DE4428254A1 - Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Aggregat zum Fördern von Kraft­ stoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.

Bei einem derartigen, aus der DE-OS 40 20 520 bekannten För­ deraggregat fördert eine im Vorratstank angeordnete Förder­ pumpe über eine Förderleitung Kraftstoff zur zu versorgenden Brennkraftmaschine. Die als Strömungspumpe ausgebildete För­ derpumpe weist dabei ein in einer zylindrischen Pumpkammer rotierend angetriebenes Flügelrad auf, das den Kraftstoff von einer Saugöffnung in die Pumpkammer entlang eines ring­ förmigen Förderkanals zu einer Drucköffnung der Pumpkammer fördert, aus der der unter hohem Druck stehende Kraftstoff austritt und nach Durchströmen des Gehäuses der Förderpumpe zur Förderleitung gelangt.

Um dabei während des Betriebs der Förderpumpe in der Pump­ kammer vorhandene Gasblasen, die z. B. durch Kavitation oder bei völlig entleerter Pumpe durch Restluft entstehen können und die die Förderleistung der Förderpumpe beeinträchtigen, sicher abführen zu können weist die bekannte Förderpumpe ei­ ne Entgasungsöffnung in der Pumpkammer auf, die dort durch einen rinnenförmigen Entgasungskanal, in Form eines Blindka­ nales in der am Ansaugdeckel der Förderpumpe angeordneten Pumpkammerstirnwand gebildet ist, von dem mehrere Entga­ sungsbohrungen zum die Förderpumpe umgebenden Niederdruck­ raum abführen.

Dabei tritt bei dem bekannten Förderaggregat jedoch der Nachteil auf, daß der Entgasungskanal als hydraulische Fehl­ stelle wirkt, da der Druckabbau in der Pumpkammer zwischen dem Flügelrad und den Kammerstirnwänden radial einwärts auf der Seite des Entgasungskanals größer als auf der gegenüber­ liegenden Seite mit der glatten durchgehenden Dichtfläche ist, so daß sich eine resultierende Kraft ergibt, die axial auf das Flügelrad in Richtung Entgasungskanal wirkt und so das Flügelrad schief stellt.

Diese Schiefstellung bewirkt jedoch ein Anlaufen des Flügel­ rades an den Kammerstirnwänden der Pumpkammer, was zu einer erhöhten Leistungsaufnahme und Geräuschemission der Förder­ pumpe infolge der Reibung und zu einem erhöhten Verschleiß bis hin zu einer mechanischen Zerstörung der Förderpumpe führen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vor­ teil, daß durch die symmetrische Ausbildung der hydrauli­ schen Fehlstelle keine resultierende Axialkraft auf das Flü­ gelrad wirkt, so daß ein Anlaufen des Flügelrades an den Kammerstirnwänden mit den genannten Nachteilen sicher ver­ mieden werden kann.

Dies wird dabei in vorteilhafter Weise durch das Vorsehen eines zweiten Entgasungskanals in der am Pumpkörper gebilde­ ten Kammerstirnwand erreicht, dessen Form und Anordnung zum ersten Entgasungskanal am Ansaugdeckel spiegelbildlich sym­ metrisch ausgeführt ist, so daß die jeweiligen lokalen Axialkräfte am Flügelrad einander aufheben.

Dabei ist es für einen weiteren Druckabbau besonders vor­ teilhaft den zweiten Entgasungskanal mit dem inneren Förder­ kanal zu verbinden, wobei die Gasblasenabfuhr über den durch die Flügel des Flügelrades mit dem zweiten Entgasungskanal verbundenen ersten Entgasungskanal erfolgt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggrega­ tes ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Kraftstoffvorratstank, einem Kraft­ stofförderaggregat und einer Brennkraftmaschine eines Kraft­ fahrzeuges. Die Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch das Förderaggregat gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung entlang der Linie II-II in Fig. 3, die Fig. 3 einen Schnitt durch einen zum Förderaggregat gemäß Fig. 2 gehö­ renden Ansaugdeckel, entlang der Linie III-III und die Fig. 4 einen weiteren Schnitt durch den Pumpenkörper der Fig. 2 entlang der Linie IV-IV.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffvorratstank 1, in dem ein Kraftstofförderaggregat 3 angeordnet ist. An einem Druck­ stutzen 5 des Förderaggregates 3 ist eine Förderleitung 7 angeschlossen, die zu einer Brennkraftmaschine 9 führt. Wäh­ rend des Betriebs der Brennkraftmaschine 9 saugt das Förder­ aggregat 3 über einen Ansaugstutzen 11 Kraftstoff aus dem Vorratstank 1 und fördert diesen zur Brennkraftmaschine 9. Das Förderaggregat 3 ist mit einem elektrischen Antriebsmo­ tor 13 ausgestattet (Fig. 2), dessen Motoranker 15 auf einer Ankerwelle 17 sitzt. Die Ankerwelle 17 durchdringt mit ihrem einen Ende 19 eine Trennwand 21, welche den Raum 23, in wel­ chem sich der Elektromotor 13 befindet, von einer Förderpum­ pe 25 trennt. Die als Strömungspumpe ausgebildete Förderpum­ pe 25 weist ein Flügelrad 27 auf, das drehfest mit dem Ende 19 der Ankerwelle 17 verbunden und in einer Pumpkammer 29 angeordnet ist, die einerseits durch die Trennwand 21 zum elektrischen Antriebsmotor 13 hin und andererseits durch ei­ nen Ansaugdeckel 31 begrenzt ist, an dem der Ansaugstutzen 11 angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist die Förder­ pumpe 25 als zweistufige Strömungspumpe ausgebildet. Dies ist jedoch im Hinblick auf die Erfindung bedeutungslos, da die Erfindung auch bei einer einstufigen Strömungspumpe ver­ wendet werden kann. In der Pumpkammer 29 läuft das Flügelrad 27 um, welches einen inneren, ersten Kranz 33 von Flügeln aufweist. In seinem peripheralen Bereich hat das Flügelrad 27 einen zweiten Kranz 35 von Flügeln. Dabei besteht der zweite Kranz 35 aus zwei Teilkränzen, von denen jeder an ei­ ner der beiden Stirnflächen 37, 39 des scheibenförmigen Flü­ gelrades 27 ausgebildet ist. Die beiden Teilflügelkränze des zweiten Flügelkranzes 35 sind in der Fig. 2 mit den Bezugs­ zahlen 41 und 43 versehen worden. Die Trennwand 21 ist fest mit einem Pumpenkörper 45 verbunden, der das Förderaggregat 3 umschließt. Auf der von der Trennwand 21 abgewandten Seite des Flügelrades 27 ist die Pumpkammer 29 durch den Ansaug­ deckel 31 verschlossen, der durch einen nach innen geformten Rand 47 am Pumpenkörper 45 gehalten wird.

Wie auch der Fig. 3 entnehmbar, erstreckt sich ein erster, innerer Förderkanal 51 von einer im Ansaugstutzen 11 befind­ lichen Saugöffnung 53 aus im Gegenuhrzeigersinn bis zu einem Zwischenkanal 55, der sich im wesentlichen radial erstreckt. An den Zwischenkanal 55 schließt sich ein zweiter, äußerer Förderkanal 57 an, der sich entlang einer Randschulter 59 des Ansaugdeckels 31 bis nahe dem Zwischenkanal 55 er­ streckt, wobei die Förderkanäle einen nutartigen Querschnitt aufweisen. Auch in der am Pumpenkörper 45 angeordneten Trennwand 21 sind, wie der Fig. 4 entnehmbar, entsprechende Förderkanäle 51, 55, 57 angeordnet, wobei im Bereich des Auslaufes des zweiten, äußeren Förderkanals 57 eine Druck­ öffnung 61 in der Trennwand 21 vorgesehen ist, die den För­ derkanal 51, 55, 57 mit dem Raum 23 verbindet, von dem wie in der Fig. 1 dargestellt, der Druckstutzen 5 zur Förder­ leitung 7 abführt.

In radialer Richtung gesehen liegen die beiden Förderkanäle 51, 57 mit Abstand voneinander, so daß zwischen diesen eine Trennfläche 63 verbleibt. Da sich in Achsrichtung gesehen die beiden Förderkanäle 51 und die beiden Förderkanäle 57 einander gegenüberliegen, liegen sich auch die Trennflächen 63 der Trennwand 21 am Pumpenkörper 45 und des Ansaugdeckels 31 einander spiegelbildlich symmetrisch gegenüber.

Zur Abführung von Gasblasen aus der Pumpkammer 29 sind in der Trennfläche 63 des Ansaugdeckels 31 (Fig. 3) drei Boh­ rungen 65 vorgesehen, die von der Pumpkammer 29 aus zur Saugseite der Förderpumpe 25 führen und die somit die Pump­ kammer 29 mit einem unter Niederdruck stehenden Bereich des Systems verbinden. Dieser Bereich wird beim Ausführungsbei­ spiel durch das Innere des Kraftstoffvorratstankes 1 gebil­ det. Die drei Entgasungsbohrungen 65 sind in Laufrichtung (Pfeil 67) des Flügelrades 27 hintereinander in einem rin­ nenartigen Entlastungskanal 69 im Ansaugdeckel 31 angeord­ net, der sich im wesentlichen zwischen dem inneren Förderka­ nal 51 und dem äußeren Förderkanal 57 und in Drehrichtung des Pfeiles 67 erstreckt.

Um dabei eine einseitige hydraulische Fehlstelle an den an den Stirnwänden der Pumpkammer 29 zwischen den Förderkanälen 51, 57 gebildeten Trennflächen 63 zu vermeiden, die zu einer einseitigen resultierenden Axialkraft auf das Flügelrad 27 führen würde, ist erfindungsgemäß in der Trennfläche 63 an der Trennwand 21 des Pumpenkörpers 45 ein zweiter rinnenar­ tiger Entgasungskanal 71 vorgesehene der dem ersten am An­ saugdeckel 31 angeordneten Entgasungskanal 69 entlang einer Radialebene des Flügelrades 27 spiegelbildlich symmetrisch gegenüberliegend ausgebildet ist, wobei beide Entgasungska­ näle 69, 71 als sogenannte Blindkanäle ausgeführt sind. Die Gasblasenabfuhr aus dem zweiten Entgasungskanal 71 erfolgt dabei über den mittels des Flügelrades 27 hydraulisch mit diesem verbundenen ersten Entgasungskanal 69. Für einen wei­ teren Druckabbau ist der zweite Entgasungskanal 71 zudem über eine Nut 73 mit dem inneren Förderkanal 51 verbunden. Die hydraulische Verbindung der in Achsrichtung jeweils ge­ nau übereinander liegenden Förderkanäle 51, 55, 57 in den Pumpkammerstirnwänden des Ansaugdeckels 31 und der Trennwand 21 erfolgt einmal ebenfalls durch die zwischen den Flügeln des ersten inneren Kranzes 33 des Flügelrades 27 vorhandenen Durchbrüche bzw. durch einen zwischen der Randschulter 59 und der radial äußeren Mantelfläche des Flügelrades 27 ver­ bleibenden Ringspalt 75.

Im Betrieb arbeitet das erfindungsgemäße Förderaggregat in folgender Weise.

Wenn das Flügelrad 27 durch den Elektromotor 13 rotierend angetrieben wird, saugt die Förderpumpe 25 über die Saugöff­ nung 53 Kraftstoff aus dem Vorratstank 1 an und drückt die­ sen in Richtung des Pfeiles 67 durch den ersten, inneren Förderkanal 51 und den Zwischenkanal 55 in den zweiten, äu­ ßeren Förderkanal 57, von wo aus der Kraftstoff über die Drucköffnung 61 in den Raum 23 des Elektromotors 13 eintritt und diesen über den Druckstutzen 5 verläßt. Zwischen den beiden Stirnflächen 37, 39 des Flügelrades 27 und den diesen zugewandten Stirnwänden der Pumpkammer 29 sind geringe Ra­ dialspalte vorhanden, über die im Förderkanal 51, 55, 57 vorhandene Gasblasen in Richtung der Pfeile 77 aus den För­ derkanälen gedrückt und von den rinnenartigen Entgasungska­ nälen 69, 71 aufgenommen werden, von wo aus sie über die Bohrungen 65 aus der Pumpkammer 29 in den einen Niederdruck­ raum bildenden Vorratstank gespült werden.

Dabei ist es durch das Vorsehen des zweiten Entgasungskanals 71 in der Trennwand des Pumpenkörpers 45, der zum ersten im Ansaugdeckel 31 ausgebildeten Entgasungskanal 69 spiegel­ bildlich symmetrisch ausgeführt ist in konstruktiv einfacher Weise möglich, einseitig axial auf das Flügelrad wirkende hydraulische Fehlstellen zu vermeiden, so daß trotz sicherer Abfuhr der Gasblasen aus der Pumpkammer das Flügelrad axial stabil geführt ist.

Claims (7)

1. Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank (1) zur Brennkraftmaschine (9) eines Kraftfahrzeuges, mit einer im Vorratstank (1) angeordneten, als Strömungspumpe ausgebildeten Förderpumpe (25), deren scheibenförmiges, ro­ tierend angetriebenes Flügelrad (27) in einer entsprechend kreiszylindrischen Pumpkammer (29) angeordnet ist, deren durch einen Ansaugdeckel (31) und eine Trennwand (21) eines Pumpenkörpers (45) gebildete Kammerstirnwände jeweils wenig­ stens einen annähernd ringförmig verlaufenden, im Quer­ schnitt nutartigen Förderkanal aufweisen, der sich von einer in die Pumpkammer (29) mündenden Saugöffnung (53) zu einer aus dieser abführenden Drucköffnung (61) erstreckt und mit einer Entgasungsöffnung (65) in der am Ansaugdeckel (31) ge­ bildeten Kammerstirnwand, die an der Pumpkammerstirnwand in einen zum Förderkanal versetzten rinnenartigen Entgasungska­ nal (69) mündet und die die Pumpkammer (29) mit einem Nie­ derdruckraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der an der Trennwand (21) des Pumpkörpers (45) gebildeten Pump­ kammerstirnwand ein zweiter rinnenartiger Entgasungskanal (71) angeordnet ist, der dem in der Pumpkammerstirnwand am Ansaugdeckel (31) ausgebildeten ersten Entgasungskanal (69) entlang einer Radialebene des Flügelrades (27) spiegelbild­ lich symmetrisch gegenüberliegend ausgebildet ist.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (27) einen ersten, inneren und einen zweiten, äu­ ßeren Kranz (33, 35) von Flügeln aufweist und daß in den Pumpkammerstirnwänden zwei den jeweiligen Flügelkränzen zu­ geordnete Förderkanäle vorgesehen sind, von denen ein inne­ rer Förderkanal (51) über einen Zwischenkanal (55) mit einem radial äußeren Förderkanal (57) verbunden ist, wobei die Saugöffnung (53) am Ende des inneren Förderkanals (51) und die Drucköffnung (61) am Ende des äußeren Förderkanals (57) angeordnet ist.

3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskanäle (69, 71) jeweils im Bereich einer radial zwischen den Förderkanälen (51, 57) gebildeten Trennfläche (63) der Pumpkammerstirnwände angeordnet sind.

4. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Entgasungskanal (69) am Ansaugdeckel (31) über wenig­ stens eine Bohrung (65) mit einem die Förderpumpe (25) umge­ benden Niederdruckraum verbunden ist.

5. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite in der Trennwand (21) des Pumpkörpers (45) vorgesehe­ ne Entgasungskanal (71) über eine Nut (73) ständig mit dem inneren Förderkanal (51) verbunden ist.

6. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenartigen Entgasungskanäle (69, 71) im Bereich der Drucköffnung (61) angeordnet sind.

7. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in den Entgasungskanal (69) mündende Entgasungsboh­ rungen (65) vorgesehen sind.