DE4128535A1 - Kreiselpumpe, insbesondere waschwasserpumpe fuer scheiben von kraftfahrzeugen - Google Patents
Kreiselpumpe, insbesondere waschwasserpumpe fuer scheiben von kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere
Waschwasserpumpe für Scheiben von Kraftfahrzeugen, mit
einem Motor, mit einer Pumpenkammer, mit einem in der
Pumpenkammer angeordneten Flügelrad, das mit einer Welle
des Motors verbunden ist, mit einem Ansaugstutzen, der
axial zum Flügelrad angeordnet ist, mit einem
Ablaufstutzen, der radial zum Flügelrad angeordnet ist, und
mit einem Übergangsbereich zwischen Pumpenkammer und
Ansaugstutzen, der trichterförmig gestaltet ist.
Eine derartige Kreiselpumpe ist aus der DE 37 29 025 A1
vorbekannt. Die dortige Kreiselpumpe weist zwischen der
Pumpenkammer und dem Ansaugstutzen einen Übergangsbereich
auf, der trichterförmig gestaltet ist. Die Übergänge des
Trichters zum Ansaugstutzen und zur Pumpenkammer sind
jedoch im wesentlichen stufig ausgebildet.
Diese stufige Ausbildung des Übergangsbereiches weist den
Nachteil auf, daß aufgrund der an den Stufen auftretenden
Turbulenzen die hydraulische Leistung der vorbekannten
Pumpe gering ist. Daraus ergibt sich ein geringer
Wirkungsgrad, der sich bei vorgegebener elektrischer
Leistungsaufnahme in einem geringen Druck des gepumpten
Mediums und in einer geringen Förderleistung äußert. Durch
die Stufen im Übergangsbereich der vorbekannten Pumpe
werden Turbulenzen in der Pumpenkammer gefördert, die zu
der beschriebenen geringen hydraulischen Leistung führen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Kreiselpumpe zu
schaffen, deren hydraulische Leistung aufgrund eines
höheren Gesamtwirkungsgrades gegenüber dem Vorbekannten
vergrößert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Übergangsbereich stufenlos gestaltet ist.
Durch die stufenlose Gestaltung des Übergangsbereiches
werden Turbulenzen der gepumpten Flüssigkeit in dem
Ansaugstutzen und in der Pumpenkammer vermieden. Dadurch
ergibt sich erfindungsgemäß eine im wesentlichen laminare
Strömung in dem Ansaugstutzen und in der Pumpenkammer, die
bei der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe zu einer Erhöhung
der hydraulischen Leistung führt, die gegenüber dem
Vorbekannten in der Größenordnung von bis zu 15% liegen
kann. Diese Erhöhung der hydraulischen Leistung ist
insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen
Kreiselpumpe als Waschwasserpumpe für Scheiben von
Kraftfahrzeugen erforderlich, da aufgrund der Konstruktion
moderner Kraftfahrzeuge mit sehr großen Glasflächen und
sehr schräg stehenden Scheiben mit den vorbekannten Pumpen
eine in der Oberfläche vollständige und in der
Flüssigkeitsmenge ausreichende Benetzung der
Scheibenflächen nicht mehr sichergestellt ist.
Diese beschriebenen Anforderungen, insbesondere bei der
Verwendung als Waschwasserpumpe für Scheiben von
Kraftfahrzeugen, sind mit der erfindungsgemäßen
Kreiselpumpe erfüllbar. Dabei ist die erfindungsgemäße
Kreiselpumpe genau so einfach und kostengünstig gestaltet
wie die vorbekannten Lösungen. Es sind keine zusätzlichen
Teile erforderlich. Es kommt erfindungsgemäß nur auf die
stufenlose Gestaltung des Übergangsbereiches an, der auch
bei den vorbekannten Kreiselpumpen schon vorgesehen war.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Übergangsbereich
zwischen der Pumpenkammer und dem Ansaugstutzen in seinem
Querschnitt einen vorgegebenen konstanten Radius aufweist.
Diese Lösung ist fertigungstechnisch einfach realisierbar
und hat bei den durchgeführten Versuchen zu guten
Ergebnissen hinsichtlich der Erhöhung der hydraulischen
Leistung gegenüber dem Vorbekannten geführt. In diesem
Zusammenhang kann der Radius des Übergangsbereiches etwa
1/4 des Durchmessers der Pumpenkammer betragen. Die an
einer Waschwasserpumpe für Kraftfahrzeuge durchgeführten
Versuche mit einem Durchmesser der Pumpenkammer von etwa
22 mm ergaben hier eine besonders gute Erhöhung der
hydraulischen Leistung, da bei diesem Verhältnis von Radius
zu Durchmesser der Pumpenkammer Turbulenzen im
Übergangsbereich sehr gut vermieden werden.
Wenn das Flügelrad einen sternförmigen Fortsatz trägt, um
die erfindungsgemäße Kreiselpumpe zumindest teilweise
selbstansaugend zu gestalten, ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Flügel des Fortsatzes in ihrer radialen
Erstreckung an die Formgebung des Übergangsbereiches
angepaßt sind. Der sternförmige Fortsatz ragt dabei in
einen verlängerten Ansaugstutzen hinein, der zumindest mit
seinem Ende in die Flüssigkeit eintaucht. Sobald die
Kreiselpumpe in Betrieb gesetzt wird, wird die sich in dem
Ansaugstutzen befindende Flüssigkeit mittels der Flügel des
sternförmigen Fortsatzes in dem Ansaugstutzen bis zur
Pumpenkammer hochgefördert. Um bei dieser Art der
Selbstansaugung der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe
ebenfalls die Bildung von Turbulenzen im Übergangsbereich
zwischen dem Ansaugstutzen und der Pumpenkammer zu
vermeiden, können vorteilhaft die Flügel des Fortsatzes in
der beschriebenen Form ausgestaltet sein. Insbesondere bei
der Verwendung eines konstanten Radius in dem
Übergangsbereich können auch die Flügel des Fortsatzes
einen vorgegebenen konstanten zweiten Radius aufweisen.
Dieser konstante zweite Radius kann vorteilhaft etwa das
1,2fache des ersten Radius betragen. Versuche haben
ergeben, daß diese Ausgestaltung des Fortsatzes
fertigungstechnisch gut beherrschbar ist und eine gute
Erhöhung der hydraulischen Leistung ermöglicht.
Eine weitere Erhöhung der hydraulischen Leistung der
erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist dadurch erzielbar, daß
der Ablaufstutzen tangential in der Pumpenkammer mündet.
Prinzipbedingt ist bei Kreiselpumpen die größte
Beschleunigung der gepumpten Flüssigkeit im
Tangentenbereich der Pumpenkammer gegeben. Wird nun der
Ablaufstutzen derart angeordnet, daß er tangential in der
Pumpenkammer mündet, so ist es möglich, die gepumpte
Flüssigkeit aus dem Bereich der größten Beschleunigung der
gepumpten Flüssigkeit aus der Pumpenkammer auszukoppeln.
In diesem Zusammenhang kann die Mündung vorteilhaft einen
rechteckigen Querschnitt aufweisen, um eine möglichst nahe
Anordnung der Mündung an dem Tangentenbereich der
Pumpenkammer zu ermöglichen. Versuche haben gezeigt, daß
gegenüber der vorbekannten Ausbildung der Mündung mit
rundem Querschnitt ebenfalls eine Erhöhung der
hydraulischen Leistung in der Größenordnung von 15%
möglich ist. In diesem Zusammenhang kann die Höhe der
Mündung etwa das 1,5fache der Breite der Mündung betragen.
Durch diese Maßnahme ist eine besonders nahe Anordnung an
die Tangente der Pumpenkammer möglich.
Unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten ist es
weiterhin besonders vorteilhaft, wenn in diesem
Zusammenhang die Höhe der Mündung etwa das 0,7fache der
Höhe der Pumpenkammer beträgt. Auch bei dem Aufbau kleiner
Waschwasserpumpen mit einem Durchmesser der Pumpenkammer
von etwa 22 mm und einer Höhe der Pumpenkammer von etwa
4,3 mm verbleibt dann zwischen der Mündung und den übrigen
Gehäuseteilen genügend Material, um die mechanische
Festigkeit der Gehäuseteile der erfindungsgemäßen
Kreiselpumpe im Bereich der Pumpenkammer zu gewährleisten.
Andererseits hat man sich mit dieser Ausgestaltung der Höhe
der Mündung gut an das theoretische Ideal angenähert, bei
dem die Höhe der Mündung der Höhe der Pumpenkammer
entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden
anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer
erfindungsgemäßen Kreiselpumpe längs der Mittelachse,
Fig. 2 ein Gehäuseteil der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe
gemäß Fig. 1 in einem Schnitt durch die Mittelachse,
Fig. 3 dasselbe Gehäuseteil wie in Fig. 2 in einer
anderen Ansicht teilweise geschnitten und
Fig. 4 dasselbe Gehäuseteil wie in den Fig. 2 und 3 in
einer dritten Ansicht teilweise geschnitten.
In der Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Kreiselpumpe
einen Motor (1) auf. Eine Pumpenkammer (2) wird durch ein
erstes Gehäuseteil (3) und ein Gummiformteil (4) gebildet.
Das Gummiformteil (4) wird durch das erste Gehäuseteil (3)
und ein zweites Gehäuseteil (5) in den Randbereichen
zusammengepreßt und in seiner Lage fixiert.
Im Inneren der Pumpenkammer (2) ist drehbar ein Flügelrad
(6) angeordnet, das mittels einer Nabe (7) mit einer Welle
(8) des Motors (1) verbunden ist.
Ein Ansaugstutzen (9) ist axial zum Flügelrad (6)
angeordnet. Ein Ablaufstutzen (10) ist radial zum Flügelrad
(6) angeordnet. Beide Stutzen (9, 10) münden jeweils in der
Pumpenkammer (2) an verschiedenen Stellen.
Einstückig mit dem Flügelrad (6) ist ein sternförmiger
Fortsatz (11) ausgebildet, der in den entsprechend
verlängerten Ansaugstutzen (9) hineinragt und die
erfindungsgemäße Kreiselpumpe teilweise selbstansaugend
ausgestaltet.
Zwischen der Pumpenkammer (2) und dem Ansaugstutzen (9) ist
ein Übergangsbereich (12) vorgesehen, der trichterförmig
gestaltet ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß der
Übergangsbereich (12) stufenlos ausgebildet. Mit dieser
Maßnahme wird wirkungsvoll die Bildung von Turbulenzen im
Übergangsbereich (12) vermieden und die hydraulische
Leistung der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe gemäß den
Figuren erhöht.
Entsprechend sind die Flügel (13) des sternförmigen
Fortsatzes (11) in ihrer radialen Erstreckung an die
Formgebung des Übergangsbereiches (12) angepaßt. Das heißt,
die Flügel (13) des sternförmigen Fortsatzes (11) weisen
einen konstanten Radius (r) auf, der etwa das 1,2fache des
ersten Radius (R) gemäß Fig. 2 des Übergangsbereiches (12)
beträgt.
In der Fig. 2 ist das erste Gehäuseteil (3) der
erfindungsgemäßen Kreiselpumpe gemäß Fig. 1 mit dem
Ansaugstutzen (9) in einem Schnitt durch die Mittelachse
dargestellt. Man erkennt die stufenlose Ausbildung des
Übergangsbereiches (12), wobei der Übergangsbereich (12) in
einem Schnitt durch die Mittelachse einen vorgegebenen
konstanten Radius (R) aufweist. Der Radius (R) beträgt
dabei etwa 1/4 des Durchmessers (D) der Pumpenkammer (2),
wie ebenfalls aus der Fig. 2 erkennbar ist.
In der Fig. 3 ist das erste Gehäuseteil (3) gemeinsam mit
dem Ansaugstutzen (9) derart dargestellt, daß zusätzlich zu
der Darstellung in Fig. 2 der Ablaufstutzen (10) erkennbar
ist. Der Ablaufstutzen (10) weist eine Mündung (14) in die
Pumpenkammer (2) auf, die tangential in der Pumpenkammer
(2) mündet und einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, ist die Höhe (h) der
Mündung (14) größer als die Breite (b) der Mündung (14).
Dabei weist die Höhe (h) der Mündung (14) etwa das 1,5fache
der Breite (b) auf. Zudem beträgt die Höhe (h) der Mündung
(14) etwa das 0,7fache der Höhe (H) der Pumpenkammer (2)
gemäß Fig. 2. Durch die Anordnung und Ausbildung der
Mündung (14) wird eine zusätzliche Erhöhung der
hydraulischen Leistung der Kreiselpumpe gemäß den Figuren
ermöglicht, da der Ablaufstutzen bei der beschriebenen
Ausbildung der Mündung (14) möglichst nahe an der Tangente
in der Pumpenkammer (2) mündet.
Bezugszeichenliste
1 Motor
2 Pumpenkammer
3 Erstes Gehäuseteil
4 Gummiformteil
5 Zweites Gehäuseteil
6 Flügelrad
7 Nabe
8 Welle
9 Ansaugstutzen
10 Ablaufstutzen
11 Sternförmiger Fortsatz
12 Übergangsbereich
13 Flügel des sternförmigen Fortsatzes
14 Mündung
2 Pumpenkammer
3 Erstes Gehäuseteil
4 Gummiformteil
5 Zweites Gehäuseteil
6 Flügelrad
7 Nabe
8 Welle
9 Ansaugstutzen
10 Ablaufstutzen
11 Sternförmiger Fortsatz
12 Übergangsbereich
13 Flügel des sternförmigen Fortsatzes
14 Mündung
R Erster Radius
D Durchmesser der Pumpenkammer
r Zweiter Radius
h Höhe der Mündung
b Breite der Mündung
H Höhe der Pumpenkammer
D Durchmesser der Pumpenkammer
r Zweiter Radius
h Höhe der Mündung
b Breite der Mündung
H Höhe der Pumpenkammer
Claims (10)
1. Kreiselpumpe, insbesondere Waschwasserpumpe für
Scheiben von Kraftfahrzeugen, mit einem Motor, mit
einer Pumpenkammer, mit einem in der Pumpenkammer
angeordneten Flügelrad, das mit einer Welle des Motors
verbunden ist, mit einem Ansaugstutzen, der axial zum
Flügelrad angeordnet ist, mit einem Ablaufstutzen, der
radial zum Flügelrad angeordnet ist, und mit einem
Übergangsbereich zwischen Pumpenkammer und
Ansaugstutzen, der trichterförmig gestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (12)
stufenlos ausgebildet ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergangsbereich (12) einen vorgegebenen
konstanten Radius (R) aufweist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius (R) etwa 1/4 des Durchmessers (D) der
Pumpenkammer (2) beträgt.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, wobei das Flügelrad einen
sternförmigen Fortsatz trägt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (13) des Fortsatzes (11) in ihrer
radialen Erstreckung an die Formgebung des
Übergangsbereiches (12) angepaßt sind.
5. Kreiselpumpe nach Anspruch 2 und Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flügel (13) einen vorgegebenen
zweiten konstanten Radius (r) aufweisen.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Radius (r) etwa das
1,2fache des ersten Radius (R) beträgt.
7. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablaufstutzen (10) tangential in der
Pumpenkammer (2) mündet.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündung (14) einen rechteckigen Querschnitt
aufweist.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (h) der Mündung (14) etwa das 1,5fache der
Breite (b) beträgt.
10. Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (h) der Mündung (14) etwa das 0,7fache der
Höhe (H) der Pumpenkammer (2) beträgt.
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