DE3424520A1 - Kraftstoffoerderpumpe - Google Patents

Description

Kraftstofförderpumpe

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstofförderpumpe, die insbesondere für leicht verdampfenden Kraftstoff verwendet vird und die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Eine Förderpumpe mit derartigen Merkmalen ist zum Beispiel aus der 1977 im Springer-Verlag erschienenen 13· Auflage des Buches "Die Pumpen',' Seite 279, bekannt. Bei dieser Pumpe ist das Entlüftungsloch in der Dichtfläche zwischen Anfang und Ende des Seitenkanals eine kreisrunde Bohrung. Die Austrittsöffnung ist relativ klein und erstreckt sich radial etwa über die innere Hälfte der Breite des Seitenkanals.

Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannte Förderpumpe nicht den Anforderungen genügt, wenn sie leicht verdampfenden Kraftstoff, z.B. Benzin, fördern soll und dieser Kraftstoff erwärmt ist. Es bildet sich dann so viel Gas im Kraftstoff, daß die nötige Fördermenge nicht erreicht wird und die Zeit vom Anlaufen der Pumpe bis zu dem Zeitpunkt, bis sie die Höchstmenge fördert, sehr lange dauert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstofförderpumpe, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß die Fördermenge bei höheren Temperaturen des Kraftstoffes vergrößert wird. Eine höhere Temperatur, wie sie der Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeugs annehmen kann, wäre z.B. eine Temperatur von 60 Grad Celsius.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Kraftstofförderpumpe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Austrittsöffnung zwei sich über einen endlichen Winkel erstreckende und sich in Umfangsrichtung aneinander anschließende Abschnitte mit radial unterschiedlichen

Breiten hat und sich außen mit dem schmäleren Abschnitt weiter in die Dichtfläche hineinerstreckt als innen. Mit einer derartigen Konstruktion läßt sich eine größere Fördermenge erzielen .

"Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Kraftstoff örderpumpe kann man den Unteransprüchen entnehmen. So enthalten die Unteransprüche 2 bis 5 Merkmale, die vorteilhafte Weiterbildungen der Form und Größe der Austrittsöffnung darstellen.

Bevorzugt wird eine Ausführung bei der gemäß Anspruch 6 das Entlüftungsloch ein Langloch ist, das in Umfangsrichtung eine größere Ausdehnung als in radialer Richtung hat. Auf eine günstige Lage des Entlüftungslochs ist in Anspruch 7 hingewiesen. Die Ansprüche 8 bis 10 beziehen sich auf das Vorhandensein und die Anordnung eines weiteren Entlüftungslochs. Durch die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 6 bis 10 wird die Menge geförderten Kraftstoffs weiter erhöht.

Die Ansprüche 11 bis 13 beziehen sich auf günstige Weiterbildungen in der Form der Pumpenkammer, die sich auf die Breite des Ringspaltes zwischen dem Laufrad und einer axialen Wand der Pumpenkammer auswirken. Die Verengung des Ringspalts trägt in besonderer Weise dazu bei, Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung und Gas durch die Entlüftungsöffnung bzw. durch die Entlüftungsöffnungen aus der Pumpenkammer hinauszudrängen.

Wichtig für den Wirkungsgrad ist auch, daß, wenn die Pumpenkammer aus zwei Teilen gebildet wird, diese Teile eine genaue und feste Lage zueinander einnehmen. Dies wird gemäß Anspruch 1^ in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß das eine Teil auf einer wenigstens abschnittsweise von einem Zentrierbund umgebenen Schulter des anderen Teils aufliegt und daß der Zentrierbund zur Schulter hin schräg ansteigende Klemmrippen aufweist. Diese Klemmrippen zentrieren das eine Teil am anderen

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in einer festen Lage. Besonders wichtig ist dies vor allem dann, venn das Laufrad im einen Teil gelagert ist und die axiale Wand der Pumpenkammer, die zur Abdichtung zwischen Beginn und Ende des Seitenkansls auch einen Bereich aufweist, in dem die Breite des Ringspaltes zwischen Laufrad und der axialen "Wand praktisch null ist, sich am andern Teil befindet. Durch die genaue Zentrierung der beiden Teile aneinander kann die Breite des Ringspaltes überall definiert gehalten werden.

Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der der Querschnitt des einen Seitenkanals ein Kreisabschnitt ist und vorzugsweise das Verhältnis von Länge der Sehne zur Höhe des Kreisabschnittes etwa 0,3 beträgt.

Vorteilhaft ist auch, wenn gemäß Anspruch 16 und den Weiterbildungen aus den Ansprüchen 17 bis 19 die Flügel des Laufrads am an einer Nabe des Laufrads befestigten Ende durch eine Materialanhäufung verstärkt sind. Zweckmäßigerweise macht man bei einem Teil der Flügel die Materialanhäufung größer als bei einem anderen Teil. Hinter den größeren Materialanhäufungen können sich nämlich Auswerfer des Spritzworkzeugs befinden.

Vorzugsweise wird man die die Pumpenkammer bildenden Teile aus einem duroplastischen und das Laufrad aus einem thermoplastischen Kunststoff formen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Merkmale aus den Unteransprüchen 1^ und 15 bzw. die Merkmale aus den Unteransprüchen 16 bis 19 jeweils auch unabhängig von Merkmalen aus den anderen Patentansprüchen mit Vorteil an eine Kraftstofförderpumpe verwendet werden können.

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Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffförderpumpe ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen soll die Erfindung nun näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die aus einem Oberteil und einem Unterteil aufgebaute Pumpenkammer, wobei die beiden Teile axial voneinander beabstandet gezeichnet sind,

Fig. 2 eine Tmienaiusicht dos Puinpenuntertcii] s in axialer Richtung,

Fig. 3 eine Innenansicht des Pumpenoberteils in axialer Richtung,

Fig. h eine Außenansicht des Pumpenoberteils in axialer Richtung,

Fig. 5 einen axialen Schnitt durch das Laufrad und

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Laufrad in Richtung des Pfeiles VI aus Fig. 5·

Das zusammen mit einem Pumpenoberteil 11 eine Pumpenkammer 12 bildende Pumpenunterteil 10 ist topfförmig ausgebildet. Im Boden 13 weist es im Abstand zu seiner Mittelachse 1k, die auch die Mittelachse der Pumpenkammer 12 und des Pumpenoberteils 11 ist, eine kreisrunde Eintrittsöffnung 15 für das Fördermedium auf. Von der Eintrittsöffnung 15 geht ein ringförmiger Seitenkanal 16 aus, der in den Boden 13 eingelassen ist und dessen Querschnitt nahezu überall ein Kreisabschnitt ist. Letzteres ist besonders deutlich in Fig. 1 zu erkennen. Das Verhältnis

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der Länge der Sehne zur Höhe des Kreisabschnitts, also das Verhältnis von der Breite zur Tiefe des Seitenkanals 16, beträgt etwa 0,3. Die Breite des Seitenkanals λ 6 entspricht dem Durchmesser der Eintriffsöffnung 15.

Der Seitenkanal 16 erstreckt sich ausgehend von der Mitte der Eintrittsöffnung 15 etwa über einen Winkel von 315 Grad. Kurz vor seinem Ende 18 befindet sich in ihm ein Entlüfungsloch 17, das durch den Boden 13 hindurchgeht.

Zwischen dem Ende 18 des Seitenkanals 16 und der Eintrittsöffnung 15 liegt auf demselben Niveau wie ein axialer Anlaufring 19 für das Laufrad eine Dichtfläche 20.

Im Mantel 25 des topfförmigen Pumpenunterteils 10 befindet sich umlaufend eine Stufe 26, so daß axial hintereinander zwei Bereiche 27 und 28 des Mantels 25 entstanden sind. Der Bereich 27 begrenzt die Pumpenkammer 12 in radialer Richtung und bestimmt durch seinen Innenradius in bestimmten Winkelbereichen den Radius der Pumpenkammer in diesen. Wie man aus Fig. 2 leicht erkennt, ist der Radius der Pumpenkammer 12 im Bereich der Dichtfläche 20 am kleinsten. Der Innenradius des dortigen Abschnitts 29 des Bereichs 27 ist um ein geringes größer als der Radius des Laufrades. Am Ende 18 des Seitenkanals 16 schließt sich an den Abschnitt 29 ein sich etwa über einen Winkel von 30 Grad erstreckender Abschnitt 30 an, dessen Innenradius etwas größer ist als der des Abschnitts 29· Den übrigen Wirikelbereich nimmt ein Abschnitt 31 mit noch größerem Innenradius ein. Da der Innenradius des Abschnitts 29 etwa dem Radius des Laufrads entspricht, erkennt man, daß zwischen den Abschnitten 31 und 30 und dem Laufrad ein Ringspalt vorhanden ist, wenn sich das Laufrad in der Pumpenkammer 12 befindet. Man sieht ,daß die Breite des Ringspalts am Abschnitt 30 etwa ein Drittel der Breite am Abschnitt 31 beträgt.

Die Stufe 26 dient als Auflageschulter für das Pumpenoberteil 11. Der Bereich 28 des Mantels 25 bildet für das Pumpenoberteil 11 einen Zentrierbund. TJm eine genaue Zentrierung ohne Spiel zu erhalten, weist der Zentrierbund 28 zur Auflageschulter 26 hin schräg ansteigende Klemmrippen 32 auf.

Das Pumpenoberteil 11 ist im wesentlichen eine Scheibe, an die an der der Pumpenkammer 12 abgewandten Seite ein Kragen 35 mit einzelnen Zentrierzapfen 36 angeformt ist. Auf dem Kragen 35 kann das Gehäuse eines das Laufrad antreibenden Elektromotors aufgesetzt werden.

Auf der Innenseite ist in das Pumpenoberteil 11 ein Seitenkanal 4 0 eingelassen, der in seinen axialen und radialen Abmessungen mit den entsprechenden Abmessungen des Seitenkanals 16 im Winkelbereich des Abschnitts 31 des Mantels 25 übereinstimmt. Der Seitenkanal 40 beginnt axial über der Eintrittsöffnung 15 und erstreckt sich über einen Winkel von etwa 270 Grad. An ihn schließt sich eine Austrittsöffnung 4i für das Fördermedium an, die sich aus zwei Abschnitten 42 und 43 zusammensetzt und sich insgesamt über einen Winkel von 45 Grad erstreckt. Der unmittelbar dem Seitenkanal 40 folgende Abschnitt 42 entspricht in seiner radialen Breite der Breite des Seitenkanals 40 und erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 25 Grad. Sein Innen- und Außendurchmesser stimmt mit demjenigen des Seitenkanals 4o überein.

An den Abschnitt 42 der Austrittsöffnung 4i schließt sich der schmälere Abschnitt 43 an, dessen Außendurchmesser mit dem des Abschnitts 42 übereinstimmt, der jedoch radial nur halb so breit wie der Abschnitt 42 ist. In Umfangsrichtung erstreckt sich der Abschnitt 43 der Austrittsöffnung 4i über einen Winkel von etwa 20 Grad. Zwischen dem Anfang 44 des Seitenkanals 40 und der Austrittsöffnung 4i befindet sich ähnlich wie beim Pumpenunterteil 10 eine Dichtfläche 45. Die Dichtfläche 45 liegt niveaumäßig etwas höher als der axiale Anschlagring 46 für das Laufrad, damit die Flügel des Laufrads nicht gegen sie stoßen.

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In der Dichtfläche 45 befindet sich ein Langloch 47, das wie das Loch 17 im Pumpenunterteil 10 als Entlüftungsloch für die Pumperikammer 12 dient. Das Langloch liegt so, daß es sich mit seiner größeren Ausdehnung in Umfangsrichtung erstreckt. In radialer Richtung ist es etwa halb so breit wie der Seitenkanal 40 bzw. der Abschnitt 42 der Austrittsöffnung 4i. Es befindet sich außerdem, radial gesehen, ganz innerhalb des Abschnitts 43 der Austrittsöffnung 4i , beginnt dort, wo der Abschnitt 43 endet und erstreckt von diesem weg in die Dichtfläche 45 hinein.

Anhand der Figuren 2 und 4 erkennt man besonders leicht, daß, axial betrachtet, sich das Entlüftungsloch 17 im Pumpenunterteil 10 in der Nähe des Entlüftungslochs 47 im Pumpenoberteil 11 und etwa am Ende des schmalen Bereichs 43 der Austrittsöffnung 4l befindet.

Das Pumpenoberteil 11 weist eine zentrale Bohrung 50 auf, durch die hindurch eine nicht näher dargestellte Antriebswelle des erwähnten Elektromotors in die Pumpenkammer 12 hineinragt und dort verdrehsicher ein Laufrad lagert. Dieses ist näher in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Das Laufrad 60 besitzt eine Nabe 61 und insgesamt 18 Flügel 62, die gleichmäßig über den Umfang der Nabe verteilt radial abstehend an diese angeformt sind. Und zwar sind die Flügel 62 an einen Außenring 63 der Nabe 61 angeformt, der beidseitig in axialer Richtung über den inneren Bereich der Nabe 61 vorsteht. Wie man aus Fig. 5 erkennen kann, fluchten die Flügel 62 auf der einen Seite mit der axialen Stirnseite des Rings 63, während sie auf der anderen Seite geringfügig gegen die entsprechende Stirnseite des Rings 63 zurückgesetzt sind. Im Betrieb kann der Ring 63 des Laufrads an den Ring 19 des Pumpenunterteils 10 bzw. den Ring 46 des Pumpenoberteils 11 anschlagen. Die Zurücksetzung der Flügel 62 gegenüber dem Ring 63 auf der einen Seite verhindert, daß die Flügel gegen die auf gleichem Niveau wie der Ring 19 liegende Dichtfläche 20 des Pumpenunterteils 10 stoßen

können. AuT der anderen Seite ist der Versatz zwischen dem Riiif; 6'] und den Flügeln 62 niclit nötig, da die Dichtfläche» k$ des Pumpenoberteils 11 hoher liegt als der Ring ^6.

Vie die Fig. 6 deutlich zeigt, sind die Flügel 62 des Laufrades 60 an ihrem an der Nabe 6i befestigten Ende durch eine Materialanhäufung 6k bzw. 65 verstärkt. Diese Materialanhäufungen sind, von einem Flügel 62 aus gesehen, nach außen gewölbt. Die Mat eri al anhäuf ung 65 jedes dritten Flügels ist größer als die Materialanhäufung 6k der beiden folgenden Flügel 62. An den größeren Materialanhäufungen 65 kann ein Auswerfer des Spritzwerkzeugs angreifen, so daß das Laufrad ohne Beschädigung aus dem Spritzwerkzeug entfernt werden kann.

Das Laufrad 60 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Das Pumpenuiiterteil 10 und das Pumpenoberteil 11 dagegen bestehen aus einem duroplastischen Kunststoff. Ein derartiger Kunststoff eignet sich gut für eine maßgenaue Herstellung der Pumpenkammerteile. Andererseits wird durch die !Combination eines duroplastischen und eines thermoplastischen Kunststoffs die Geräuschentwicklung gering gehalten und eine längere Lebendauer erreicht.

Claims (20)

1. SWF-Spezial fabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH 3 424520 7120 Bietigheim-Bissingen

   PAL/A 12 820

   Nickel/Tü 13.6.1984

   Kraftstofförderpumpe

   Patentansprüche:

   1J Kraftstofförderpumpe, insbesondere für leicht verdampfenden Kraftstoff, mit einer Eintrittsöffnung (15) in eine Pumpen-',, kammer (12), mit einem Laufrad (6θ) in der Pumpenkammer (12) "und mit einem Seitenkanal (4θ), an dessen Ende sich eine Austritt soff nung (4i) befindet, die vom Anfang (44) des Seitenkanals (4o) durch eine Dichtfläche (45) mit einem Entlüftungsloch (47) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (4i) zwei sich über einen endlichen Winkel erstreckende und sich in Umfangsrichtung aneinander anschließende Bereiche (42,43) mit radial unterschiedlichen Breiten hat und sich außen mit dem schmäleren Bereich (43) weiter in die Dichtfläche (45) hineinerstreckt als innen.
2. 2. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Austrittsöffnung (4i) außen über einen Winkel von etwa 45 Grad erstreckt.
3. 3. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Austrittsöffnung (4i) innen etwa über einen halb so großen Winkel wie außen erstreckt.
4. h. Kraf'tsto ['förderpumpe; nach einem der Ansprüche 1 bis 'j, dadurch p;ckeiiiizei chnot, daß der sclinia.1 ο Bereich C* 3) dor Austritt so ff iiung (^l ) etwa halb so breit wie der breite Bereich (k2) ist.
5. 5. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (4l) in ihrem breiten Bereich (42 ) wenigstens annähernd so breit wie der Seitenkanal (4θ) ist.
6. 6. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsloch (47) ein Langloch ist, das in Umfangsrichtung eine größere Ausdehnung als in radialer Richtung hat.
7. 7. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das radial innen liegende Entlüftungsloch (47) in Umfangsrichtung etwa dort beginnt, wo der schmälere Bereich (43) der Austrittsöffnung (41) endet.
8. 8. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sich,axial betrachtet, wenigstens in der Nähe des Entlüftungslochs (^7) auf der anderen Seite des Laufrads (60) ein weiteres Entlüftungsloch (17) befindet.
9. 9. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das weitere Entlüftungsloch (17) wenigstens annähernd am Ende des schmalen Bereichs (^3) der Austrittsöffnung (41) befindet.
10. 10. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß sich Eintritts- und Austrittsöffnung (15» kl) auf gegenüberliegenden Seiten des Laufrads (60) befinden, daß auf beiden Seiten des Laufrads (60) ein Seitenkanal (i6, 4o) vorhanden ist und daß der eine Seitenkanal (16) von der Eintrittsöffnung (15) ausgeht und sich soweit erstreckt, daß die weitere Entlüftungsbohrung (17) in ihm liegt.

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11. 11. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zvischen dem Laufrad (60) und einer axialen Wand (25) der Pumpenkammer (12) in einem Abschnitt (30) vor einem Abschnitt (29)» in dem der Radius der Pumpenkammer (12) etwa dem Radius des Laufrads (6o) entspricht, enger ist als sonst.
12. 12. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringspalt in dem Abschnitt (30) etwa ein Drittel der sonstigen Breite beträgt.
13. 13· Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der engere Abschnitt (30) bis zum
    Ende des eingangsseitigen Seitenkanals(16) und vorzugsweise
    über einen Winkel von etwa 30 Grad erstreckt.
14. 14. Kraftstofförderpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (12) im wesentlichen von zwei Teilen (1O,11) gebildet wird, von denen das eine Teil (11) auf einer wenigstens abschnittsweise von einem Zentrierbund (28) umgebenen Schulter (26) des anderen Teils (1O) aufliegt, und daß der Zentrierbund (28) zur Schulter (26) hin schräg ansteigende Klemmrippen (32) aufweist.
15. 15. Kraftstofförderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt mindestens eines Seitenkanals (i6,4o) ein Kreisabschnitt ist und vorzugsweise das Verhältnis von Länge der Sehne zur Höhe des Kreisabschnitts etwa 0,3 beträgt.
16. 16. Kraftstofförderpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel

    (62) des Laufrads (60) an ihrem an einer Nabe (61) des Laufrads (60) befestigten Ende durch eine Materialanhäufung (6*1, 65) verstärkt sind.

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17. 17· Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialanhäufung (6k,65), von einem Flügel (62) aus gesehen, nach außen gewölbt ist.
18. 18. Kraf tstof förderpumpe nach Anspruch λ 6 oder 17, dadux-ch gekennzeichnet, daß bei einem Teil der Flügel (62) die Materialanhäufung (65) größer ist als bei einem anderen Teil.
19. 19· Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Flügeln(62) mit einer größeren Materialanhäufung (65) jeweils die gleiche Anzahl von
    Flügeln (62) mit einer geringeren Materialanhäufung (6k) befindet.
20. 20. Kraftstofförderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpenkammer (12) bildenden Teile (10,11) aus einem duroplastischen und das
    Laufrad (60) aus einem thermoplastischen Kunststoff geformt
    sind.