EP1081385A1

EP1081385A1 - Förderpumpe

Info

Publication number: EP1081385A1
Application number: EP00115446A
Authority: EP
Inventors: Helmut Nather
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2001-03-07
Also published as: US6443691B1; DE19941786B4; DE19941786A1

Abstract

In einem Laufrad (6) einer als Seitenkanalpumpe ausgebildeten Förderpumpe sind Schaufelkammern (13) jeweils aus zwei senkrecht zur Stirnseite des Laufrades (6) hinterschneidungsfreien Sektoren (15, 16) zusammengesetzt. Bei einem aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigten Laufrad (6) lassen sich die Sektoren (15, 16) von auf zur Fertigung des Laufrades (6) vorgesehenen Formhälften angeordneten Vorsprüngen erzeugen. Nach der Herstellung des Laufrades (6) können die Formhälften einfach axial auseinandergezogen werden. Die Herstellung des Laufrades (6) gestaltet sich hierdurch besonders kostengünstig. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Gehäuse drehenden Laufrad, in welchem ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeordnet ist, mit im Bereich der Leitschaufeln in dem Gehäuse angeordneten, teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal eine Förderkammer bilden, wobei die Schaufelkammern das Laufrad durchdringen und von zumindest zwei untereinander verbundenen, jeweils an zumindest eine Stirnseite grenzenden Sektoren gebildet sind.

Solche Förderpumpen sind als Peripheral- oder Seitenkanalpumpen bekannt und werden beispielsweise in heutigen Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff oder Waschflüssigkeit eingesetzt. Häufig werden die Förderpumpen axial durchströmt und sind daher besonders kompakt aufgebaut. Das Laufrad der bekannten Förderpumpe hat in seinem Zentrum eine nicht runde, das Laufrad gerade durchdringende Ausnehmung und wird auf eine der Ausnehmung entsprechend gestaltete Welle eines Elektromotors aufgesteckt. Zur Anpassung der Förderpumpe an eine vorgesehene Kennlinie sowie an die Viskosität der zu fördernden Flüssigkeit kann die Geometrie der Schaufelkammern angepaßt werden. Diese Anpassung ist entscheidend für den Wirkungsgrad der Förderpumpe in dem vorgesehenen Verwendungsfall. Häufig werden bei axial durchströmten Förderpumpen V-förmige Leitschaufeln eingesetzt. Die Sektoren der Schaufelkammern erstrecken sich von der Stirnseite des Laufrades bis zu dem Bereich, dem die Leitschaufeln abgewinkelt sind. Das Laufrad wird meist aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigt oder gesintert.

Nachteilig bei der bekannten Förderpumpe ist, daß das Laufrad schwierig zu fertigen ist. Hälften einer Spritzgußform, einer Spritzprägeform oder einer Sinterform sind jeweils mit entsprechend den zu erzeugenden Sektoren gestalteten Vorsprüngen versehen. Zur Entformung des Laufrades müssen die Hälften wegen der V-förmigen Gestaltung der Leitschaufeln gleichzeitig gedreht und auseinandergezogen werden. Weiterhin erfordert die Fertigung einen Kern für die zentrische Ausnehmung, da diese senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades ausgerichtet ist. Dies führt zu einer sehr kostenintensiven Fertigung des Laufrades.

Man hat bereits daran gedacht, die Schaufelkammern gerade durch das Laufrad hindurchzuführen. Hierdurch läßt sich das Laufrad leicht in einer axial entformbaren Form fertigen. Die mit einem solchen Laufrad versehene Förderpumpe hat jedoch einen besonders geringen Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie für besonders viele Einsatzgebiete angepaßt werden kann und daß das Laufrad möglichst einfach zu fertigen ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die einer der Stirnseiten des Laufrades zugewandten Sektoren zu der Senkrechten dieser Stirnseite hinterschneidungsfrei gestaltet sind.

Durch diese Gestaltung bilden die Sektoren durch ihre hinterschneidungsfreie Gestaltung zur Senkrechten einer Stirnseite des Laufrades hin jeweils zwei einfach zu entformende Bereiche der Schaufelkammern. Formteile zur Bildung der hinterschneidungsfreien Sektoren können damit einteilig mit dem Kern zur Herstellung des Mitnehmers gefertigt werden. Deshalb wird für die Herstellung des Laufrades im Spritzguß-, Spritzpräge- oder Sinterverfahren kein Kern benötigt. Das Laufrad läßt sich damit besonders einfach und kostengünstig fertigen. Die Förderpumpe läßt sich durch eine geeignete Gestaltung der Sektoren für den Einsatz in verschiedensten Einsatzgebieten durch eine geeignete Wahl der Geometrie der Schaufelkammern anpassen.

Eine Gratbildung zwischen den beiden Sektoren läßt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weitgehend vermeiden, wenn die Schaufelkammern über ihre gesamte Höhe in zumindest einem schmalen Bereich gerade durch das Laufrad hindurchführen. Durch diese Gestaltung können die Formteile bei der Herstellung des Laufrades besonders zuverlässig in eine spaltlos aneinanderliegende Stellung gebracht werden. Weiterhin läßt sich hierdurch ein möglicher Grat in die in radiale Richtungen des Laufrades weisenden Begrenzungen der Schaufelkammern und damit in einen außerhalb der Leitschaufeln liegenden Bereich legen. Ein möglicher Grat führt daher nur zu unwesentlichen Strömungsverlusten innerhalb der Schaufelkammern.

Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat einen besonders hohen Wirkungsgrad, wenn einer der Sektoren einen Einlaßbereich einer Düse und der gegenüberliegende Sektor den Auslaßbereich eines Diffusors aufweist. In ihren aneinandergrenzenden Bereichen können die Sektoren jeweils Teile sowohl des Diffusors als auch der Düse aufweisen.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Förderpumpe trägt es bei, wenn die Leitschaufeln in einem tangentialen Schnitt durch das Laufrad L-förmig gestaltet sind.

Die in den auslaßseitigen, teilringförmigen Kanal geförderte Strömung erfährt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in den Schaufelkammern eine besonders starke Beschleunigung, wenn der auslaßseitige Schenkel der Leitschaufeln annähernd senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades angeordnet ist. Hierdurch vermag die erfindungsgemäße Förderpumpe einen besonders hohen Druck zu erzeugen.

Verwirbelungen der zu fördernden Strömung werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering gehalten, wenn das freie Ende des einlaßseitigen Schenkels der L-förmigen Leitschaufel abgerundet ist. Hierdurch eignet sich die erfindungsgemäße Förderpumpe insbesondere für den Einsatz als Kraftstoffpumpe, da heißer Kraftstoff bei Verwirbelungen zu einem Ausgasen neigt. Ein solches Ausgasen führt zu einem starken Abfall des Wirkungsgrades der Förderpumpe.

Eine gleichmäßige und verwirbelungsfreie Beschleunigung der Strömung innerhalb der Schaufelkammern läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn die der Bewegungsrichtung des Laufrades abgewandte Kontur der Leitschaufeln eine im wesentlichen gleichförmige Biegung aufweist. Hierdurch läßt sich die in Bewegungsrichtung weisende Kontur für die vorgesehene Kennlinie und den jeweiligen Anwendungsfall der Förderpumpe anpassen.

Verwirbelungen beim Übergang der Strömung von den Schaufelkammern in den auslaßseitigen, teilringförmigen Kanal lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Kontur des auslaßseitigen Bereichs der Leitschaufeln entgegen der Bewegungsrichtung des Laufrades weisend ausgerichtet ist.

Ein besonders hoher Druck des geförderten Mediums läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreichen, wenn der Auslaßkanal als Diffusor ausgebildet ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig.1: eine erfindungsgemäße Förderpumpe im Längsschnitt,
Fig.2: einen tangentialen Teilschnitt durch die Förderpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II,
Fig.3: eine weitere Ausführungsform der Förderpumpe im tangentialen Teilschnitt im Bereich eines Auslaßkanals.

Figur 1 zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene, als axial durchströmte Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 2 mit einem einlaßseitigen Gehäuseteil 3 und einem auslaßseitigen Gehäuseteil 4. Die Gehäuseteile 3, 4 stützen sich in einem schmalen radial äußeren Bereich aneinander ab. Zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 ist ein auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 6 drehbar angeordnet. Das einlaßseitige Gehäuseteil 3 weist einen Einlaßkanal 7 auf, der sich von einem Stutzen 8 bis zu einer Förderkammer 9 erstreckt. Die Förderkammer 9 führt durch das Laufrad 6 zu einem in den Elektromotor 1 mündenden Auslaßkanal 10. Die Förderkammer 9 wird von in den Gehäuseteilen 3, 4 angeordneten teilringförmigen Kanälen 11, 12 und von im Laufrad 6 angeordneten Schaufelkammern 13, 13a gebildet. Die Schaufelkammern 13, 13a sind von Leitschaufeln 14, 14a begrenzt.

Figur 2 zeigt in einem tangentialen Teilschnitt durch die Förderpumpe 2 aus Figur 1 im Bereich des Auslaßkanals 10 entlang der Linie II - II zwei der Leitschaufeln 14, 14b und die Enden der teilringförmigen Kanäle 11, 12. Die Schaufelkammern 13 setzen sich aus zwei Sektoren 15, 16 zusammen, die jeweils zu einer Stirnseite des Laufrades 6 hin hinterschneidungsfrei gestaltet sind. Bei der Herstellung des Laufrades 6 werden die Sektoren 15, 16 von mit den Formhälften des Werkzeuges verbundenen Vorsprüngen gebildet. Durch die hinterschneidungsfreie Gestaltung der Sektoren 15, 16 jeweils zu einer Stirnseite des Laufrades 6 hin lassen sich die Formhälften nach der Herstellung des Laufrades 6 einfach axial auseinanderziehen. Eine Trennlinie 17 der Sektoren 15, 16 verläuft hier zwischen den Leitschaufeln 14, 14b, so daß ein möglicher, bei der Herstellung des Laufrades 6 entstandener Grat von den Leitschaufeln 14, 14b ferngehalten wird. Die Leitschaufeln 14, 14b sind L-förmig gestaltet. Die der Bewegungsrichtung abgewandte Seite der Leitschaufeln 14, 14b hat dabei eine gleichmäßige Krümmung. Die der Bewegungsrichtung zugewandte Seite der Leitschaufeln 14, 14b ist in Richtung des Auslaßkanals 10 nahezu senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades 6 angeordnet. Zur Verdeutlichung ist die Bewegungsrichtung der Leitschaufeln 14, 14b in der Zeichnung mit einem Pfeil gekennzeichnet. Hierdurch sind die einlaßseitigen Teilbereiche der Schaufelkammern 13 jeweils als Düse 18 gestaltet und die auslaßseitigen Teilbereiche jeweils als Diffusor 19. Zur Verdeutlichung ist in der Zeichnung strichpunktiert eine Tennlinle 20 zwischen der Düse 18 und dem Diffusor 19 dargestellt. Der Auslaßkanal 10 hat ebenfalls die Form eines Diffusors.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Förderpumpe im tangentialen Schnitt durch Leitschaufeln 21, 21a eines Laufrades 22. Hierbei erweitern sich zwischen den Leitschaufeln 21, 21a angeordnete Schaufelkammern 23 zu jeder der Stirnseiten des Laufrades 22 hin. Eine Trennlinie 24 zwischen zwei Sektoren 25, 26 verläuft daher im Bereich der Leitschaufeln 21, 21a. Hierdurch sind die Sektoren 25, 26 jeweils zu einer der Stirnseiten des Laufrades 22 hin hinterschneidungsfrei gestaltet.

Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Förderpumpen 2 handelt es sich um Seitenkanalpumpen. Selbstverständlich können die Förderpumpen auch als Peripheralpumpen, bei denen die Leitschaufeln 14, 21 auf dem Umfang des Laufrades 6, 22 angeordnet sind, ausgebildet sein.

Claims

Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Gehäuse drehenden Laufrad, in welchem ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeordnet ist, mit im Bereich der Leitschaufeln in dem Gehäuse angeordneten, teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal eine Förderkammer bilden, wobei die Schaufelkammern das Laufrad durchdringen und von zumindest zwei untereinander verbundenen, jeweils an zumindest eine Stirnseite grenzenden Sektoren gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die einer der Stirnseiten des Laufrades (6, 22) zugewandten Sektoren (15, 16, 25, 26) zu der Senkrechten dieser Stirnseite hinterschneidungsfrei gestaltet sind.
Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkammern (13, 23) über ihre gesamte Höhe in zumindest einem schmalen Bereich gerade durch das Laufrad (6, 22) hindurchführen.
Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Sektoren (15, 25) einen Einlaßbereich einer Düse (18) und der gegenüberliegende Sektor (16, 26) den Auslaßbereich eines Diffusors (19) aufweist.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (14) in einem tangentialen Schnitt durch das Laufrad (6) L-förmig gestaltet sind.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auslaßseitige Schenkel der Leitschaufeln (14) annähernd senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades (6) angeordnet ist.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des einlaßseitigen Schenkels der L-förmigen Leitschaufel (14) abgerundet ist.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Bewegungsrichtung des Laufrades (6) abgewandte Kontur der Leitschaufeln (14) eine im wesentlichen gleichförmige Biegung aufweist.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des auslaßeitigen Bereichs der Leitschaufeln (14, 21) entgegen der Bewegungsrichtung des Laufrades (6, 22) weisend ausgerichtet ist.
Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (10) als Diffusor ausgebildet ist.