils aus einem Kammerteil mit zentrischer Einlauföffnung und einem Ringkanalkörper mit außen
umlaufendem Ringkanal als Auslauf gebildet ist. Der Kaminerteil und der Ringkanalkörper stützen sich dabei am Motorgehäuse
ab. Der in Strömungsrichtung zweite Ringkanalkörper bildet umfangsseitig einen U-förmigen Auslaßkanal
für die vorgeordnete Pumpenkammer. Vor dem vorgeordneten
Kammerteil ist der weitere Ringkanalkörper angeordnet, der wiederum einen umlaufenden,im Querschnitt sich verändernden
Ringkanal als Auslauf bildet. Jeder Einlaß in einen Auslaßkanal liegt annähernd in der Umlaufebene
eines der Flügelräder. Obwohl in diesem Zusammenhang be-
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kannt ist, daß die Fördermenge und der Druck des geförderten Kraftstoffes von der Ausgestaltung der Ringkanäle
und der Ringkanalkörper abhängt, ist diese Kraftstoffpumpe zum Erzielen der gewünschten Leistung zweistufig
ausgebildet.
Das gleiche trifft für eine andere zum Stand der Technik gehörende Kraftstoffpumpe nach dem Zweikammersystem zu
(US-PS 3 298 318). Auch bei dieser Kraftstoffpumpe trägt das untere Ende einer Rotorwelle zwei aufeinander
folgende Flügelräder, die in einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse untergebracht sind. Die Pumpenkammern
weisen über ihren Umfang bezüglich des Zentrums gleichbeabstandete Innenwände auf. Zwischen beiden Flügelrädern
ist in dem Gehäuse und mit diesem einstückig eine Zwischenwand mit einer Reihe gekrümmter Rippen ausgebildet,
die dazu dienen, den von dem unteren Flügelrad zu einer zentralen öffnung unterhalb des oberen Flügelrades geförderten
Kraftstoff zu führen. Jedes Flügelrad besteht aus einer unteren ebenen Grundfläche und einer oberen geneigten
.Deckfläche, die durch derart gekrümmte Flügel beabstandet sind, daß die zwischen den Flügeln und der Grundfläche
und der Deckfläche an jeder Stelle gebildeten Querschnitte annähernd konstant sind. Die Grundfläche
Jedes Flügelrades ist dabei mit einer zentrischen öffnung versehen, durch die der Kraftstoff in das Flügelrad einströmen
kann, wo er zwischen der oberen Fläche und der Grundfläche geführt wird;bis er an dem Außenumfang des
Flügelrads austritt. Die Flügel der Flügelräder sind dabei stets in einer Richtung gekrümmt.
Diese Kraftstoffpumpe nach dem Zweikainnersystem ist
verhältnismäßig aufwendig, da insbesondere die Flügelräder mit Deckfläche und Grundfläche und dazwischen
liegenden Flügeln nur schwer ausgeformt werden können.
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Der Aufwand 1st auch deswegen hoch, da ein einziges Flügelrad
in einer Pumpenkammer trotzdem noch nicht genügend Kraftstoff bei für alle in Frage kommenden Anwendungsfälle
ausreichenden Druck fördert .
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten
Kraftstoffpumpen eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei gegebenem Volumen
und gegebener Leistungsaufnahme des sie antreibenden Elektro motors möglichst leistungsfähig ist, d. h. eine verhältnismäßig
große Kraft stoffmenge bei relativ hohem Druck fördert.
Es soll damit genügen, die Kraftstoffpumpe als Einkammersystem auszubilden. Deswegen und auch wegen der Formgebung
der einzelnen Teile der Kraftstoffpumpe soll sich diese möglichst einfach und kostengünstig herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird für eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Gattung mit einer Pumpenkammer und einem in ihr
untergebrachten Flügelrad erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die. Flügel schwach S-förmig gekrümmt sind und daß die
Innenwand der Pumpenkammer entlang einem ersten Abschnitt zur Bildung eines gleichförmigen geringen Abstands zu der
Umhüllenden der Flügel und entlang einem sich an den ersten Abschnitt anschließenden, kürzeren zweiten Abschnitt zur
Bildung eines stetig bis mindestens zu dem Ausetrömtrichter
wachsenden Abstandes geformt ist.
Mit dieser Ausbildung wird eine hohe Fördermenge bei hohem Wirkungsgrad erreicht. Dies geschieht nach dem
angenommenen inneren WirkungsZusammenhang dadurch, daß
die zu pumpende Flüssigkeit nur über einen relativ kurzen Weg in der Pumpenkammer entlang der Innenwand umläuft,
bis sie in den Ausströmtrichter mit der Auslaßöffnung gelangt. Dazu kann ferner wesentlich beitragen, daß
auch in dem Abschnitt der Innenwand, in dem diese von der Umhüllenden der Flügel zurücktritt, die Erweiterung
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des zwischen der Umhüllenden und der Innenwand gebildeten
ringförmigen Raums nur verhältnismäßig schwach in einer noch im einzelnen anzugebenden Weise erfolgt.
In bevorzugter AusfUhrungsform weist die Kraftstoffpumpe das
Merkmal auf, daß der zweite, sich erweiternde Abschnitt der Innenwand stetig in eine Wand des in der Umlaufebene des
Flügelradsnangeordneten Ausströmtrichters übergeht, der
verhältnismäßig kurz ist. - Durch diese Ausbildung werden die Strömungsverluste weiter herabgesetzt.
Im einzelnen ist die Kraftstoffpumpe besonders zweckmäßig derart ausgebildet, daß sich der erste Abschnitt der Innenwand
über mehr als l80°, aber weniger als 270° erstreckt, daß der zweite Abschnitt der Innenwand einen Winkel von
mindestens 90°, aber weniger als 180° anschließt und daß der sich an den zweiten Abschnitt der Innenwand anschließende
Ausströmtrichter über weniger als 90° erstreckt.
Besonders vorteilhaft weist die Kraftstoffpumpe die Merkmale
auf , daß die Innenwand entlang dem ersten Abschnitt zylindrisch mit einem ersten Halbmesser geformt ist und
entlang dem zweiten Abschnitt ebenfalls zylindrisch mit einem zweiten, größeren Halbmesser ausgebildet ist und daß
der Krümmungsmittelpunkt des zweiten Abschnitts gegenüber
dem Krümmungsmittelpunkt des ersten Abschnitts so versetzt ist, daß der erste und der zweite Abschnitt der Innenwand
an einer Stelle ihres Umfangs stetig ohne Absatz ineinander übergehen. - Diese Ausbildung ist besonders fertigungsgünstig,
da die Pumpenkammer aus einfachen zylindrischen Abschnitten zusammengesetzt ist. Trotzdem ist die Förderleistung
groß, insbesondere bei einer derartigen Dimensionierung, daß der Krümmungsmittelpunkt bzw. die Krümmungsachse des zweiten Abschnitts gegenüber dem Krümmungsmittelpunkt
bzw. der Krümmungsachse des ersten Abschnitts um ein auf den kleineren Halbmesser bezogenes Maß zwischen 1 : 8
bis 1 : 12 versetzt ist. Fertigungstechnisch besonders
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zweckmäßig ist die Kraftstoffpumpe mit dem Merkmal ausgebildet, daß die Pumpenkammer auf einer Seite mit einem
eine Einlaßöffnung aufweisenden Deckel verschließbar ist, an den ein an einem Ende in den Ausströmtrichter hineinreichender
Zapfen mit einer gekrümmten Kante angeformt ist. Durch die gekrümmte Kante wird der Flüssigkeitsstrom aus
der Umfangrichtung,in der er in der Pumpenkammer strömt,
in axiale Richtung in die Auslaßöffnung verhältnismäßig verlustfrei umgeleitet. Dieser Zapfen, der von der Innenseite
des Deckels absteht, kann an Stelle einer in der Pumpenkammer versenkten Krümmung leicht ausgeformt werden .
Die Kraftstoffpumpe mit einem tubusförmigen Motorgehäuse
ist in der Ausbildung besonders herstellungsgünstig, da die mit dem Deckel verschließbare Pumpenkammer mit dem
Motorgehäuse einstückig ausgebildet ist. Die gesamte Kraftstoffpumpe kann derart aus lediglich vier leicht zusammensetzbaren
Teilen gebildet werden, nämlich dem Motorgehäuse mit der Pumpenkammer, dem die Einlaßöffnung aufweisenden
Deckel, dem Flügelrad und einem auf der entgegengesetzten Seite d.es Deckels auf das Motorgehäuse aufzusetzenden Verschlußdeckel
mit einem Druckstutzen, aus dem die geförderte Flüssigkeit heraustritt.
Schließlich ist es vorteilhaft, dad in dieser Kraftstoffpumpe
vorgesehene Flügelrad mit dem Merkmal auszustatten, daß aus einem die Flügel tragenden flanschförmigen Teil
des Flügelrades Löcher ausgespart sind. Die Löcher, die als nierenförmige Löcher oder als runde Löcher ausgebildet
sein können, ermöglichen es, den Flüssigkeitsdurcheatz weiter zu erhöhen, weil etwa im Zentrum eich bildende
Gasblasen, wenn die zu fördernde Flüssigkeit erwärmt wird, leichter entweichen können. Gleichzeitig tritt durch die
Löcher eine erheblicher Verminderung der Geräuschbildung ein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
mit sechs Figuren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Kraftstoffpumpe in einer Seitenansicht, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das tubusförmige Motorgehäuse
mit angeformter Pumpenkammer, Fig. 3 die Pumpenkammer in einer Draufsicht, Fig. 1J einen Deckel mit einem Ansaugstutzen,
Fig. 5 ein Flügelrad in einer Draufsicht und Fig. 6 das Flügelrad in einem Querschnitt.
In Fig. 1 ist das tubusförmige Motorgehäuse mit 1 bezeichnet. Das Motorgehäuse ist unten mit einem Deckel 3 mit einem
Ansaugstutzen 3 im wesentlichen abgeschlossen. Der Ansaugstutzen
weist um einen Abstandshalter ^ieine zentrale Öffnung
5 auf. Oben ist das tubusförmige Motorgehäuse durch einen Verschlußdeckel 6 abgeschlossen, von dem ein Druckstutzen
emporragt. An dem Deckel ist ferner ein elektrischer Anschluß stutzen 8 zu erkennen. - In Fig. 1 ist die Kraftstoffpumpe
in ihren normalen Einbaustellung dargestellt, wobei sich der Abstandshalter auf dem Boden eines Tanks abstützen kann.
Fig. 2 zeigt zum besseren Verständnis der erfindungswesentlichen Merkmale noch einen Längsschnitt durch das Motorgehäuse mit
der angeformten Pumpenkammer 9, die sich am untersten Teil des Motorgehäuses befindet. Die Pumpenkammer ist durch eine
Trennwand 10 von dem Raum 11 getrennt, der zur Aufnahme eines Elektromotors dient. In dem Raum 11 sind Rippen 12 erkennbar,
die zur Halterung des Stators des Elektromotors vorgesehen sind. - An der Trennwand 10 ist ein Lageransatz 13 mit einer
Öffnung 14 angeformt. Durch die Öffnung kann die Rotorwelle
des Elektromotors in die Pumpenkammer hineinreichen, wo an ihr das in Fig. 2 nicht dargestellte Flügelrad angebracht
wird. Das Innere der Pumpenkammer steht ferner über eine Auslaßöffnung 15 mit dem Raum 11 in Verbindung, durch den
die zu fördernde Flüssigkeit bis zu dem Druckstutzen 7 in Fig. 1 gedrückt wird.
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In Fig. 3 wird von unten in die Pumpenkammer 9 gesehen.
Im Zentrum der Pumpenkammer ist die öffnung I^ erkennbar,
durch die die Rotorwelle hindurchtreten kann. Konzentrisch um diese öffnung 14 ist mit dem Halbmesser 16 ein erster
zylindrischer Abschnitt der allgemein mit 17 bezeichneten Innenwand der Pumpenkammer angeordnet. Der erste Abschnitt
reicht entgegen dem Uhrzeigersinn von der ersten Stelle 19 zu der zweiten Stelle 20 an der Innenwand. Hieran schließt
sich entgegen dem Uhrzeigersinn der zweite Abschnitt der Innenwand an, der von der zweiten Stelle 20 bis zu der
dritten Stelle 22 verläuft. Der zweite zylindrische Abschnitt ist mit dem Radius 23 um den Mittelpunkt 24 angeordnet, der
gegenüber dem Mittelpunkt der zentralen öffnung I^ um den
Abstand 25 versetzt ist.
Ferner ist in Fig. 3 erkennbar, daß der zweite Abschnitt
der Innenwand entgegen dem Uhrzeigersinn über die dritte Stelle 22 hinaus zu einem Ausströmtrichter 26 verlängert
ist, und zwar bis zu demEnde 27 des Ausströmtrichters, wo dieser in die axial gerichtete Auslaßöffnung 28 mündet .
Zwischen der ersten Stelle 19 und einer vierten Stelle 29 bildet der erste Abschnitt der Innenwand zugleich eine
Wand des Ausströmtrichters 26, und zwar derart, daß sich der Querschnitt des Ausströmtrichters 26 von der ersten
Stelle 19 bis zu dem Ende 27 des Ausströmtrichters verjüngt.
In Fig. 3 ist schließlich mit einer unterbrochenen Linie die Umhüllende 30 des in Fig. 5 dargestellten Flügelrads
eingezeichnet, wobei die Darstellungsmaßstäbe in den einzelnen Figuren unterschiedlich sein können.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß zwischen der Umhüllenden 30 und der Innenwand im Verlaufe des ersten Abschnitts von
der· ersten Stelle 1$ biszu der zweiten Stelle 20 eine
ringförmiger Raum 31 mit kleinem konstanten Abstand
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Zwischen der Innenwand und der Umhüllenden gebildet wird,
während sich dieser Abstand des ringförmigen Raums zwischen der zweiten Stelle 20 und der dritten Stelle
allmählich und verhältnismäßig geringfügig bis zu dem Ausströmtrichter 26 erweitert.
In Fig. 1J ist der Deckel 2 in einem größeren Maßstab
dargestellt, bei dem zusätzlich zu der Darstellung in Fig. 1 im einzelnen der Zapfen 32 mit seiner gekrümmten
Kante 33 erkennbar 1st. Der Deckel wird beim Zusammenbau der Pumpe^ nach dem das Flügelrad in der Pumpenkammer auf
die durch die öffnung 14 hindurchreichende Rotorwelle
aufgesteckt ist, so an dem Motorgehäuse angebracht, daß die gerade Kante 34 des Zapfens an dem Ende 27 der Austrittsöffnung
unmittelbar anliegt. In diesem Fall führt die gekrümmte Kante allmählich aus der Umlaufrichtung
In die axiale Richtung.
In den Figuren 5 und 6 1st im einzelnen dae Flügelrad
dargestellt. Die Besonderheit dieses Flügelrads besteht einmal in der leicht S-förmigen Formgebung der Flügel,
wie im einzelnen aus der Zeichnung zu entnehmen 1st. Diese S-Porm weist zwei einander entgegen gerichtete
schwache Krümmungen auf. Die Flügel sind mit 35 bezeichnet. Die Enden der Flügel 36 liegen auf der Umhüllenden 30.
Ale weitere Besonderheit 6tB Flügelrad^ let in Fig. 5
erkennbar, dafe aus feinem fiänechförmlgen Teil 37 » der
die Flügel trägt, nierenförmige Löcher 3B ausgespart
sind. - Wie auch Flg. 6 zeigt ist das gesamte Flügelrad einstückig geformt, und zwar aus einem Kunststoff.
Durch daß Zusammenwirken mehrerer Merkmale hat die dargestellte Pumpe eine relativ hohe Pumpleistung bei
kleinem Einbauvolumen und geringer Energieaufnahme.
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Diese Merkmale bestehen In der Ausbildung der Flügel des
Flügelrads sowie in der Formgebung der Pumpenkammer, in der die Innenwand annähernd kreisförmig ausgebildet ist
und sich nur in einem schmalen Bereich zu einem verhältnismäßig kurzen Ausströmtrichter erweitert.
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Claims (1)
- Patentansprüchel.j Kraftstoffpumpe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem in einer Pumpenkammer angeordneten, elektromotorisch angetriebenen Flügelrad mit gekrümmten Flügeln, wobei zwischen der Innenwand der Pumpenkammer und einer die Enden der Flügel zylindrisch umhüllenden gedachten Fläche ein sich zumindest über einen Teil seines Umfangs erweiternder r.ingförmiger Raum gebildet wird, der in einen Ausströmtrichter mit einer axial gerichteten Auslaßöffnung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (35) schwach S-förmig gekrümmt sind und daß die Innenwand (17) der Pumpenkammer (9) entlang einem ersten Abschnitt (18) zur Bildung eines gleichförmigen geringen Abstandes zu der Umhüllenden (30) der Flügel und entlang einem sich an den ersten Abschnitt anschließenden, kürzeren, zweiten Abschnitt (21) zur Bildung eines stetig bis mindestens zu dem Ausströmtrichter (26) wachsenden Abstandes geformt ist.2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, sich erweiternde Abschnitt (2.1) der Innenwand (17) stetig in eine Wand des in der Umlaufebene des Flügelrads angeordneten Ausströmtrichters(26) übergeht, der verhältnismäßig kurz ist.3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Abschnitt (18) der Innenwand über mehr als l80°, aber weniger als 270° erstreckt, daß der zweite Abschnitt (21) der Innenwand einen Winkel von mindestens 90°, aber weniger als 180° einschließt und daß sich der an den zweiten Abschnitt der Innenwand anschließende Ausströmtrichter (26) über weniger als 90° erstreckt.909808/0028273A479h. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (17) entlang dem ersten Abschnitt (18) zylindrisch mit einem ersten Halbmesser (16) geformt ist und entlang dem zweiten Abschnitt (21) ebenfalls zylindrisch mit einem zweiten, größeren Halbmesser (23) ausge-' bildet ist und daß der Krümmungsmittelpunkt (21O des zweiten Abschnitts gegenüber dem Krümmungsmittelpunkt (der Öffnung I1J) des ersten Abschnitts so versetzt ist, daß der erste und der zweite Abschnitt der Innenwand an einer Stelle ( 20) ihres Umfangs stetig ohne Ansatz ineinander übergehen.5. Kraftstoffpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (9) auf einer Seite mit einem eine Einlaßöffnung(5) aufweisenden Deckel verschließbar ist, an den ein an einem Ende in den Ausströmtrichter (26) hineinreichender Zapfen (31I) mit einer gekrümmten Kante (33) angeformt ist.6. Kraftstoffpumpe mit einem tubusförmigen Motorgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Deckel (2) verschließbare Pumpenkammer (9) mit dem Motorgehäuse (l) einstückig ausgebildet ist.7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet s daß aus einem die Flügel (35) tragenden flanschförmigen Teil (37) des Flügelrads Löcher (38) ausgespart sind.909808/0028
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |