DE4036309C2 - Peripheral-Brennstoffpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Peripheral-Brennstoffpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 4. Derartige Peripheral- Brennstoffpumpen werden insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren verwendet.

Zunächst wird anhand der Fig. 7, 8 und 9 ein Ausführungsbeispiel einer bekannten Peripheral-Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge beschrieben.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Peripheral-Brennstoffpumpe;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 7;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 8.

Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist, umfaßt eine Pumpe 1 einen elektrischen Anschlußteil 2, einen Rotor 3, einen Pumpenabschnitt 4 und einen äußeren Zylinder 5. Die Welle 3a des Rotors 3 ist drehbar in einem ersten Lager 2a im elektrischen Anschlußteil 2 und in einem zweiten Lager 4a im Pumpenabschnitt 4 gelagert.

Der Pumpenabschnitt 4 besteht aus einem Pumpengehäuse 41, einem Flügelrad 42 und einem Pumpendeckel 43. Das Pumpengehäuse 41 ist in den äußeren Zylinder 5 eingepreßt. Der Pumpendeckel 43 ist im offenen Ende des äußeren Zylinders 5 durch einen Verstemm-Vorgang befestigt. Das Flügelrad 42 liegt zwischen dem Pumpengehäuse 41 und dem Pumpendeckel 43 und ist auf der Welle 3a des Rotors 3 befestigt, so daß es zusammen mit diesem umläuft.

Im Pumpengehäuse 41 ist eine erste Ausnehmung 41a ausgebildet, die einer zweiten Ausnehmung 43a im Pumpendeckel 43 gegenüberliegt. Somit wird ein Pumpenkanal 44 für den Brennstoff längs eines Umfangsabschnitts des Flügelrades 42 gebildet. Am Umfang des Flügelrades 42 sind mehrere Pumpenflügel 42a vorgesehen.

Das stromaufwärts gelegene Ende des Pumpenkanals 44 steht mit einem Brennstoff-Saugeinlaß 45 in Verbindung, der im Pumpendeckel 43 angeordnet ist, während das stromabwärts gelegene Ende des Pumpenkanals 44 über eine Brennstoff- Auslaßöffnung 46 im Pumpengehäuse 41 und eine Motorkammer 6 mit einem Auslaßabschnitt 21 in Verbindung steht, der am elektrischen Anschlußteil 2 angeordnet ist.

Im Pumpenkanal 44 ist ein saugseitiger Abschnitt einer bestimmten Länge in seinem Querschnitt radial nach innen erweitert. In einem stromabwärts gelegenen Bereich des erweiterten saugseitigen Abschnitts ist ein Entlüftungskanal 47 in Form eines kleinen Lochs ausgebildet, so daß der Pumpenkanal 44 mit der Außenseite der Brennstoffpumpe in Verbindung steht.

Nachfolgend wird nun die Funktionsweise dieser bekannten Peripheral-Brennstoffpumpe erläutert.

Eine äußere Stromquelle liefert über den elektrischen Anschlußteil 2 Strom an den Rotor 3, so daß dieser umläuft. Das auf der Welle des Rotors 3 befestigte Flügelrad 42 läuft somit ebenfalls um, so daß durch den Brennstoff-Saugeinlaß 45 Brennstoff angesaugt wird. Der angesaugte Brennstoff fließt durch den Pumpenkanal 44, die Brennstoff-Auslaßöffnung 46, die Motorkammer 6 und den Auslaßabschnitt 21 und wird beispielsweise zu einer (nicht dargestellten) Verbrennungsmaschine geleitet.

Wenn bei dieser Arbeitsweise der Brennstoff im Pumpenkanal Gasblasen enthält, verringert sich die Viskosität des Brennstoffs und die Reibung zwischen Brennstoff und Flügelrad verringert sich. Aufgrund der Verringerung der Reibung zwischen dem Flügelrad 42 und dem Brennstoff nimmt die Wirksamkeit der Brennstoffpumpe ab. Daher ist der Entlüftungskanal 47 vorgesehen, um die Gasblasen aus dem Brennstoff zu entfernen. Nachdem sich die Gasblasen vom Brennstoff in ihrer spezifischen Dichte und demzufolge auch in der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft unterscheiden, sammeln sich die Gasblasen während ihrer Fließbewegung durch den Pumpenkanal 44 an dessen innerem Umfangsabschnitt 44a, also in dem Bereich, der den Pumpenkanal erweitert. Unter erschwerten Betriebsbedingungen, z. B. bei hohen Brennstofftemperaturen, werden jedoch die Gasblasen nicht in ausreichendem Maße durch den Entlüftungskanal abgeführt, wodurch die Wirksamkeit der Brennstoffpumpe herabgesetzt wird.

Weiterhin ist in der US-PS 45 91 311 eine Peripheral- Brennstoffpumpe mit einem Flügelrad, einem Pumpenkanal, der einen erweiterten saugseitigen Abschnitt und einen druckseitigen Abschnitt aufweist, und einem Entlüftungskanal, der in der inneren Wand des Pumpenkanals angeordnet ist und mit der Außenseite der Brennstoffpumpe in Verbindung steht, beschrieben. Der Entlüftungskanal ist bei dieser bekannten Konstruktion stromaufwärts vor der Verengung des erweiterten saugseitigen Abschnitts auf den Querschnitt des druckseitigen Abschnitts des Pumpenkanals angeordnet. Die Abführung von Gasblasen im Pumpenkanal durch den Entlüftungskanal wird durch einen gewissen Staueffekt der Gasblasen vor der Verengung des Pumpenkanalquerschnitts unterstützt.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einer Peripheral-Brennstoffpumpe die Abführung der Gasblasen zu verbessern.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß von einer Peripheral- Brennstoffpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie von einer Peripheral-Brennstoffpumpe mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 4 gelöst.

Bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen Peripheral- Brennstoffpumpe nach dem Patentanspruch 1 weist der Pumpenkanal einen saugseitigen Abschnitt auf, dessen Querschnitt gegenüber dem sich anschließenden druckseitigen Abschnitt radial nach außen erweitert ist. Der Entlüftungskanal ist dabei kurz nach dem Übergang vom erweiterten saugseitigen Abschnitt zum druckseitigen Abschnitt angeordnet. An der Verengung vom saugseitigen Abschnitt zum druckseitigen Abschnitt des Pumpenkanals erfolgt eine Ablenkung der Brennstoffströmung radial nach innen, so daß die Gasblasen im Pumpenkanal durch den abgelenkten Brennstoffstrom zum nach der Verengung angeordneten Entlüftungskanal hingedrängt werden, durch den sie aus dem Pumpenkanal abgeführt werden.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist im Pumpenkanal eine Vertiefung vorgesehen, die etwas stromaufwärts und radial auswärts vom Entlüftungskanal beginnt und sich bis zu diesem erstreckt. In einer günstigen Ausgestaltung nimmt die Tiefe der Vertiefung zum Entlüftungskanal hin zu. Durch diese Vertiefung wird ein Brennstoffstrom gebildet, der in den Entlüftungskanal hineinströmt und dabei die längs der Innenwand des Pumpenkanals fließenden Gasblasen durch den Entlüftungskanal abführt.

Vorzugsweise ist der Querschnitt des saugseitigen Abschnitts des Pumpenkanals 20% bis 30% größer als der Querschnitt des druckseitigen Abschnitts des Pumpenkanals.

Bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen Peripheral- Brennstoffpumpe nach dem Patentanspruch 4 weist der Pumpenkanal nach einem saugseitigen Abschnitt einen geradlinigen, sehnenartigen Abschnitt auf, in dem der Entlüftungskanal angeordnet ist. Im geradlinigen Abschnitt des Pumpenkanals ist der Flüssigkeitsdruck des Brennstoffs erhöht und dadurch werden die Gasblasen, die sich nahe der Innenwand des Pumpenkanals sammeln, wirksam durch den in der inneren Wand des Pumpenkanals angeordneten Entlüftungskanal abgeführt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Peripheral-Brennstoffpumpe;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Peripheral-Brennstoffpumpe;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Peripheral -Brennstoffpumpe;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 5.

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Peripheral- Brennstoffpumpe beschrieben. Dabei sind diejenigen Bauteile, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 9 erläutert worden sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Bei der Brennstoffpumpe ist die innere Wand eines Pumpenkanals 44 kreisförmig ausgebildet und mit einem Entlüftungskanal 47 versehen. Im Pumpenkanal 44 ist ein radial nach außen erweiterter saugseitiger Abschnitt 44c ausgebildet. Der den Pumpenkanal erweiternde Bereich wird von Abschnitten 41b und 43b begrenzt, die in den Ausnehmungen 41a und 43a ausgebildet sind. Der saugseitige erweiterte Abschnitt 44c erstreckt sich bis kurz vor den Entlüftungskanal 47.

Bei einer so aufgebauten Peripheral-Brennstoffpumpe sammeln sich Gasblasen, die im Brennstoff enthalten sind, nahe der inneren Wand des Pumpenkanals 44. Durch die Verengung des radial nach außen erweiterten saugseitigen Abschnitts 44c des Pumpenkanals 44 auf den kleineren Querschnitt des druckseitigen Abschnitts des Pumpenkanals wird der Brennstoffstrom dort zur inneren Wand des Pumpenkanals hin abgelenkt, wodurch die längs der inneren Wand fließenden Gasblasen in den Entlüftungskanal 47 hineingedrängt werden. Auf diese Weise werden selbst unter schweren Betriebsbedingungen, wie z. B. hohen Brennstofftemperaturen, fast alle Gasblasen entfernt. Aufgrund des höheren Druckes im druckseitigen Abschnitt des Pumpenkanals 44 werden dort kaum Gasblasen gebildet.

Die Abmessungen des erweiterten saugseitigen Abschnitts 44c sollten nicht zu groß sein, da sonst die Pumpwirkung des Flügelrades nicht mehr auf den erweiterten Bereich des saugseitigen Abschnitts übertragen werden kann. Der Querschnitt des erweiterten saugseitigen Abschnitts 44c sollte daher um etwa 20% bis 30% größer als der Querschnitt des druckseitigen Abschnitts des Pumpenkanals sein.

Zusätzlich zu der radial nach außen ausgebildeten Erweiterung des saugseitigen Abschnitts 44c des Pumpenkanals kann der Querschnitt dieses Abschnitts radial nach innen erweitert sein.

Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Peripheral- Brennstoffpumpe beschrieben, wobei diejenigen Teile, die den zuvor anhand der Fig. 1 und 2 sowie 7 bis 9 beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

In den Fig. 3 und 4 erstreckt sich eine Vertiefung 48 von einem Anfangspunkt, der etwas stromaufwärts und radial auswärts vom Entlüftungskanal 47 liegt, bis zu diesem Entlüftungskanal. Die Vertiefung 48 verläuft also schräg durch den Pumpenkanal 44 und ist so ausgebildet, daß sie von ihrem Anfangspunkt bis zum Entlüftungskanal 47 tiefer wird.

Die Gasblasen, die im Brennstoff im Pumpenkanal enthalten sind, sammeln sich entlang der inneren Wand des Pumpenkanals. Der stromabwärts vom saugseitigen erweiterten Abschnitt 44c gelegene druckseitige Abschnitt weist einen kleineren Querschnitt auf und somit fließt der Brennstoffstrom etwas radial einwärts, d. h. zur inneren Wand des Pumpenkanals hin. Aufgrund des höheren Flüssigkeitsdrucks des Brennstoffs und der Trägheit der Brennstoffströmung wird der in die Vertiefung 48 geleitete Brennstoff zum Entlüftungskanal 47 hingeführt. Dadurch bildet sich eine stabile Brennstoffströmung vom Ende des erweiterten saugseitigen Abschnitts 44c zum Entlüftungskanal 47 hin. Folglich fließt der Gasblasen enthaltende Brennstoff, der entlang der inneren Wand des Pumpenkanals 44 strömt, mit dem Brennstoffstrom, der vom stromabwärts gelegenen Ende des erweiterten saugseitigen Abschnitts 44c zum Entlüftungskanal 47 hinströmt, mit, so daß die Gasblasen wirksam durch den Entlüftungskanal 47 abgeführt werden.

Aufgrund des höheren Flüssigkeitsdrucks im druckseitigen Abschnitt werden dort kaum Gasblasen gebildet.

Im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Peripheral- Brennstoffpumpe beschrieben, wobei diejenigen Teile, die der zuvor beschriebenen herkömmlichen Brennstoffpumpe gemäß den Fig. 7 bis 9 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Brennstoffpumpe weist der Pumpenkanal 44 einen geradlinigen Abschnitt 50 auf, der sich an einen saugseitigen Abschnitt 44a anschließt und von einem druckseitigen Abschnitt gefolgt wird. Der geradlinige Abschnitt 50 entspricht einem Sehnenabschnitt des bogenförmigen Pumpenkanals 44. Durch die geradlinige Ausbildung des Abschnitts 50 nimmt der Abstand der Mitte des Pumpenkanals 44 zum Drehmittelpunkt des Flügelrades 42 ab. Der Entlüftungskanal 47 ist in dem geradlinigen sehnenartigen Abschnitt 50 des Pumpenkanals 44 angeordnet.

Da sich der Brennstoff und im Pumpenkanal befindliche Gasblasen in Bezug auf ihre spezifische Dichte und demzufolge auch in Bezug auf die darauf wirkenden Zentrifugalkräfte voneinander unterscheiden, fließen die Gasblasen im Pumpenkanal längs dessen innerer Wand, während der Brennstoff längs dessen äußerer Wand fließt. Der Brennstoff, der längs der äußeren Wand des Pumpenkanals fließt, wird in den geradlinigen Abschnitt 50, der einen kleineren Querschnitt aufweist, hineingezwungen, wodurch sich der Brennstoffdruck im geradlinigen Abschnitt 50 des Pumpenkanals 44 erhöht. Die Gasblasen werden, teilweise zusammen mit Brennstoff, durch den Entlüftungskanal 47 abgeführt.

Ein Teil des Pumpenkanals 44 ist also zu einem linearen Abschnitt 50 umgebildet, der einer Sehne des gebogenen Pumpenkanals entspricht und in dem der Entlüftungskanal 47 ausgebildet ist. Daher kann der Pumpenkanal in der Peripheral- Brennstoffpumpe leicht ausgebildet werden.

Claims (6)

1. Peripheral-Brennstoffpumpe

• - mit einem Flügelrad (42),
• - mit einem Pumpenkanal (44), der einen erweiterten saugseitigen Abschnitt (44c) und einen druckseitigen Abschnitt aufweist, und
• - mit einem Entlüftungskanal (47), der in der inneren Wand des Pumpenkanals (44) angeordnet ist und mit der Außenseite der Brennstoffpumpe in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der saugseitige Abschnitt (44c) des Pumpenkanals (44) radial nach außen erweitert ist und
• - daß der Entlüftungskanal (47) kurz nach dem Übergang vom erweiterten saugseitigen Abschnitt (44c) zum druckseitigen Abschnitt angeordnet ist.

2. Peripheral-Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertiefung (48) im Pumpenkanal (44) vorgesehen ist, die etwas stromaufwärts und radial auswärts vom Entlüftungskanal (47) beginnt und sich bis zu diesem erstreckt.

3. Peripheral-Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Abschnitt (44c) des Pumpenkanals (44) im Querschnitt 20% bis 30% größer ist als der druckseitige Abschnitt.

4. Peripheral-Brennstoffpumpe

• - mit einem Flügelrad (42),
• - mit einem Pumpenkanal (44) und
• - mit einem Entlüftungskanal (47), der in der inneren Wand des Pumpenkanals (44) angeordnet ist und mit der Außenseite der Brennstoffpumpe in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß nach einem saugseitigen Abschnitt (44a) des Pumpenkanals (44) dieser einen geradlinigen sehnenartigen Abschnitt (50) aufweist, in dem der Entlüftungskanal (47) angeordnet ist.