DE4318122A1

DE4318122A1 - Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE4318122A1
Application number: DE4318122A
Authority: DE
Inventors: Juergen Treiber; Kurt Dipl Ing Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2013-06-02
Also published as: DE4318122C2; JPH074376A; US5449269A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des Anspruchs 1.

Ein solches Förderaggregat ist durch die DE 40 20 521 A1 bekannt. Dieses Förderaggregat weist eine Strömungspumpe mit einem Laufrad auf, an dessen Umfang an beiden Stirnflächen verteilt Flügel ange ordnet sind. Das Laufrad ist in einer Pumpenkammer angeordnet, wel che in Richtung der Drehachse des Laufrads durch jeweils ein Wan dungsteil und in radialer Richtung durch ein Gehäuseteil begrenzt ist. In den dem Laufrad zugewandten Stirnflächen der Wandungsteile ist jeweils ein etwa ringförmiger Förderkanal ausgebildet. Einer der Förderkanäle ist über eine Saugöffnung mit der Saugseite der Strö mungspumpe verbunden und der andere Förderkanal ist über eine Druck öffnung mit der Druckseite der Strömungspumpe verbunden. Zwischen den Flügeln jeder Stirnfläche ist ein Zwischenraum gebildet, wobei die Zwischenräume der auf den beiden Stirnflächen ausgebildeten Flü gel über axiale Durchbrüche im Laufrad miteinander verbunden sind. Im Bereich der Saugöffnung strömt Kraftstoff einerseits direkt in den Förderkanal, in den die Saugöffnung mündet, und andererseits aus diesem über die Zwischenräume und durch die Durchbrüche im Lauf rad in den auf der gegenüberliegenden Stirnfläche des Laufrads angeordneten Förderkanal. Entsprechend strömt aus dem Förderkanal, von dem die Drucköffnung abführt, direkt Kraftstoff ab und aus dem auf der gegenüberliegenden Stirnfläche des Laufrads angeordneten Förderkanal strömt Kraftstoff durch die Durchbrüche im Laufrad zum anderen Förderkanal und fließt aus diesem über die Drucköffnung ab. Die Durchbrüche, durch welche der Kraftstoff zwischen den beiden Stirnflächen des Laufrads strömt, stellen dabei Drosselstellen dar, welche die Strömung des Kraftstoffs behindern und somit den Wir kungsgrad der Strömungspumpe verschlechtern. Da die gesamte Ein strömung des Kraftstoffs über eine Seite des Laufrads erfolgt, entsteht im Ansaugbereich der Strömungspumpe ein starker Druck abfall, was insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen die Entstehung von Dampfblasen begünstigt, welche den Betrieb des Förderaggregats stören.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die direkte Ver bindung beider Förderkanäle mit der Saugseite der Strömungspumpe günstigere Strömungsverhältnisse für den einströmenden Kraftstoff vorhanden sind und somit der Wirkungsgrad der Strömungspumpe ver bessert ist. Der Saugkanal ist durch das Gehäuseteil und das sich relativ zu diesem bewegende Laufrad begrenzt, was dessen Herstellung vereinfacht, da keine aufwendigen Bohr- oder Fräsarbeiten erfor derlich sind. Außerdem ergibt sich durch die gleichzeitige Ein strömung von Kraftstoff in beide Förderkanäle ein geringerer Druckabfall im Ansaugbereich der Strömungspumpe, so daß dort weniger Dampfblasen entstehen und das Betriebsverhalten des Förderaggregats bei hohen Kraftstofftemperaturen verbessert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Förderaggregats sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Durch die im Anspruch 2 angegebene Verbindung beider Förderkanäle direkt mit der Druckseite der Strömungspumpe sind die Strömungsverhältnisse in der Strömungs pumpe weiter verbessert und damit auch deren Wirkungsgrad. Der Saug- und/oder Druckkanal kann wie im Anspruch 3 angegeben im Innenmantel des Gehäuseteils eingeformt sein, was dessen Herstellung besonders einfach macht. Eine wirksame Abführung von Gasblasen ist durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 erreicht. Durch die im Anspruch 6 ange gebene Ausbildung des Laufrads ist der Wirkungsgrad der Strömungs pumpe weiter verbessert.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Kraftstofförderaggregat mit einer im Längsschnitt dargestellten Peripheralpumpe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Peripheralpumpe entlang der Linie II-II in Fig. 1, die Fig. 3 bis 7 Längsschnitte durch die Peripheralpumpe entlang der Linien III-III bis VII-VII in Fig. 2 und Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Peripheralpumpe mit einer zu der Fig. 1 abweichenden Ausführung eines Laufrads.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in der Fig. 1 dargestelltes Aggregat 10 dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratstank zur ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftstofförderaggregat 10 weist eine Strömungspumpe 12 auf, deren Laufrad 14 mit einer von einem nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Welle 16 drehschlüssig verbunden ist. Das Laufrad 14 sitzt auf einem Lagerzapfen 18 und ist in einer so genannten Pumpenkammer 20 angeordnet, die in Richtung der Drehachse 15 des Laufrads 14 beidseitig durch Wandungsteile 22 und 24 begrenzt ist. An dem Wandungsteil 22 ist der Lagerzapfen 18 angeordnet und das Wandungsteil 24 weist eine Lagerstelle 26 für die Antriebswelle 16 auf. In bezüglich der Drehachse 15 des Laufrads 14 radialer Rich tung ist die Pumpenkammer 20 durch ein zylinderförmiges Gehäuseteil 28 begrenzt. Während des Betriebs des Förderaggregats 10 saugt die Strömungspumpe 12 Kraftstoff durch einen Saugstutzen 30 an und drückt diesen über einen Pumpenausgang 32 in dem Wandungsteil 24 in einen Raum 34, in welchem der nicht dargestellte Elektromotor ange ordnet ist. Von dort aus wird der Kraftstoff über einen Ausgangs- oder Druckstutzen 36 der Brennkraftmaschine zugeführt.

Das Laufrad 14 der Strömungspumpe 12 weist, wie in Fig. 2 darge stellt, einen scheibenförmigen zentralen Bereich 38 auf, der mit einer zentralen Lagerbuchse 40 versehen ist, welche zur Lagerung auf dem Lagerzapfen 18 dient. Das Laufrad 14 weist an seinen beiden Stirnflächen 42 und 44 jeweils eine Vielzahl von sich etwa radial zur Drehachse 15 erstreckenden Flügeln 46 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Laufrads 14 verteilt mit Abstand zueinander angeord net sind. Die Flügel 46 sind an ihren radial nach außen weisenden Enden durch einen Ring 48 miteinander verbunden, wobei sich aus gehend von den radial nach innen weisenden Enden der Flügel 46 etwa in der Mitte der Breite des Laufrads 14 in Richtung von dessen Drehachse 15 gesehen etwa radial jeweils zwischen zwei Flügeln 46 eine Wandung 50 erstreckt. Die Wandungen 50 reichen radial nach außen nicht bis zum Ring 48, so daß dort Durchbrüche 52 vorhanden sind, die eine Verbindung zwischen den beiden Stirnflächen 42 und 44 des Laufrads 14 darstellen.

Zwischen zwei benachbarten Flügeln 46 ist jeweils ein Zwischenraum oder eine Lücke 54 gebildet, die im Längsschnitt durch die Strö mungspumpe 12 gesehen nutartig ausgebildet ist. Ausgehend von der Stirnfläche 42 bzw. 44 des Laufrads 14 erstreckt sich der Nutgrund 56 der Lücke 54 kreisabschnittartig. Die von den beiden Stirnflächen 42 und 44 ausgehenden Kreisabschnitte 56 gehen im Bereich der Wan dung 50 stoßfrei ineinander über. In den dem Laufrad 14 zugewandten Stirnflächen der beiden Wandungsteile 22 und 24 ist jeweils im gleichen Abstand von der Drehachse 15 des Laufrads 14 wie die Flügel 46 ein etwa ringförmiger Förderkanal 58 und 60 ausgebildet. Die För derkanäle 58 und 60 erstrecken sich nicht über einen in sich ge schlossenen Ring, sondern sind über einen Teil des Umfangs unter brochen, wobei an einem Umfangsende des einen Förderkanals 58 eine mit dem Saugstutzen 30 und damit der Saugseite der Strömungspumpe 12 verbundene Saugöffnung 62 mündet und am anderen Umfangsende des anderen Förderkanals 60 eine mit dem Pumpenausgang 32 und damit der Druckseite der Strömungspumpe 12 verbundene Drucköffnung 64 abführt. Der die Förderkanäle 58 und 60 unterbrechende Umfangsbereich 59 der Wandungsteile 22 und 24 dient als Dichtbereich, um ein Überströmen von Kraftstoff vom druckseitigen Ende der Förderkanäle zu deren saugseitigem Ende zu verhindern. Im Umfangsbereich 59 ist zur Ab dichtung ein möglichst geringes Spiel zwischen den Stirnflächen der Wandungsteile 22, 24 und den Stirnflächen 42 und 44 des Laufrads 14 vorhanden. Der Grund der Förderkanäle 58 und 60 ist im Längsschnitt durch die Strömungspumpe 12 gesehen wie der Nutgrund 56 der Lücken 54 des Laufrads 14 ebenfalls kreisabschnittförmig ausgebildet.

In den Fig. 2 und 3 ist erkennbar, daß der zwischen dem Außenman tel des die Flügel 46 verbindenden Rings 48 des Laufrads 14 und dem Innenmantel des die Pumpenkammer 20 in radialer Richtung begrenzen den Gehäuseteils 28 ein radialer Spalt 66 verbleibt, der über den Umfang des Laufrads 14 nicht konstant ist. Im Umfangsbereich des Gehäuseteils 28, in dem im Wandungsteil 22 die Saugöffnung 62 aus gebildet ist, ist der radiale Spalt 66 so groß ausgeführt, daß hier ein Saugkanal 68 gebildet ist, der den Förderkanal 60, in den die Saugöffnung 62 nicht mündet, mit dem Saugstutzen 30 und damit wie den Förderkanal 58 direkt mit der Saugseite der Strömungspumpe 12 verbindet. Der Förderkanal 60 ist im Umfangsbereich des Saugkanals 68 in radialer Richtung nach außen von der Drehachse 15 weg so weit vergrößert, daß er mit dem Saugkanal 68 verbunden ist. Der Saugkanal 68 ist dabei im Innenmantel des Gehäuseteils 28 ausgebildet und er streckt sich etwa parallel zur Drehachse 15 des Laufrads 14. In Umfangsrichtung vor und nach dem Saugkanal 68 ist der radiale Spalt 66, wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt, wesentlich kleiner, so daß der Saugkanal 68 in Umfangsrichtung begrenzt ist. Die Verkleine rung des radialen Spalts 66 ist dadurch erreicht, daß sich der Innenmantel des Gehäuseteils 28 in radialer Richtung näher zum Außenmantel des Laufrads 14 erstreckt. Der Saugkanal 68 ist im Gehäuseteil 28 eingeformt und erfordert am Gehäuseteil 28 keine Nachbearbeitung. Über den übrigen Umfang des Laufrads 14 kann der radiale Spalt 66, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt, relativ groß ausgeführt werden, wobei jedoch hier der Spalt 66 keine Ver bindung mit den Förderkanälen 58 und 60 aufweist. Der Innenmantel des Gehäuseteils 28 kann in diesem Umfangsbereich unbearbeitet bleiben, was die Herstellung des Gehäuseteils 28 vereinfacht.

Beim Ausführungsbeispiel ist außerdem in dem Umfangsbereich des Gehäuseteils 28, in dem im Wandungsteil 24 die Drucköffnung 64 vom Förderkanal 60 abführt, der radiale Spalt 66, wie in den Fig. 2 und 6 dargestellt, so groß, daß dort ein den Förderkanal 58, von dem die Drucköffnung 64 nicht abführt, mit dem Pumpenausgang 32 und damit direkt mit der Druckseite der Strömungspumpe 12 verbindender Druckkanal 70 gebildet ist. Der Förderkanal 58 ist im Umfangsbereich des Druckkanals 70 in radialer Richtung nach außen von der Drehachse 15 weg so weit vergrößert, daß er mit dem Druckkanal 70 verbunden ist. Der Druckkanal 70 setzt sich dabei im Wandungsteil 24 zum Pum penausgang 32 fort, kann jedoch auch in die Drucköffnung 64 münden. Der Druckkanal 70 ist wie der Saugkanal 68 im Innenmantel des Gehäu seteils 28 eingeformt und erstreckt sich etwa parallel zur Drehachse 15 des Laufrads 14. In Umfangsrichtung vor und nach dem Druckkanal 70 ist der radiale Spalt 66, wie in Fig. 2 dargestellt, wesentlich kleiner, so daß der Druckkanal 70 in Umfangsrichtung begrenzt ist.

Im als Dichtbereich dienenden Umfangsbereich 59 zwischen der Saug öffnung 62 und der Drucköffnung 64 ist in den dem Laufrad 14 zuge wandten Stirnflächen der Wandungsteile 22 und 24 jeweils ein Entlas tungskanal 72 und 74 ausgebildet, die sich etwa radial bezüglich der Drehachse 15 des Laufrads 14 und zumindest über den gleichen radia len Bereich erstrecken wie die Saugöffnung 62 und die Drucköffnung 64. Der Entlastungskanal 72 ist über eine Bohrung 76 im Wandungsteil 22 mit einem Bereich verbunden, in dem Niederdruck herrscht, beim Ausführungsbeispiel mit dem Vorratstank. In dem Umfangsbereich des Gehäuseteils 28, in dem in den Wandungsteilen 22 und 24 die Entlas tungskanäle 72 und 74 ausgebildet sind, ist der radiale Spalt 66 so groß, daß ein Verbindungskanal 78 zwischen den beiden Entlastungs kanälen 72 und 74 gebildet ist und somit der Entlastungskanal 74 über den Verbindungskanal 76 ebenfalls mit einem Bereich verbunden ist, in dem Niederdruck herrscht. Der Verbindungskanal 78 kann auch so ausgebildet sein, daß dieser den Entlastungskanal 74 direkt, also ohne Zusammenführung mit dem Entlastungskanal 72, mit dem Nieder druckbereich verbindet. Infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen den Stirnflächen der Wandungsteile 22, 24 und den Stirnflächen 42, 44 des Laufrads 14 strömen während des Betriebs des Förderaggregats 10 vom Druckbereich der Förderkanäle 58, 60 im Umfangsbereich der Druck öffnung 64 Leckkraftstoff und eventuell vorhandene Gasblasen in Richtung des Pfeils 80 zum Saugbereich der Förderkanäle 58, 60 im Umfangsbereich der Saugöffnung 62. Der Leckkraftstoff und die Gas blasen werden in die Entlastungskanäle 72 und 74 gedrückt und strö men aus diesen in den Niederdruckbereich, beim Ausführungsbeispiel den Vorratstank, ab und werden dadurch vom Saugbereich der Strö mungspumpe 12 ferngehalten. Zwischen dem Verbindungskanal 78 und dem Saugkanal 68 sowie dem Druckkanal 70 ist jeweils ein Umfangsbereich mit geringem radialem Spalt 66 ausgebildet, um diese Kanäle in Umfangsrichtung gegeneinander zu begrenzen.

In Fig. 8 ist eine von der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des Laufrads 14 abweichende Ausführung eines Laufrads 114 dargestellt. Die Abweichung bezieht sich dabei nur auf das Laufrad und alle übrigen Teile des Förderaggregats sind wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Bei der abweichenden Ausführung des Laufrads 114 er streckt sich die etwa in der Mitte der Breite des Laufrads 114 in Richtung von dessen Drehachse 15 gesehen angeordnete Wandung 150 durchgehend vom radial nach innen zur Drehachse 15 weisenden Ende der Flügel 146 bis zum Ring 148. Somit sind durch die Wandungen 150 die beiden Stirnflächen 142 und 144 des Laufrads 114 völlig vonein ander getrennt und es besteht lediglich im Bereich des Saugkanals 68 und des Druckkanals 70 eine Verbindung zwischen den beiden Förder kanälen 58 und 60 und im Bereich des Verbindungskanals 78 eine Verbindung zwischen den beiden Entlastungskanälen 72 und 74. Dies ist möglich, da beide Förderkanäle 58 und 60 sowohl direkt mit der Saugseite als auch mit der Druckseite der Strömungspumpe 12 verbun den sind.

Claims

1. Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Strömungspumpe (12), die ein Laufrad (14; 114) mit über dessen Umfang an dessen beiden Stirnflächen (42, 44) verteilt angeordneten Flügeln (46; 146) aufweist, das in einer in Richtung von dessen Drehachse (15) beid seitig durch jeweils ein Wandungsteil (22, 24) und in radialer Rich tung durch ein Gehäuseteil (28) begrenzten Pumpenkammer (20) ange ordnet ist, wobei in den dem Laufrad (14; 114) zugewandten Stirnflä chen der beiden Wandungsteile (22, 24) jeweils ein etwa ringförmiger Förderkanal (58, 60) ausgebildet ist und zumindest der eine der För derkanäle (58) eine Verbindung (62) mit der Saugseite der Strömungs pumpe aufweist und zumindest der andere der Förderkanäle (60) eine Verbindung (64) mit der Druckseite der Strömungspumpe aufweist, da durch gekennzeichnet, daß der radiale Spalt (66) zwischen dem Außen mantel des Laufrads (14; 114) und dem Innenmantel des Gehäuseteils (28) zumindest in dem Umfangsbereich des Gehäuseteils (28), in dem die Verbindung (62) des einen Förderkanals (58) mit der Saugseite angeordnet ist, so groß ist, daß ein Saugkanal (68) gebildet ist, durch den der andere Förderkanal (60) ebenfalls mit der Saugseite der Strömungspumpe verbunden ist und daß zur Begrenzung des Saug kanals (68) in Umfangsrichtung neben dem Saugkanal (68) Umfangsbe reiche angeordnet sind, in denen der radiale Spalt (66) kleiner ist.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Spalt (66) zwischen dem Außenmantel des Laufrads (14; 114) und dem Innenmantel des Gehäuseteils (28) zusätzlich in dem Umfangs bereich des Gehäuseteils (28), in dem die Verbindung (62) des einen Förderkanals (60) mit der Druckseite angeordnet ist, so vergrößert ist, daß ein Druckkanal (70) gebildet ist, durch den der andere För derkanal (58) ebenfalls mit der Druckseite der Strömungspumpe ver bunden ist und daß zur Begrenzung des Druckkanals (70) in Umfangs richtung neben diesem Umfangsbereiche angeordnet sind, in denen der radiale Spalt (66) kleiner ist.

3. Förderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkanal (68) und/oder der Druckkanal (70) im Innenmantel des Gehäuseteils (28) ausgebildet ist.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Saugkanal (68) und/oder der Druckkanal (70) etwa parallel zur Drehachse (15) des Laufrads (14; 114) erstreckt.

5. Förderaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Förderkanäle (58, 60) in einem Umfangsbereich (59) zwischen deren Verbindungen (62, 64; 68, 70) mit der Saug- und der Druckseite der Strömungspumpe (12) unterbrochen sind, wobei dieser Umfangsbereich (59) als ein Dichtbereich ausgebildet ist und daß der radiale Spalt (66) im Dichtbereich (59) kleiner als im Saugkanal (68) und im Druckkanal (70) ist.

6. Förderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den dem Laufrad (14; 114) zugewandten Stirnflächen der Wandungsteile (22, 24) im Dichtbereich (59) jeweils ein Entlastungskanal (72, 74) ausgebildet ist, der mit einem Bereich verbunden ist, in dem Nieder druck herrscht, wobei im Umfangsbereich des Gehäuseteils (28), in dem die Entlastungskanäle (72, 74) angeordnet sind, der radiale Spalt (66) zwischen dem Außenmantel des Laufrads (14; 114) und dem Innen mantel des Gehäuseteils (28) so groß ist, daß ein einen Entlastungs kanal (74) mit dem Niederdruckbereich verbindender Verbindungskanal (78) gebildet ist.

7. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die an den beiden Stirnflächen (142, 144) des Lauf rads (114) ausgebildeten Flügel (146) durch eine von den radial nach innen zur Drehachse (15) des Laufrads (114) weisenden Enden der Flügel (146) bis zu deren radial nach außen weisenden Enden sich erstreckende Wandung (150) in Richtung der Drehachse (15) des Laufrads (114) voneinander getrennt sind.