DE3335213A1

DE3335213A1 - Laufrad fuer kuehlwasserpumpen

Info

Publication number: DE3335213A1
Application number: DE19833335213
Authority: DE
Inventors: Ernst-Siegfried 5063 Overath Hartmann; Armin 5000 Köln Reske
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-11

Description

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Laufrad für Kühlwasserpumpen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für Kühlwasserpumpen für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

Derartige Pumpen sind bei PKW-Motoren allgemein bekannt. Sie werden insbesondere als Kühlwasserkreiselpumpe mit radialen Schaufeln vorgesehen. Um die je nach Anordnung der Brennkraftmaschine geforderte Förderhöhe und auch Fördermenge zu erzielen, kann die Antriebsdrehzahl der Pumpe erhöht werden. Aufgrund der üblicherweise vorhandenen geringen Baugröße ergeben sich aber infolge des kleinen Verhältnisses von Außen- zu Innendurchmesser relativ kurze Schaufeln mit sehr weiten Schaufelkanälen. Diese bedingen nur eine sehr schlechte Wasserführung im Laufrad. Dadurch kommt es zu starken Verwirbelungen mit der Folge eines schlechten Wirkungsgrades und Kavitationserscheinungen. Eine Erhöhung der Schaufelanzahl ist meist

aus gießtechnischen Gründen nicht möglich. Außerdem tritt eine starke Verengung am Laufradeintritt ein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlwasserpumpe vorzuschlagen, die eine Erhöhung der Förderhöhe und auch der Fördermenge erlaubt, ohne Wirkungsgradverschlechterungen hinzunehmen. Weiterhin sollen Kavitationserscheinungen vermieden werden.

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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Aufgrund der zunehmenden Schaufeldicke in Förderrichtung erreicht man eine bessere Wasserführung im Laufrad. Dadurch werden Verwirbelungen mit entsprechend schlechtem Wirkungsgrad und Kaviationserscheinungen vermieden ohne die Baugröße der Pumpe zu verändern.

Die Ausbildung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß aufgrund des Verhältnisses der Wassereintritts- zur Wasseraustrittsfläche gleichmäßige Strömungsverhältnisse erzielt werden, was sich auf einer Erhöhung des Wirkungsgrades niederschlägt.

Aufgrund der Ausbildung der Schaufeln ist es möglich, diese mit ebenen Leitflächen auszustatten. Dadurch wird trotz der verbesserten Wasserführung die Laufradherstellung und -bearbeitung wesentlich vereinfacht. Insbesondere tritt hierdurch das bei der mechanischen Bearbeitung bekannte Abbrechen der Schaufeln beim Überdrehen nicht mehr auf.

Durch die Weiterbildung nach den Ansprüchen 4 und 5 wird eine weitere Optimierung hinsichtlich Wirkungsgrad und Kavitationsvermeidung erzielt.

Eine mit allen erfindungsgemäßen Merkmalen ausgerüstetes Laufrad erzielt gegenüber bekannten Laufrädern mit gleicher Förderhöhe und gleicher Fördermenge einen wesentlich besseren Gesamtwirkungsgrad. Dadurch bedingt ist eine geringere Pumpenantriebs-leis.tung, welche sich in einer Kraftstoffersparung an der Brennkraftmaschine niederschlägt.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt ein Querschnitt durch eine an einer Brennkraftmaschine angebauten Wasserpumpe mit Antrieb; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Wasserpumpenlaufrad.

In Fig. 1 ist der Motorblock mit 1, die Kühlwasserpumpe mit 2 und deren Antriebsrad mit 3 bezeichnet. Das Antriebsrad 3 ist als Keilriemenscheibe ausgebildet.

Die Kühlwasserpumpe 2 selbst besteht aus dem Pumpengehäuse 4, der Antriebswelle 5 sowie dem Laufrad 6. Die Anordnung der Kühlwasserpumpe sowie deren Aufbau ist handelsüblich und'wird deshalb nicht weiter erläutert.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Flügelrad 6 dargestellt. Auf dem Flügelrad 6 sind auf dessen Umfang 9 Schaufeln 7 verteilt. Die Schaufeln weisen in Förderrichtung (Pfeil 8) eine zunehmende Schaufelbreite (Wanddicke) auf. Der zwischen Schaufelvorderseite 7.1 und Schaufelrückseite 7.2 eingeschlossene Winkel cC beträgt rund 14°. Die Schaufelspitzen aller Schaufeln 7 sind auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis angeordnet, an dem die verlängert gedachten Schaufelvorderseite 7.1 und Schaufelrückseite 7.2 als Tangenten anliegen. Die Schaufeln sind ebenfalls derart am Schaufelrad 6 angeordnet, daß das Verhältnis von Wassereintrittsfläche F, zu Wasseraustrittsfläche F„ etwa 1 ist.

Aufgrund dieser Anordnung konnte die Schaufelanzahl bei gleichbleibender Baugröße erhöht werden. Ebenfalls konnte der hydraulische Wirkungsgrad von rund 0,35 auf 0,45 und

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der Gesamtv/irkungsgrad von rund 0,15 auf 0,20 angehoben werden. Aufgrund der 30 %igen Wirkungsgradverbesserung konnte die Pumpenantriebsleistung um rund 0,4 Kilowatt gesenkt werden und damit rund 1 % Kraftstoffersparnis des mit der erfindungsgeraäßen Pumpe ausgerüsteten Motors erzielt werden.

Claims

Kiöckner-Humbcldt-Doufz AG

5000 Köln 80, den 28.09.1983 D 83/43 AE-ZPB BÜ/Hö

Patentansprü ehe

lJ Laufrad für eine Kühlwasserpumpe für Brennkraftmaschinen mit entgegen der Laufraddrehrichtung geneigt angeordneten Schaufeln,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelbreite in Förderrichtung (8) von innen nach außen zunimmt.
2. Laufrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wasserdur chtrittsf lache zwischen zwei benachbarten Schaufeln am Schaufelanfang (F,) gleich der Wasserdurchtrittsfläche am Schaufelende (F-) ist.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7) ebene Leitflächen aufweisen.
4. Laufrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren Enden der einzelnen Schaufeln auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis liegen, den die Verlängerung der Schaufelvorder-(7.1) und -rückseiten (7.2) als Tangenten berühren.
5. Laufrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Schaufelvorder-(7.1) und -rückseite (7.2) eingeschlossene Winkel</. = 12° bis 20°, bevorzugt 14° beträgt.