DE4022467C3 - Förderaggregat, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Förderaggregat, ins­ besondere zum Fördern von Kraftstoff, mit einem elektri­ schen Antriebsmotor und einer mit dieser gekuppelten Pumpeneinheit, die aus einem ersten Gehäuseteil mit einem ersten ringsektorförmigen, in eine axiale Einlaß­ öffnung mündenden Förderkanal und einem zweiten Gehäuse­ teil mit einem zweiten ringsektorförmigen, in eine axiale Auslaßöffnung mündenden Förderkanal gleichen Durchmessers wie der erste und einer zentralen Durch­ trittsöffnung für die Antriebswelle des Antriebsmotors besteht sowie aus einem mit der Antriebswelle in Wirk­ verbindung stehenden, zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordneten Pumpenrad mit einer Vielzahl von zahnarti­ gen, im Umfangsbereich angeordneten Schaufeln, die mit den kreisringförmigen Förderkanälen zusammenwirken.

Es sind bereits Förderaggregate dieser Gattung bekannt (DE-OS 33 13 950), die zum Fördern von Kraftstoff mit niedrigem Druck verwendet werden.

Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 23 36 307 bekannt, die Stirndeckel einer Pumpeneinheit aus einem reibungsmindernden Werkstoff, wie z. B. Kunstkohle, herzustellen.

Aus der VDI-Richtlinie 2541 "Gleitlager aus thermoplastischen Kunststoffen", Druck 10/1975, ist es bekannt, bei bestimmten Materialpaarungen der aneinander gleitenden Bauteile diesen in ihren Gleitbereichen eine rauhe Struktur zu geben.

Zur Erzielung eines höheren Nenndrucks bei einem mög­ lichst hohen Wirkungsgrad, wie er beispielsweise in Kraftstoffeinspritzsystemen benötigt wird, ist es erforder­ lich, die Axialspalte zwischen dem Pumpenrad und den Ge­ häuseteilen möglichst klein auszubilden. Angestrebt sind Axialspalte von insgesamt 3/100 mm. Derartige Pum­ peneinheiten lassen sich daher nicht aus thermoplasti­ schen oder duroplastischen Kunststoffen herstellen, da diese Kunststoffe in Verbindung mit Kraftstoff zum Auf­ quellen neigen und mithin bereits nach wenigen Stunden das aufgequollene Pumpenrad zwischen den Gehäuseteilen blockieren würde, vielmehr wird Aluminium verwendet, das im Spritzgußverfahren verarbeitet werden kann. Nach­ teilig und stark verteuernd sind jedoch die bei diesem Material unumgänglichen Nachbearbeitungsmaßnahmen, näm­ lich das Eloxieren oder Hartcoatieren der Teile.

Der Wirkungsgrad der Pumpeneinheit hängt des weiteren entscheidend vom Verlauf der Ringkanäle und deren Ober­ flächenrauhigkeit ab. Je geringer letztere ist, desto höher ist der Wirkungsgrad. Durch Verwendung von Alu­ minium lassen sich sehr geringe Oberflächenrauhigkeiten erreichen, so daß auch aus diesem Grunde an der Verwen­ dung von Aluminium bisher festgehalten wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Pumpen der eingangs beschriebenen Gattung hinsichtlich ihrer Lei­ stungsfähigkeit zu verbessern und sie darüber hinaus so zu gestalten, daß sie mit einem möglichst geringen Auf­ wand herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Gehäuseteile und das Pumpenrad der Pumpenein­ heit jeweils als Guß- oder Preßteil aus einer Graphit- Kunststoff-Mischung ausgebildet sind und daß die einander berührenden Stirnflächen des Pumpenrades und der beiden Gehäuseteile durch spanende Bearbeitung aufgerauht sind.

Es hat sich gezeigt, daß Teile aus einer Graphit-Kunst­ stoff-Mischung im Kraftstoff keinen meßbaren Quellen unterworfen sind, so daß sie sich, nachdem auch ihre Festigkeit in brauchbaren Grenzen liegt, zur Herstellung von Komponenten eignen, die mit Vergaserkraftstoffen in Berührung kommen. Als besonders vorteilhaft haben sich Mischungen aus 60 bis 80 Prozent Graphit und einem Rest­ anteil von Phenolharz erwiesen.

Beim Herstellen von Komponenten aus Graphit-Kunststoff- Mischungen im Guß- oder Preßverfahren ergeben sich sehr glatte Oberflächen, deren Rauhtiefe bei entsprechender Herstellung der Formwerkzeuge vorzugsweise bei R_Z = 1µm liegt. Es lassen sich somit Förderkanäle herstellen, deren Oberfläche spiegelglatt oder, anders ausgedrückt, eine äußerst geringe Rauhtiefe haben. Die Oberflächen der so hergestellten Teile sind andererseits jedoch so glatt, daß ein Festfressen des Pumpenrades an den Ge­ häuseteilen spätestens beim Fördern heißen Kraftstoffs auftritt. Um dies zu verhindern, werden die einander be­ rührenden Stirnflächen des Pumpenrades und der beiden Gehäuseteilen spanabhebend aufgerauht, und zwar in vorteilhafter Weise bis zu einer Rauhtiefe zwischen R_Z = 3 µm und R_Z = 20 µm.

Durch diese sich gegenseitig stützenden und fortbildenden Maßnahmen und Merkmale wird somit eine Pumpeneinheit geschaffen, die nicht nur mit äußerst geringem Aufwand, sondern auch mit sehr engen Toleranzen herstellbar ist, so daß auch der erwünschte hohe Wirkungsgrad erzielt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß eine Optimierung des Wirkungsgrades dann erreicht wird, wenn die Rauhtie­ fe für die angerauhten Stirnflächen des Pumpenrades und der Gehäuseteile in der Größenordnung von R_Z = 10 µm liegt.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel ent­ hält, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Pumpenein­ heit des Förderaggregats,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Pumpeneinheit nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine auseinandergezogene Schnittdarstel­ lung der Pumpeneinheit nach Fig. 1.

Die Pumpeneinheit besteht aus einem ersten, deckelarti­ gen Gehäuseteil 1, einem zweiten, napfförmig ausgebil­ deten Gehäuseteil 2 und einem Pumpenrad 3, das in dem durch die beiden Gehäuseteile gebildeten Hohlraum dreh­ bar gelagert ist. Die drehbare Lagerung erfolgt durch eine an das Pumpenrad 3 angeformte Buchse 4, die in einer entsprechenden Ausnehmung 5 im Gehäuseteil radial geführt ist. Auf dem Innenumfang der Buchse 4 sind axiale Zähne 6 angeformt, die in entsprechende Ausneh­ mungen eines auf der nicht dargestellten Antriebswelle des Antriebsmotors sitzenden Gegenstücks eingreifen, so daß die Antriebswelle und das Pumpenrad 3 über diese zahnartige Kupplung miteinander in Wirkverbindung ste­ hen. Die Antriebswelle des Antriebsmotors ist des wei­ teren in einer zentral angeordneten Laufbuchse 7 des Ge­ häuseteils 1 geführt.

Das Gehäuseteil 1 weist des weiteren eine im wesentli­ chen axial verlaufende Einlaßöffnung 8 auf, die in einen ringsektorförmig verlaufenden Förderkanal 9 mündet. Die­ ser Förderkanal 9 bildet mit dem ringsektorförmig ver­ laufenden Förderkanal 10 im Gehäuseteil 2 einen schlauchartigen Förderraum, in dem der Kraftstoff von der Einlaßöffnung 8 mittels des Laufrades zur Auslaß­ öffnung 11 transportiert wird, die in das Gehäuseteil 2 eingeformt ist und in den Förderkanal 10 mündet.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Pumpenrad bevorzugt in Form eines Peri­ pheralrades ausgebildet. Es ist mit einer Vielzahl von zahnartigen Schaufeln 12 versehen, die durch axiale Aus­ nehmungen aus den beiden Stirnbereichen des Pumpenrades gebildet sind. Die Schaufeln auf der einen Stirnfläche sind gegenüber denjenigen auf der anderen Stirnfläche um den halben Abstand zweier benachbarter Schaufeln ver­ setzt angeordnet. Bei Drehung des Pumpenrades 3 ergibt sich damit eine spiralförmig sich vorwärtsbewegende Fluidströmung in den Förderkanälen 9 und 10.

Je geringer nun die Rauhtiefe der Wandflächen der För­ derkanäle 9 und 10 und der Schaufeln 12 ist, desto weni­ ger Reibung tritt zwischen diesen Wänden und der Flüs­ sigkeitsspirale auf. Folglich geht in die Pumpleistung die Rauhtiefe dieser Wände direkt ein. Entsprechendes gilt für die Luftspalte zwischen dem Gehäuseteil 1 und dem Pumpenrad 3 einerseits und dem Pumpenrad 3 und dem Gehäuseteil 2 andererseits. Je geringer diese Luftspal­ ten sind, desto besser der Wirkungsgrad.

Die Gehäuseteile 1 und 2 und das Pumpenrad 3 bestehen aus einer Graphit-Kunststoff-Mischung - gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform aus einer Mischung aus 60 bis 80 Prozent Graphit und einem Restanteil Phenolharz - und weisen nach ihrer Herstellung in einem Spritzguß- oder Spritzpreßverfahren eine spiegelglatte Oberfläche auf, die, sofern die Spritzgußwerkzeuge exakt genug herge­ stellt sind, eine Rauhtiefe von R_Z = 1µm haben können. Diese geringe Rauhtiefe, die sich in hervorragender Weise für die Kanäle 9 und 10 und die Schaufelwände 12 eignet, würde dazu führen, daß das Pumpenrad 3 sich an den Gehäuseteilen 1 und 2 festfressen würde, wenn die drei Teile unter einem Axialdruck stehen. Um dies zu verhindern, werden die Stirnflächen des Pumpenrades 3 sowie die diesem zugewandten Stirnflächen der Gehäuse­ teile 1 und 2 spanabhebend bearbeitet, dergestalt, daß diese Flächen eine Rauhtiefe von R_Z = 10 µm aufweisen. Durch diesen Aufrauhungsvorgang wird die äußerste Phe­ nolharzschicht zerstört und die darunterliegende Gra­ phitstruktur freigelegt, die nunmehr gleichzeitig als Gleit- und Schmiermittel dienen kann. Dies ist ein be­ sonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit.

Claims (5)

1. Förderaggregat, insbesondere zum Fördern von Kraft­ stoff, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer mit dieser gekuppelten Pumpeneinheit, die aus einem ersten Gehäuseteil mit einem ersten ringsektor­ förmigen, in eine axiale Einlaßöffnung mündenden Förderkanal und einem zweiten Gehäuseteil mit einem zweiten ringsektorförmigen, in eine axiale Auslaß­ öffnung mündenden Förderkanal gleichen Durchmessers wie der erste und einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Antriebswelle des Antriebsmotors besteht so­ wie aus einem mit der Antriebswelle in Wirkverbin­ dung stehenden, zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordneten Pumpenrad mit einer Vielzahl von zahn­ artigen, im Umfangsbereich angeordneten Schaufeln, die mit den kreisringförmigen Förderkanälen zusam­ menwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (1, 2) und das Pumpenrad (3) jeweils als Guß- oder Preßteil aus einer Graphit-Kunststoff- Mischung ausgebildet sind und daß die einander be­ rührenden Stirnflächen des Pumpenrades (3) und der beiden Gehäuseteile (1, 2) durch spanende Bearbeitung aufgerauht sind.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rauhtiefe der aufgerauhten Flächen zwi­ schen R_Z = 3 µm und R_Z = 20 µm liegt.

3. Förderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rauhtiefe in der Größenordnung von R_Z = 10 µm liegt.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der nicht aufgerauhten Flächen in der Größenordnung von R_Z = 1µm liegt.

5. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Graphit-Kunststoff- Mischung eine Mischung aus 60-80% Graphit und einem Restanteil Phenolharz vorgesehen ist.