DE4423314A1 - Brennstoffpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-C2-32 09 736 ist eine 2-stufige Peripheralpumpe bekannt. Diese wird auch als Wirbel-, Turbulenz-, oder Reibungspumpe oder Regenerativ-Traction-, Westco-type Rotorypumpe bezeichnet. Die Wirkung dieser Pumpen wird wesentlich durch die Anordnung und Querschnittsform von Förderkanälen bestimmt, die die Ausbildung der Zirkulation beeinflußt, die typisch für diesen Pumpentyp ist.

Die in der DE-C2-32 09 736 offenbarte Peripheralpumpe weist im Verbindungskanal zwischen den Pumpenwerken Fasen, Nuten oder Kammern auf, damit diese Pumpe mit verringertem Laufgeräusch betrieben werden kann.

In bezug auf die Ausbildung der Förderkanäle liegt mit der DE-C2-33 27 922 eine Druckschrift vor, in der diesem Problem Rechnung getragen wird durch Angabe von definierten Abgrenzungen der Pumpenabmessungen, deren Einhaltung verbesserte hydraulische Werte erzielen lassen soll. Obwohl der Zeichnung dieser Druckschrift keine Einzelheiten des konstruktiven Aufbaus entnehmbar sind, zeigt Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Pumpenrad in einem Förderkanal des Pumpengehäuses, aus dem als Pfeillinie die diesem Pumpentyp charakteristische wirksame Bahn der umlaufenden Flüssigkeitsmasse als Schraubenlinie entnehmbar ist. Deren Zirkularprojektion würde als insich geschlossener Kreis erscheinen. Die in Umfangsrichtung dieser Bahnkurve fallende Geschwindigkeitskomponente führt zu einem Druckanstieg im Förderkanal vom Einlaß zum Auslaß.

Es ist bekannt, daß derartige Pumpenwerke einen geringeren Wirkungsgrad haben, der durch Spalt- und Schaufelstoßverluste sowie durch mechanische Verluste durch Lagerreibung verursacht wird.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannte Brennstoffpumpe derart zu gestalten, daß eine optimalere Förderleistung erreicht wird, d. h. der Wirkungsgrad gegenüber bekannten Pumpen verbessert wird.

Die Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß der bei der umlaufenden Förderung gleichzeitig vom Einlaß zum Auslaß in Axialrichtung durch das Pumpenwerk geförderte Brennstoff an der Mittelwand des Pumpenrades eine Axialkraft bewirkt, die das Pumpenrad einseitig an dem Gehäuse anlaufen läßt. Dieses Anlaufen verursacht Reibungsverluste. Dieser Verlust läßt sich durch die erfinderischen Maßnahmen vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Diese zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennstoffpumpe im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Vergrößerung aus der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Brennstoffpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2, in dem ein Elektromotor 3 und wenigstens ein als Seiten- oder Peripheralkanalpumpe ausgebildetes Pumpenwerk 4 angeordnet sind. Das Pumpenwerk 4 weist einen Einlaßstutzen 5 auf, der mit einem nicht dargestellten Brennstofftank unmittelbar oder über eine Leitung verbunden ist.

Bei Pumpenbetrieb wird der Brennstoff aus dem Einlaßstutzen 5 zu einem Auslaß 6 gefördert, der mit dem Einlaß eines weiteren Pumpenwerks (nicht dargestellt) oder mit einem Auslaßstutzen 7 verbunden ist, der zu der Brennkraftmaschine führt.

Da der Einlaß 5 und der Auslaß 6 des Pumpenwerks 4 jeweils auf der anderen Pumpenseite angeordnet sind, wird der Brennstoff bei der umlaufenden Förderung gleichzeitig in Axialrichtung durch das Pumpenwerk 4 gefördert.

Da die Wirkungsweise einer Seiten- oder Peripheralkanalpumpe zur Brennstofförderung in den zum Stand der Technik zitierten Druckschriften ausreichend beschrieben ist, wird auf eine weitere Beschreibung, soweit sie nicht auf die Erfindung bezogen ist, verzichtet.

Fig. 2 zeigt eine Vergrößerung eines Bereiches der Fig. 1, aus dem der Querschnitt eines Förderkanalabschnitts 8 ersichtlich ist, der sich aus Querschnittsflächen beiderseits eines Pumpenrades 9 angeordneten Förderzellen 10 und der Förderkanalquerschnittsfläche zusammensetzt. Zwischen den Förderzellen 10 besteht jeweils eine bis zum Außendurchmesser des Pumpenrades 9 verlaufende Mittelwand 11. Diese Mittelwand 11 verläuft in der dargestellten Ausführung geradlinig, da die Förderzellen 10 beiderseits der Mittelwand 11 angeordnet sind, sie kann bei einer Hintereinanderanordnung auch wellenförmig verlaufen. An der Mittelwand 11 können Durchbrüche bestehen, die jedoch nicht dargestellt sind.

Die bei der umlaufenden Förderung entstehende Brennstofförderung in Axialrichtung bewirkt an der Mittelwand 11 eine Axialkraft in Richtung des Auslasses 6.

Erfindungsgemäß weist die beschriebene Brennstoffpumpe 1 nun die Merkmale auf, daß beiderseits der Mittelwand 11 bestehende Förderkanalabschnitte 13, 14 derart ausgebildet sind, daß der mit dem Auslaß 6 verbundene Förderkanalabschnitt 13 gegenüber dem Förderkanalabschnitt 14, der mit dem Einlaß 5 verbunden ist, eine kleinere Querschnittsfläche aufweist.

Es hat sich versuchsmäßig als besonders günstig herausgestellt, wenn das Querschnittsflächenverhältnis zwischen 0,8 und 1, vorzugsweise 0,85 und 0,95 liegt.

Dieses läßt sich einmal dadurch erreichen, daß die Förderzellen 10 mit gleichen Querschnittsflächen und die restlichen Förderkanalabschnitte 13, 14 mit ungleichen Querschnittsflächen ausgebildet sind, womit die Kanaltiefe T1 kleiner als die Kanaltiefe T2 und die Förderzellentiefen R1 gleich R2 sind, wie als Vollinie in Fig. 2 dargestellt ist.

Alternativ können die Förderzellen 10 mit ungleichen und die restlichen Förderkanalabschnitte 13, 14 mit gleichen Querschnittsflächen ausgebildet werden, womit, wie in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist, die Förderzellentiefe R1′ kleiner als R2 und die Kanaltiefen T1′ gleich T2 sind.

Es versteht sich von selbst, daß die Unsymmetrie auch dadurch erreicht werden kann, daß die Förderzellen 10 und die restlichen Förderkanalabschnitte 13, 14 mit ungleichen Querschnittsflächen ausgebildet sind.

Das Pumpenwerk kann als reine Seitenkanalpumpe, d. h. ohne Peripheralkanal, oder als reine Peripheralkanalpumpe, ohne Seitenkanäle, ausgeführt sein. Letzteres würde zur Folge haben, daß die Kanaltiefen T1 gleich T2 gleich Null würden und die Förderzellen 10 mit ungleichen Querschnittsflächen gemäß R1 kleiner R2.

Diese Maßnahmen bewirken bei dem erfindungsgemäßen Pumpenwerk 4, daß sich im Förderkanalabschnitt 13, der mit dem Auslaß 6 verbunden ist, eine Schraubenlinie der Brennstoffmasse ausbildet, deren Zirkularprojektion gegenüber der Schraubenlinie des mit dem Einlaß 5 verbundenen Förderkanalabschnitts 14 einen kleineren Bahnkreis 15 aufweist. Hieraus resultiert bei gleicher Geschwindigkeitskomponente eine größere Zentrifugalkraft, deren Auswirkung ein höherer Druckanstieg im Förderkanalabschnitt 13 des Auslasses 6 als im Förderkanalabschnitt 14 des Einlasses 5 ist. Hierdurch bildet sich an der Mittelwand 11 eine Axialkraft aus, die der durch die Axialströmung des Brennstoffs bewirken entgegengerichtet ist.

Damit gleichen sich beide Axialkräfte aus, d. h. die durch axiale Abstützkräfte des Pumpenrades 9 verursachten Reibungsverluste entfallen. Damit läßt sich die erfindungsgemäße Brennstoffpumpe mit besserem Wirkungsgrad als andere vergleichbare Pumpen betreiben.

Claims (5)

1. Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem als Seiten- und/oder Peripheralkanalpumpe ausgebildeten Pumpenwerk, dessen Einlaß und Auslaß derart angeordnet sind, daß der Brennstoff bei der umlaufenden Förderung gleichzeitig in Axialrichtung gefördert wird, wobei ein Pumpenrad Förderzellen aufweist, die beiderseits einer Mittelwand angeordnet sind, die Förderkanalabschnitte bestehend aus Förderzellenquerschnitt und Förderkanalquerschnitt gegeneinander abgrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Auslaß (6) verbundene Förderkanalabschnitt (13) gegenüber dem Förderkanalabschnitt (14), der mit dem Einlaß (5) verbunden ist, eine kleinere Querschnittsfläche aufweist.

2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsflächenverhältnis zwischen 0,8 und 1, vorzugsweise 0,85 und 0,95 liegt.

3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderzellen (10) mit gleichen Querschnittsflächen und die restlichen Förderkanalabschnitte (13, 14) mit ungleichen Querschnittsflächen ausgebildet sind.

4. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderzellen (10) mit ungleichen und die restlichen Förderkanalabschnitte (13, 14) mit gleichen Querschnittsflächen ausgebildet sind.

5. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderzellen (10) und die restlichen Förderkanalabschnitte (13, 14) mit ungleichen Querschnittsflächen ausgebildet sind.