DE4123089A1 - Kraftstoff-foerderaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Förderaggre­ gat, bestehend im wesentlichen aus

• - einem Elektromotor mit einer Antriebswelle und einer Kupplung,
• - einer Einseitenkanalpumpe mit einem drehbar gelager­ ten, an die Antriebswelle ankuppelbaren Pumpenrad und einem das Pumpenrad umgebenden Distanzring,
• - einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse für Elektro­ motor und Einseitenkanalpumpe mit je einem endseitig angeordneten Ventil - und Pumpendeckel, wobei
  • - der Pumpendeckel eine Ansaugöffnung und eine zentrale Bohrung aufweist und der Distanzring zwischen einem gehäusefesten Haltering und dem Pumpendeckel angeord­ net ist.

Für eine störungsfreie Funktion und einen guten Wirkungs­ grad derartiger Förderaggregate kommt es ganz entscheidend darauf an, wie gut Saug- und Druckseite der Einseitenkanalpumpe gegeneinander abgedichtet sind. Dabei bietet die Abdichtung zwischen relativ zueinander unbeweglichen Bauteilen keine Probleme, weil dabei die Fertigungstoleranzen so gewählt werden können, daß die Bauteile flüssigkeitsdicht ineinander zu fügen sind. Erhebliche Abdichtungsprobleme bestehen aber bei relativ zueinander bewegten Teilen, zwischen denen zwangsläufig Zwischenräume von solcher Größe vorgesehen werden müssen, daß unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere bei allen vorkommenden Temperaturen eine Berührung der Teile vermieden wird. Daraus ergeben sich Forderungen nach Werkstoffpaarungen ohne große Unterschiede bei den Temperaturausdehnungskoeffizienten und nach sehr engen Fertigungstoleranzen. Bei der maßlichen Abstimmung der Bauteile aufeinander kann man noch solche Zwischenräume bzw. Spalte zwischen stillstehenden und bewegten Bauteilen unterscheiden, die bei der Montage einjustiert werden können, und solche, bei denen es ausschließlich auf die Fertigungsgenauigkeit ankommt. Zur ersten Kategorie gehört bei Förderaggregaten der eingangs genannten Art der radiale Abstand zwischen dem Pumpenrad und dem Abstreifer des Distanzrings, der vor der Befestigung des Distanzrings auf dem Pumpendeckel unter Benutzung einer Einbauschablone als Abstand zwischen Wellenstumpf und Abstreifer genau eingestellt und durch Anziehen der den Distanzring mit dem Pumpendeckel verbindenden Schrauben fixiert wird.

Nicht einstellbar ist der Spalt zwischen Pumpenrad und dem übrigen, sich über mehr als 90% erstreckenden Umfang des Distanzrings. Dieser Spalt ist allein vom Außendurchmesser des Pumpenrades und vom Innendurchmesser des Distanzrings abhängig. Er kann - wegen der notwendigen Einstellmöglich­ keit zwischen Pumpenrad und Abstreifer - auch nicht so eng toleriert werden, wie das bei Teilen mit fester, konzentri­ scher Positionierung möglich wäre. Die Spaltbreite ist je nach relativer Position von Pumpenrad und Abstreifer am Umfang u. U. nicht überall gleich groß, der gesamte Spalt­ querschnitt wird durch die Einjustierung aber nicht verän­ dert.

Der Spalt stellt über weite Teile des Umfangs eine direkte Verbindung zwischen Saug- und Druckseite her und ermöglicht eine nicht unerhebliche Rückströmung des Fördergutes mit entsprechender Einbuße an Wirkungsgrad. Es besteht somit die Aufgabe, den Umfangsspalt zwischen Pumpenrad und Distanzring bei einem Kraftstoff-Förderaggregat der ein­ gangs genannten Art möglichst wirksam abzudichten, ohne daß aufwendige und nicht wettbewerbsfähige Verfahren zur Her­ stellung der Teile angewandt werden müssen. Insbesondere soll die Abdichtung auch dann wirksam sein, wenn die axia­ len Abmessungen von Pumpenrad und Distanzring nicht genau übereinstimmen.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, das eingangs genannte Kraftstoff-Förderaggregat so weiterzubilden, daß zwischen Distanzring und Haltering eine dünne, kreisring­ förmige, flexible Dichtung gehalten wird, die den Spalt zwischen Pumpenrad und Distanzring überdeckt und vom Druck des Fördermediums gegen das umlaufende Pumpenrad gedrückt wird.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Erfindungsgedan­ kens sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 beschrieben. Wei­ tere Einzelheiten werden anhand des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Ansaugbereich des Förderaggregats,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Ansaugbereich des Förderaggregats mit alternativer Ausgestaltung der Welle,

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Pumpendeckel mit Distanzring,

Fig. 4 zeigt als Ausschnitt in vergrößerter Darstellung den Spaltbereich zwischen Pumpenrad und Distanz­ ring.

In Fig. 1 ist das Ansaugende des erfindungsgemäßen Kraft­ stoff-Förderaggregats als Teilschnitt dargestellt. Der Elektromotor 1 besitzt eine Antriebswelle 2, mit der eine Kupplung 3 drehfest verbunden ist. Die Kupplung 3 greift in ein Pumpenrad 4 ein, das außen von einem feststehenden Distanzring 5 umgeben ist und auf einem Wellenstumpf 19 drehbar gelagert ist. Der Wellenstumpf 19 ist fest in die Bohrung 10 des Pumpendeckels 8 eingepreßt, der eine Ansaug­ öffnung 9 aufweist. Zum elektromagnetischen Feld des Elek­ tromotors 1 gehört ein Rückschlußring 26, gegen den ein Haltering 11 in axialer Richtung abgestützt ist. Alle genannten Teile befinden sich innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 6, das einen nach innen umgelegten Bördelrand 23 aufweist. Zwischen Pumpendeckel 8 und Gehäuse 6 ist ein Dichtungsring 22 eingeklemmt. Auf der anderen Seite ist das zylindrische Gehäuse 6 durch einen nicht dargestellten Ven­ tildeckel 7 in ähnlicher Weise abgeschlossen.

Zwischen dem sich drehenden Pumpenrad 4 und dem still­ stehenden Pumpendeckel 8 ist eine Gleitfolie 20 angeordnet, um die Reibungsverluste beim Betrieb des Förderaggregats klein zu halten. Zwischen Haltering 11 und Distanzring 5 ist eine dünne, kreisringförmige, flexible Dichtung 12 ein­ gespannt. Diese nicht mitdrehende Dichtung wird durch den Druck des Fördermediums gegen das drehende Pumpenrad ange­ drückt, wodurch der Spalt 13 zwischen Pumpenrad 4 und Distanzring 5 wirksam abgedichtet wird. Ein Mitdrehen der Dichtung 12 wird verhindert, indem letztere mit Aussparun­ gen 14 (vgl. Fig. 3) in Vorsprünge 15 des Distanzrings 5 eingreift.

Die Variante gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 nur durch eine andere Gestaltung der Antriebswelle. Sie ist in diesem Falle einstückig durchgehend ausgebildet und in einem Gleitlager 21, das in die Bohrung 10 des Pumpen­ deckels 8 eingesetzt ist, drehbar gelagert. In diesem Fall wird der Pumpendeckel durch einen Abstandsring 24 axial fixiert. Eine derartige Gestaltung der Antriebswelle 2 wird benötigt, wenn der dargestellten Einseitenkanalpumpe eine Vor-Förderstufe vorgeschaltet wird, die von dem gleichen Elektromotor 1 angetrieben werden soll. Alle übrigen bezif­ ferten Bauteile haben die gleiche Bedeutung und Funktion wie in Fig. 1 und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

Aus der Draufsicht auf den Pumpendeckel 8 gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, wie sich der Förderkanal von der Ansaugöffnung 9 über den Ansaugbereich 16a zum Druckbereich 16b erstreckt. Ansaug- und Druckbereich sind durch einen Steg 17 voneinander getrennt. Der Pumpendeckel 8 weist eine Boh­ rung 10 auf, in die bei der Version gemäß Fig. 1 ein Wel­ lenstumpf 18 drehfest eingepreßt wird. Nach dem Einsetzen des Wellenstumpfes 15 wird der Abstand X zwischen dem Wel­ lenstumpf und dem Abstreifer 18 des Distanzring 5 unter Verwendung einer Einbaulehre genau eingestellt und danach der Distanzring 5 mittels Schrauben 25 fest mit dem Pumpen­ deckel 8 verbunden. Mit 14 ist die Form der Aussparungen in der flexiblen Dichtung 12 bezeichnet, die im wesentlichen mit der Form der Vorsprünge 15 des Distanzrings überein­ stimmt. Auf diese Weise wird die flexible Dichtung 12 gegen eine Relativbewegung zwischen Dichtung 12 und Distanzring 5 gesichert.

In Fig. 1 ist noch einmal der Spaltbereich zwischen Pumpen­ rad 4 und Distanzring 5 als Ausschnitt in vergrößertem Maß­ stab dargestellt. Zwischen Distanzring 5 und Haltering 11 ist eine flexible Dichtung 12 eingeklemmt, in der zur Ver­ stärkung etwa mittig eine Glasfasermatte 12a eingelegt ist. Diese dünne, kreisringförmige, flexible Dichtung 12 wird durch den Druck des Fördermediums, der in Richtung der Pfeile wirkt, gegen das sich drehende Pumpenrad gedrückt, wodurch eine wirksame Abdichtung des Spaltes 13 zwischen Pumpenrad 4 und Distanzring 5 hergestellt wird. Bei laufen­ dem Pumpenrad, d. h. bei Bestehen eines Druckgefälles zwischen Druck- und Saugseite wird so ein Rückströmen des Fördermediums von der Druck- zur Saugseite nahezu ausge­ schlossen. Dabei ist die dünne, kreisringförmige, flexible Dichtung 12 auch in der Lage, relativ große axiale Abmes­ sungsunterschiede - wie dargestellt - zwischen Pumpenrad 4 und Distanzring 5 zu überbrücken.

Claims (16)

1. Kraftstoff-Förderaggregat bestehend im wesentlichen aus

• - einem Elektromotor (1) mit einer Antriebswelle (2) und einer Kupplung (3),
• - einer Einseitenkanalpumpe mit einem drehbar gela­ gerten, an die Antriebswelle (2) ankuppelbaren Pumpenrad (4) und einem das Pumpenrad (4) umge­ benden Distanzring (5),
• - einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse (6) für Elektromotor (1) und Einseitenkanalpumpe mit je einem endseitig angeordneten Ventil- (7) und Pumpendeckel (8), wobei
  • - der Pumpendeckel (8) eine Ansaugöffnung (9) und eine zentrale Bohrung (10) aufweist und der Distanzring (5) zwischen einem gehäusefesten Hal­ tering (11) und dem Pumpendeckel (8) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Distanzring (5) und Haltering (11) eine dünne, kreisringförmige, flexible Dich­ tung (12) gehalten wird, die den Spalt (13) zwischen Pum­ penrad (4) und Distanzring (5) überdeckt und vom Druck des Fördermediums gegen das umlaufende Pumpenrad (4) gedrückt wird.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Dichtung (12) mit randseitigen Aussparun­ gen (14) in entsprechende Vorsprünge (15) des Distanzrings (5) eingreift.

3. Förderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Pumpendeckel (8) in an sich bekannter Weise ein Förderkanal (16) ausgeformt ist, bei dem ein Ansaugbereich (16a) und ein Druckbereich (16b) durch einen Steg (17) voneinander getrennt sind.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (5) in Umfangsrichtung gesehen zwischen dem Ansaugbereich (16a) und dem Druckbe­ reich (16b) einen radial nach innen weisenden Abstreifer (18) aufweist.

5. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Bohrung (10) des Pum­ pendeckels (8) ein Wellenstumpf (19) eingepreßt ist und daß das Pumpenrad (4) auf diesem Wellenstumpf (19) drehbar gelagert ist.

6. Förderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (5) radial verschieblich und relativ zum Pumpenrad (4) bzw. Wellenstumpf (19) einstellbar und denach mit dem Pumpendeckel (8) durch Schrauben (25) fest verbind­ bar ist.

7. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) des Elektromotors (1) verlängert ausgebildet und in der zentralen Bohrung (10) des Pumpendeckels (8) drehbar gelagert ist.

8. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Berührungsbereich zwischen Pumpen­ deckel (8) und Pumpenrad (4) eine Gleitfolie (20) vorgese­ hen ist.

9. Förderaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfolie (20) auf den Pumpendeckel (8) aufgeklebt ist.

10. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfolie (20) und die flexible Dichtung (12) aus einer PTFE-Folie mit etwa mittig eingelegter Glasfasermatte (12a) besteht.

11. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (4) und der Distanzring (5) aus einer Phenolharz enthaltenden, spritz­ gußfähigen Masse bestehen.

12. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (3) und der Halte­ ring (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.

13. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpendeckel (8) aus einem Aluminium-Druckgußteil besteht.

14. Förderaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Aluminium-Druckgußteil eine durch chemische Umwandlung oder galvanische Abscheidung erzeugte Ober­ flächen-Beschichtung aufweist.

15. Förderaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Oberflächenbeschichtung aus Nickel vorgesehen ist.