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Kraftstoffpumpe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitspumpen
und besteht insbesondere in einem neuartigen Motorpumpenaggregat, das im Betrieb
in einem Flüssigkeitsbehälter untergetaucht ist.
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Solche Pumpen sind bereits in den verschiedensten Bauformen für zahlreiche
Spezialzwecke vorgeschlagen worden.
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So sind z. B. elektrisch angetriebene Tiefbrunnenpumpen bekannt, bei
welchen Antriebsmotor und Pumpe in getrennten Kammern angeordnet sind, wobei die
Motorwelle innerhalb der Motorkammer gelagert ist und das Pumpenlaufrad auf der
verlängerten Motorwelle innerhalb der Pumpenkammer befestigt ist. Die Motorkammer
solcher Pumpen ist im allgemeinen als Taucherglocke ausgebildet, während die Einlässe
für die zu pumpende Flüssigkeit seitlich und oberhalb des Pumpenläufers angeordnet
sind. Während die eben erwähnte bekannte Pumpe vorzugsweise für Unterwasserbetrieb
geeignet ist, bezieht sich der Erfindungsgegenstand insbesondere auf den Betrieb
unterhalb des Spiegels einer flüchtigen Flüssigkeit, wie z. B. Benzin.
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Auch bei einer für die Förderung von flüchtigen Flüssigkeiten konstruierten
Pumpe sollte der Einlauf nach oben zu liegen. Die darüberliegenden Bauteile sollten
dabei so angeordnet sein, daß die in der Nähe des Einlaufs gebildeten Blasen an
der Oberfläche der Flüssigkeit entweichen können, anstatt in das Pumpengehäuse einzudringen.
Insbesondere bei Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren kommen Dampfsäcke häufig
vor, weil sich das Pumpengehäuse stark mit Gas anfüllt, insbesondere nach dem Stillsetzen
des «-armen Motors. Das verzögert oder verhindert die Förderung des Kraftstoffs,
his das eingeschlossene Gas kondensiert ist oder anderweitig entfernt wurde. Durch
den Einbau
der Pumpe im Benzintank, wodurch erreicht wird, daß der
Kraftstoff dem Vergaser zugedrückt wird, wird die Möglichkeit des Auftretens von
Dampfsäcken ganz erheblich vermindert gegenüber der bisher üblichen Autopraxis,
bei welcher- die Kraftstoffpumpe im Abstand zum Kraftstofftank eingebaut ist und
den Kraftstoff aus demselben ansaugt. Es sind bereits elektrisch angetriebene Kreiselpumpenaggregate
bekannt, welche in einem Autokraftstoffbehälter untergetaucht betrieben werden und
mit welchen unter normalen Kraftstoffverhältnissen die wirksame Förderung des Kraftstoffs
sichergestellt ist. Wenn indessen .der Kraftstoff anomal hohen Temperaturen ausgesetzt
wird, wie z. B. bei Militärfahrzeugen, bei denen Motor und Kraftstoffbehälter von
Panzerplatten umgeben sind, können Gasblasen -in die Pumpen- und Motorräume ei:nideingen,
was. ernste Folgen haben könnte.
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Ein Kreiselpumpe mit aufwärts gerichtetem Einlaufstutzen erzeugt-
in der in den Einlauf eintretenden Flüssigkeit eine Wirbelbewegung, und wenn der
Flüssigkeitsspiegel bis auf 152 bis 2o3 mm über dem Einlauf absinkt, kann der Fall
eintreten, daß Luft durch das Zentrum des Wirbels eingesaugt. wird.
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Demgemäß ist bei dem erfindungsgemäßen Motorpumpenaggregat eine Kreiselpumpe
mit einem nach aufwärts gerichteten Einlauf vorgesehen, bei welcher die Bildung
eines Wirbels über dem Einlauf, durch welchen Luft eingesaugt werden könnte, vermieden
wird.
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Die Erfindung selbst besteht insbesondere in einem Motorpumpenaggregat,
bei welchem' der Motor dicht. über der Pumpe montiert, aber so angeordnet ist, däß
die Flüssigkeit ungehindert in die Pumpe eintreten kann und ebenso das Entweichen
von Gasblasen aus der Nähe des Pumpeneinlaufs gewährleistet ist. Das erfindungsgemäße
elektrische Pumpenaggregatwird in einemFlüssigkeitsbehälter untergetaucht betrieben
und ist mit Einrichtungen ausgestattet, welche erlauben, praktisch gasfreie Flüssigkeit
sowohl dem Auslaufstutzen der Pumpe wie auch dem Innern des Motorgehäuses zur Schmierung
der Lager zuzuführen. Dabei ist das Motorpumpenaggregat erfindungsgemäß so ausgeführt,
daß es rasch ein- und ausgebaut werden kann, so daß sich hinsichtlich Fabrikation
und Betrieb wesentliche Einsparungen ergeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es stellt dar Fig.
i eine schematische Darstellung, die einen Kraftstoffbehälter, eine Pumpe und einen
Vergaser zeigt, wie sie im allgemeinen bei Verbrennungsmotoren verwendet werden,
Fig. 2 einen Grundriß der Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 den Grundriß eines ausgebauten Pumpenlaufrades,
. Fig.5 einen Vertikalschnitt durch den Durchmesser des Laufrades, Fig.6 einen Grundriß
des Unterteils des ausgebauten Motorgehäuses, Fig.7 einen Seitenriß desselben, teilweise
im Schnitt, und eines Teils der darunterliegenden Konstruktion zwecks deutlicherer
Darstellung derselben, Fig. 8 eine Ansicht des Gehäuseteils gemäß den Fig. 6 und
7, von unten gesehen.
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Die Fig. 9 und io sind schematische Darstellungen, welche die Arbeitsweise
der Vorrichtung beint Brechen des Flüssigkeitswirbels zeigen, der neben dem Pumpeneinlauf
aufzutreten pflegt.
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In der Fig. i zeigt 12 eine Brennstoffpumpe, welche in den Einzelheiten
nachstehend beschrieben werden soll und die hier im Brennstoffbehälter 13 angeordnet
und mit einem isolierten elektrischen Anschluß 14 zur Batterie 15 versehen ist,
ferner mit einer Förderleitung 16, die sich bis zum Vergaser 17 erstreckt, um dort
in üblicher Weise das Brennstoffgemisch zu bilden. Der Behälter 13 kann in jeder
beliebigen Stellung zum Vergaser und zur Batterie angeordnet werden; nur ein einziges
Rohr 16 ist zwischen Behälter und Vergaser erforderlich und nur ein einziger Verbindungsdraht
zwischen Batterie und Motor, wobei angenommen wird, daß Behälter und Batterie an
die Masse des Fahrgestells angeschlossen sind, wie es die allgemein übliche Praxis
ist.
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Das Pumpenaggregat umfaßt einen Motor, der sich in einem Gehäuse aus
zwei getrennten Gußstücken, einem oberen und einem unteren, i8 und i9, befindet.
Der Teil 18 besitzt Lappen.2o, die an dem Flansch 2:1 des Teils i9 durch Bolzen
23 befestigt sind. Augen 24 in den Ecken des unteren Gußstücks sind für den Einbau
von Schwingungsdämpfern gemäß der. amerikanischen Patentschrift 2 271 56o
vorgesehen. Der obere Teil i8 hat einen durchbohrten Anguß 25, in dem sich, auf
einer Schraubenfeder 27 elastisch gelagert, ein Kontaktstück 26 befindet, welches
durch einen Draht 28 an das Magnetfeld im Magnetgehäuse 29 des Motors angeschlossen
ist. Ein Stopfen 3o, der in den, Anguß eingeschraubt wird, trägt ein Kontaktstück
31, das an den Draht 14 angeschlossen ist. Der Stopfen 30 kann so eingestellt werden,
daß er die Elemente 26 und 31 in festem elektrischem Kontakt zueinander hält.
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Ein Halslager 32 wird von einem hohlen Anguß 33 in der Mitte des Gehäuseteils
18. aufgenommen, wobei ein oder mehrere Nuten 34 im Lager durch verlängerte seitliche
Bohrungen 35 nach außen zu Verbindung haben. Das Magnetgehäuse 29 wird in diesem
Teil des Gehäuses in Rippen 36, welche in geeigneter Weise genutet sind, gehalten.
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Der untere Gehäuseteil i9 (Fig. 6, 7 und 8) ist im allgemeinen von
kegelförmiger Gestalt und besitzt an seiner Unterseite eine Reihe radialer Rippen
37, 38, 39 und 4o, die in durchbohrte Fußansätze 41 ausmünden. Jede der Rippen
38 und 4o erstreckt sich über die Gehäusewand hinaus nach oben und ist mit je einer
Bürstentasche versehen, von denen eine in Fig. 3 bei 42 dargestellt ist. In ihr
befindet sich bei 43 eine Bürste., welche durch eine Schraubenfeiler
.45
dauernd gegen den Kollektor -.4 gepreßt wird. Diese Feder 45 ist zwischen der Bürste
und einem Schraubenstopfen 46 eingezwängt, der das äußere Ende der Bürstentasche
abschließt. Die Rippe 4o hat, wie in, den Abb. 3 und 6 gezeigt ist, .eine Aussparung
47 an ihrer oberen Kante, welche eine isolierte Klemme 48 zur geeigneten Verbindung
mit der Stromquelle aufnimmt, während die andere Bürste an Masse gelegt wird. Die
Rippe 39 ist, wie bei 49 gezeigt, verbreitert und mit einem diagonalen Kanal 5o
versehen, der Flüssigkeit in das Motorgehäuse leitet, wie nachstehend beschrieben
werden soll. Die rechte Rippe 40 (Fig. 3) ist mit einem zweiten Kanal, 51 unter
der Bürstentasche versehen, um Flüssigkeit aus dem Motorgehäuse abzuführen.
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Ein Halslager 52 ist im Scheitelpunkt des unteren Gehäuseteils
ig unter einer nach aufwärts vorstehenden Tasse 53 an der Innenseite des Gehäuseteils
eingebaut. Die Motorwelle 54 ist in den Halslagern 32 und 5a gelagert, und
ihr oberes Ende befindet sich in dem Anguß 33 in Eingriff mit einer Druckschraube
55, die von der Außenseite des Gehäuses nachgestellt werden kann. Der Kollektor
ist in der Tasse 53 neben den Bürsten angeordnet, wobei ein Bund 56 sich dicht an
den oberen Teil dieser Tasse anlegt, um jeder eventuellen Flammenausbreitung vorzubeugen.
Ein Filtersieb 57 ist außerhalb. der Tasse 53 zwischen dem oberen Gehäuseteil und
dem unter diesem Sieb nach unten konisch zulaufenden Räum 58, der einen Sumpf zur
Aufnahme von Schlamm bildet, befestigt. Eine Strahldüse 6o mit schrägen Auslaßbohrungen
61 richtet die abgezweigte Flüssigkeit aus der Bohrung 5o gegen das Sieb, um dasselbe
abzuwaschen. Eine Bohrung 81 in der Rippe 37, gegenüber der Bohrung 5o, führt den
im Sumpf angesammelten Schlamm ab.
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Das Laufrad 62 der Kreiselpumpe hat eine zentrale Nabe 63,
welche das untere Ende der Motorwelle 54 aufnimmt und mit einem außermittigen Stift
64 versehen ist, der in einen Schlitz 65 am Ende der Welle hineinragt, damit das
Laufrad gezwungen ist, sich mit der Welle zu drehen. Neben dem Stift 65 (Fig. 5)
befindet sich ein kleines Abflußloch 66. Von der Laufradnabe gehen, wie dargestellt,
spiralförmige Laufradschaufeln 67 nach außen zu ab. Unter dem Laufrad befindet sich
eine Bodenplatte 68, welche zusammen mit einer Deck-oder Einlaufplatte
69 das Spiralgehäuse bildet. Die Platte 69 besitzt eine zentrale Öffnung,
die den Einlauf 70 bildet und wesentlich größer als die Laufradnabe 63 i"st.
An ihrem äußeren Rand ist sie zur Aufnahme eines Siebes 72 verdickt. Die
Größe des Einlaufs 70 ist mathematisch genau nach der Pumpenleistung berechnet,
und es ist wichtig, daß diese Öffnung weder wesentlich größer noch wesentlich kleiner
ist als die berechnete Größe.
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Das Laufrad 62 ruht auf einer Drucklagerkugel 71, welche ihrerseits
auf der Laufradgehäusebodenplatte 68 ruht. Ein Rundsieb 72 schließt den Raum
zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpengehäuse ab,- um den in den Pumpeneinlauf
gelangenden Brennstoff zu filtern. An den Rändern der Pumpengehäuseteile befinden
sich im Abstand zueinander Befestigungslappen wie bei 82 und 73 zur Befestigung
mittels Bolzen 74 an den Fußangüssen 41 des Motorgehäuseteils ig. Die Bodenplatte
68 besitzt am Umfang eine Erweiterung 75, die einen Anschluß, für die Verbindung
mit der Förderleitung 16 bildet. Die Reihenfolge für den Einbau des Aggregats ist
folgende: Motoranker und Magnetgehäuse werden im oberen Motorgehäuseteil 18 eingebaut,
der untere Gehäuseteil ig, welcher das Sieb 57 trägt, wird daran angeschraubt, das
Einlaufelement 69 an den Fußangüssen 41 montiert, das Laufrad 6:2 auf das
Ende der Motorwelle aufgebracht und die Lauf radgehäusebodenplatte 68 eingebaut.
Nach diesem Einbau muß die Bohrung 5o in der Rippe 39 vor einem Kanal 76
in dem Einlaufteil 69 stehen, so daß ein Teil des geförderten Brennstoffs
in das Motorgehäuse abgezweigt wird. Schließlich werden die Bürsten in die betreffenden
Taschen eingesetzt und die elektrischen Teile angeschlossen.
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Das Pumpenaggregat arbeitet wie folgt: Sobald dem Motor Strom zugeführt
wird, dreht sich das Laufrad 62 und fördert den flüssigen Brennstoff nach
außen in das Spiralgehäuse und dann durch die Förderleitung 16 in den Vergaser.
Die in einer Wirbelbewegung befindliche Brennstoffmasse neben dem Einlaufstutzen
trifft auf die Rippen 37, 3,8, 39 und 4o an dem unteren kegelförmigen Teil
des Motorgehäuses, wodurch die Bildung eines Wirbels über dem Pumpeneinlaß wirksam
vermieden wird, insbesondere dann, wenn sich der Brennstoffspiegel im Behälter dem
Pumpengehäuse nähert. DieseRippen enden etwas über dem Pumpengehäuse (Fig.7), damit
der Brennstoff besser zuströmen kann, können aber auch bis zur Einlaufplatte durchgeführt
werden. In der Regel ist es nicht wünschenswert, Brennstoff vom Boden des Behälters
zu pumpen, weil sich dort Wasser und Schlamm absetzen. Zwischen dem Pumpengehäuse
und der konischen Bodenwandung des Motorgehäuses ist reichlich Spielraum vorgesehen,
damit Gasblasen in diesem Raum an die Oberfläche des Brennstoffspiegels aufsteigen
können, wie es durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist.
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Die Fig. g und io zeigen die Arbeitsweise der Vorrichtung beim Brechen
des Brennstoffwirbels. Die Fig. g zeigt im Schnitt das Auftreten der Brennstoffmasse
unmittelbar über der Einlauf-Öffnung 70 für den Fall, daß sich der Flüssigkeitsspiegel
bis auf 6 oder 8 Zoll, rund 152 bis 203 mm, der Einlaufplatte nähert
und die Rippen 36 usw. fehlen sollten. Im Zentrum des Wirbels würde sich dann ein
kegelförmiger leerer Raum wie bei 8o bilden, durch welchen Luft in die Pumpe eingesogen
wird. Die Fig. io zeigt in gestrichelten Linien die Lage der Rippen 37 usw. und
die relative Bewegung des Brennstoffs neben dem Einlauf, wenn er von den Rippen
zurückprallt. Die Rippen verhüten so in wirkungsvoller Weise die Bildung des Wirbels,
aber selbst wenn sie fehlen sollten, würde doch die kegelförmige untere Wandung
des Motorgehäuses
das Zentrum des Wirbels behindern und so das Einsaugen
von Luft in die Pumpe verhindern. Zwischen Motor- und Pumpengehäuse ist ein angemessener
Spielraum gelassen zwecks Einlaufs des Brennstoffs und Entweichen der Gasblasen
zufolge ihrer Neigung, aufzusteigen.
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Das Motorgehäuse wird während des Betriebes der Pumpe jederzeit mit
von Blasen freiem flüssigem Brennstoff angefüllt gehalten, und diese Flüssigkeit
geht durch den Kanal 5o sowie durch die Bohrungen 35, 51, 66 und 8i und den Raum
um die Motorwelle unter dem unteren Lager 52. Auf diese Weise werden die Lager entsprechend
geschmiert, so daß Packungen oder Büchsen nicht erforderlich sind. Obwohl also der
Motor in einem flüssigen Brennstoff umläuft, besteht infolge der wirksamen Sperre
bei 56 und der länglichen, engen Öffnungen durch die Motorgehäusewandung hindurch
doch keine Feuersgefahr.
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Es ist natürlich-wünschenswert, daß der Pumpeneinlauf nach aufwärts
gerichtet ist und sich darüber ein freier Weg für die aufsteigenden Gasblasen befindet.
Indessen braucht die Richtung desselben nicht senkrecht zu sein. Die vorliegende
Erfindung kann in verschiedener Weise abgeändert werden, jedoch fallen alle diese
Änderungen in den Bereich der folgenden Patentansprüche.