DE3705526A1

DE3705526A1 - Kreiselpumpe fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3705526A1
Application number: DE19873705526
Authority: DE
Inventors: Franco Martinis
Original assignee: Gilardini SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1987-08-27
Also published as: BR8701131A; GB8703898D0; ES2005859A6; IT8667144A1; IT8667144A0; SE8700769D0; FR2594897A1; IT1187933B; SE8700769L; SE463931B; GB2187232B; GB2187232A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe für Flüssigkeiten, insbesondere für die Förderung von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen.

Derartige, im Handel erhältliche Pumpen umfassen einen Rotor mit Schaufeln, von einem Gleichstrommotor angetrieben. Die Pumpen sind außerhalb oder innerhalb des Kraftstoffbehälters in den Kraftstoffkreislauf geschaltet.

Solche Pumpen haben zahlreiche Nachteile. Insbesondere hat der Schaufelrotor einen geringen Wirkungsgrad, da die Strömung des Kraftstoffes Turbulenz erzeugt, und da er radialen Belastungen ausgesetzt ist, die ungleichförmig auftreten. Der Schaufelrotor ist ferner von relativ komplexer Gestalt und teuer in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe für Flüssigkeiten zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht hat. Sie soll demgemäß einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Lebensdauer, einen einfachen Aufbau und geringe Herstellungskosten haben.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Pumpe gemäß der Erfindung in Seitenansicht.

Die Fig. 2 und 3 sind Schnittansichten gemäß der Schnittlinien II-II bzw. III-III.

Die in Fig. 1 dargestellte Motor-Pumpen-Einheit 1 dient dem Fördern von Flüssigkeit, insbesondere von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen. Sie umfaßt einen Elektromotor 2, dessen Gehäuse an eine Kreiselpumpe 3 angeflanscht ist. Die Kreiselpumpe 3 ist entsprechend der Erfindung gestaltet. Sie hat einen Rotor 4 aus Kunststoff. Ein zentrales Teil 5 des Rotors ist in einer zylindrischen Kammer 6 untergebracht, die ihrerseits durch einen oberen und einen unteren Deckel 7 und 8 sowie durch einen Umfangsring 11 begrenzt ist. Das Gehäuse des Motors 2 ist durch Schrauben 12 an den unteren Deckel 7 angeschraubt, der eine axiale Durchgangsbohrung 13 hat. Durch diese Bohrung 13 ist der Wellenzapfen 14 des Motors 2 hindurchgeführt. Die Bohrung 13 hat einen oberen Abschnitt 15 von sechseckigem Querschnitt (siehe Fig. 3) sowie einen unteren Abschnitt 16 von kreiszylindrischer Gestalt. Wellenzapfen 14 ist ebenfalls kreiszylindrisch und befindet sich daher in Kontakt mit den Zwischenbereichen der genannten Flächen, die den Abschnitt 15 bilden. Dieser Kontakt hat eine niedrige Drehreibung zufolge und erlaubt das Zentrieren des Wellenzapfens 14 ohne jegliche sonstigen Lager. Rotor 4 ist zylindrisch und zum Wellenzapfen 14, der ihn antreibt, koaxial. Die Drehzahl beträgt beispielsweise 6000 Upm. Rotor 4 hat einen oberen Teil 17 innerhalb des Abschnittes 16 (in welchem die Kuppelverbindung zwischen Teil 17 und dem freien Ende des Wellenzapfens 14 gebildet ist). Der zentrale Teil 5 ist im Durchmesser größer als derjenige von Teil 17. Ein unterer Teil 18 des Durchmessers ist geringer als jener von Teil 5.

Die Deckel 7 und 8, der Ring 11 sowie der Rotor 4 bestehen aus Kunststoff. Insbesondere Deckel 8 und Ring 11 sind aus einem einzigen Stück geformt. Deckel 8 umfaßt eine Platte 21, von dessen Umfangsrändern aus sich Ring 11 nach oben erstreckt, der seinerseits an Deckel 7 befestigt ist. Platte 21 hat eine Zentralbohrung 22; an das untere Ende dieser Bohrung ist eine Hülse 23 angeschlossen, die den unteren Teil 14 des Rotors 4 aufnimmt. Das freie Ende der Buchse 23 bildet eine Eingangsöffnung 19 für den Kraftstoff; hier ist auch ein Filter 24 eingebaut. Die Einheit 1 ist am besten innerhalb eines Kraftstoffbehälters eingebaut, und zwar nahe bei dessen Boden 25 - in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.

Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennt, weist Rotor 4, genauer gesagt dessen Teile 5 und 18, eine Axialbohrung 26 auf. Diese ist unten offen. In Teil 5 gehen von dieser Zentralbohrung 26 sechs radiale Durchgangsbohrungen 27 aus. Der Durchmesser von Teil 5 ist geringer als der Innendurchmesser der Kammer 6, so daß in Kammer 6 zwischen Teil 5 und Ring 11 ein Ringspalt 28 verbleibt. Zwischen der oberen Fläche des Teiles 5 des Rotors 4 und der unteren Fläche des Deckels 7 sowie zwischen der unteren Fläche von Teil 5 und der oberen Fläche von Platte 21 des Deckels 8 ist ein entsprechender Spalt, der nicht kleiner als 0,2 mm sein sollte, so daß aufgrund der Viskosität des Kraftstoffes keine Reibung auftritt, was ja den Wirkungsgrad der Pumpe 3 verringern würde. In der oberen Fläche von Platte 21 im Bereich der Kante der Bohrung 22 ist ein Sitz für ein Axiallager 31 gebildet, das Teil 5 des Rotors 4 trägt. Der Abstand zwischen dem unteren Teil 18 des Rotors 4 und der Zentralbohrung 2 der Buchse 23 sollte nicht größer als 0,1 mm sein, um eine genügend gute Dichtwirkung des Ringraumes 28 zu erzielen.

Weiterhin erkennt man aus den Fig. 1 und 2 eine Auslaßöffnung 32, die radial zur Kammer 6 in Pumpe 3 verläuft. Öffnung 32 ist in einem ersten hohlen Abschnitt 33 vorgesehen, der sich seinerseits in einem radialen Teil 43 des Deckels 8 befindet, und oben durch einen Teil 44 von Deckel 7 abgeschlossen. Ein zweiter hohler Abschnitt 34 ist von einer Hülse 45 des Deckels 8 gebildet, koaxial mit Teil 43. Auslaßöffnung 32 ist gestaltet und angeordnet zum Anschluß an Buchse 45 eines Schlauches, der hier nicht dargestellt ist, und der der Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine (einem Benzinmotor oder dergleichen) dient. Mit der Auslaßöffnung 32 arbeitet eine Membran 35 zusammen, deren Stärke in dargestellter Weise abnimmt. Membran 35 erstreckt sich vom Ringraum 28 aus zum Inneren der Auslaßöffnung 32 hin. Diese ist in einem Anfangsbereich des Abschnittes 33 in zwei Kanäle unterteilt. In Deckel 7 hinter Membran 35 befindet sich eine äußere Belüftungsbohrung 60 von kleinem Durchmesser, beispielsweise 1 mm. Pumpe 3 ist eine Zentrifugalpumpe, da während des Betriebes der Umlauf des Rotors 4 ein Fördern von Flüssigkeit von den Bohrungen 27 aus durch den Ringraum 28 bewirkt, von wo aus der Kraftstoff durch die Öffnung 32 zum Motor hin fließt. Die Strömung durch die Bohrungen 27 nach außen führt hierin zu einem Unterdruck, der seinerseits dazu führt, daß der durch die Einlaßöffnung 19 eintretende Kraftstoff die Bohrungen 27 eingezogen wird und zur Bohrung 26 gelangt. Pumpe 3 vermag zu arbeiten mit dem sowohl in der einen als auch in der anderen Drehrichtung umlaufenden Rotor 4. Membran 35 erlaubt ein selbst ansaugendes Arbeiten der Pumpe 3; ist in Kammer 6 Luft enthalten, so wird diese zur Auslaßöffnung 32 und noch schneller durch die Bohrung 60 hin nach außen gefördert, da Membran 35 die Strömung von Luft um den Ringraum 28 herum absperrt.

Aus der vorausgegangenen Beschreibung gehen die sich aus der Erfindung ergebenden Vorzüge der Pumpe klar hervor.

Die Pumpe 3 bedarf u. a. keiner genauer Toleranzen und läßt sich aus Kunststoff fertigen. Rotor 4 unterliegt keinen Radialkräften, da rund um Teil 5 ein Kraftstoffring vorliegt. Auch treten keine Axialkräfte auf, da Rotor 4 zufolge der zwischen der Unterseite und der Oberseite von Teil 5 vorhandenen Flüssigkeit selbstzentrierend ist. Pumpe 3 ist selbstansaugend und selbstentleerend, hauptsächlich dank der Membran 35, die es erlaubt, daß jegliche eingezogene Luft, z. B. bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges und bei geringem Kraftstoffniveau im Tank, ausgetrieben wird. Bei Normalbetrieb der Pumpe herrscht laminare Strömung des Kraftstoffes in Ringraum 28 zur Auslaßöffnung 32, im Gegensatz zur turbulenten Strömung, die bei Pumpen mit Schaufelrotoren stattfindet. Hierdurch läßt sich der Wirkungsgrad der Pumpe erheblich steigern. Die in Ringraum 28 vorhandene Flüssigkeit, die durch Teil 16 in Teil 15 der Bohrung 13 gelangt, führt ferner zu einer Kühlung des Wellenzapfens 14 des Rotors 2. Es versteht sich, daß die hier dargestellte und beschriebene Pumpe zahlreiche Abwandlungen erfahren kann, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung dabei verlassen wird.

Insbesondere kann Auslaßöffnung 32 aus Kammer 6 radial, tangential oder in irgendeiner Weise nach der Seite hin verlaufen. Der Elektromotor 2 kann ein Gleichstrommotor, aber auch von anderer Bauart sein. Die Kupplung zwischen Wellenzapfen 14 und Rotor 4 kann anders gewählt werden als hier dargestellt. Gleiches gilt für die Gestaltung und Anordnung von Rotor 4, solange das Grundprinzip beibehalten wird, daß wenigstens eine Bohrung sowie radiale Kanäle 27 vorgesehen sind. Der Durchmesser der einzelnen Radialbohrung 27 kann progressiv nach außen, d. h. zum Umfang des Rotors 4 hin ansteigen ,beispielsweise ausgehend von 2,5 mm innen bis 3,5 mm am Umfang, um eine Steigerung der nach außen zum Ringraum 28 strömenden Flüssigkeit zu vermeiden, was seinerseits zu Turbulenzen führen könnte; außerdem wird ein Druckabfall in der Pumpe hierdurch verringert. Pumpe 3 kann in den Tank selbst eingebaut werden (und damit eintauchen in den Kraftstoff), oder sich außerhalb des Kraftstoffbehälters befinden, vorausgesetzt, sie befindet sich unterhalb des Spiegels des Kraftstoffs im Behälter. Schließlich kann Pumpe 3 irgendeine Flüssigkeit fördern. Sie kann somit auch für die Förderung irgendeines Kraftstoffes Anwendung finden (Benzin, Dieselöl, Alkohol usw.).

Claims

1. Kreiselpumpe (3) für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine im wesentlichen zylindrische Kammer (6) umfaßt, in welcher ein erstes Teil (5) eines im wesentlichen zylindrischen Rotors (4) angeordnet ist, der von einem Motor (2) angetrieben ist, daß der Rotor (4) ein zweites Teil (18) aufweist, das eine Axialbohrung (26) hat, die an ihrem unteren Ende mit einem Flüssigkeitsbehälter kommuniziert und sich mit ihrem oberen Ende bis zum ersten Teil (5) hin erstreckt, wo sie mit wenigstens einer Radialbohrung (27) kommuniziert, die im ersten Teil (5) eingeformt ist und die in der Kammer (6) mündet, und daß die Kammer (6) eine Auslaßöffnung (32) hat.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (6) von einem Gehäuse (7, 8, 11) der Pumpe begrenzt ist, daß ein Ringraum (28) zwischen dem Gehäuse (7, 8, 11) und dem ersten Teil (5) des Rotors (4) definiert ist, daß sich die Auslaßöffnung (32) von dem Ringraum (28) aus erstreckt, und daß zwischen der oberen und der unteren Fläche des ersten Teiles (5) des Rotors (4) und den Flächen des Gehäuses (7, 8) derartige Zwischenräume gebildet sind, daß keine nennenswerten Reibungskräfte aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit auftreten.,

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuseteil (8) eine Platte (21) mit einer zentralen Durchgangsbohrung (22) umfaßt, von deren äußerer Kante aus sich eine Hülse (23) nach unten erstreckt, und daß die Hülse (23) eine Einlaßöffnung (19) bildet und den zweiten Teil (18) des Rotors in ihrem Inneren aufnimmt.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen dem zweiten Teil (18) des Rotors innerhalb der zentralen Durchgangsbohrung (32) derart bemessen ist, daß kein nennenswerter Dichtungsverlust des Ringraumes (28) entsteht.

5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oberen Fläche der Platte (21) rund um die Zentralbohrung (22) ein Sitz für ein Drucklager (31) gebildet ist, das den ersten Teil (5) des Rotors (4) trägt.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kammer (6) und entsprechend der Auslaßöffnung (32) eine Membran (35) vorgesehen ist, die sich vom Ringraum (28) aus in das Innere der Auslaßöffnung (32) hinein erstreckt.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) ein Elektromotor ist.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) eine Ausgangswelle (14) hat, die an den Rotor (4) angekoppelt ist.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuseteil (7) eine Axialbohrung (13) hat, durch die der Wellenzapfen (14) hindurchgeführt ist und die einen Abschnitt (15) von sechseckigem Querschnitt hat.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das erste Teil (5) des Rotors sechs gleichmäßig verteilte Radialbohrungen (27) eingeformt sind.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (27) einen zum Umfang des Rotors (4) progressiv ansteigenden Querschnitt aufweisen.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Kunststoff besteht.

13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine ist.

14. Pumpeneinheit (1), dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Elektromotor (2) und eine Kreiselpumpe (3) gemäß den vorausgegangenen Ansprüchen umfaßt.