EP1081385A1

EP1081385A1 - Delivery pump

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

The feed pump has an impeller (6) rotating in a casing, in which a crown of blade chambers (13) is arranged. Part-ring shaped channels (11,12) are formed in the casing in the blade areas, which form a feed chamber with the blade chambers to supply fluid from an inlet to an outlet channel. The blade chambers penetrate the impeller and are formed from at least two connected sectors. At least one of the sectors facing the end faces of the impeller is formed without undercutting the perpendicular to the end face.

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.The invention relates to a feed pump with a driven, impeller rotating in a housing, in which guide vanes delimiting a ring of vane chambers is arranged with in the region of the guide vanes arranged in the housing, part-annular channels, which with the scoop chambers for conveying a liquid a delivery chamber from an inlet channel to an outlet channel form, the blade chambers the impeller penetrate and of at least two interconnected, each bordering at least one end face Sectors are formed.

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.Such feed pumps are peripheral or side channel pumps known and are used for example in today's Motor vehicles for conveying fuel or washing liquid used. The feed pumps are often used flows axially and are therefore particularly compact. The impeller of the known feed pump has in his Center a non-round, straight penetrating the impeller Recess and will correspond to one of the recess designed shaft of an electric motor attached. To adapt the feed pump to an intended one Characteristic curve and the viscosity of the liquid to be pumped can adapt the geometry of the blade chambers become. This adjustment is crucial for the efficiency the feed pump in the intended use. Often used in axial flow pumps V-shaped guide vanes used. The sectors the vane chambers extend from the front of the impeller to the area where the guide vanes are are angled. The impeller is usually made of plastic manufactured by injection molding or sintered.

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.A disadvantage of the known feed pump is that Impeller is difficult to manufacture. Halves of an injection mold, an injection molding die or a sintering die each designed with the sectors to be generated Provide protrusions. For demolding the impeller need the halves because of the V-shaped design the guide vanes rotated and pulled apart at the same time become. Furthermore, the production requires one Core for the central recess, since this is perpendicular to the front of the impeller is aligned. This leads to a very cost-intensive manufacture of the impeller.

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.One has already thought of the scoop chambers straight to pass through the impeller. This allows easily manufacture the impeller in an axially demoldable form. The feed pump provided with such an impeller however, has a particularly low efficiency.

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. The invention is based on the problem of a feed pump of the type mentioned in such a way that they can be adapted for a particularly large number of applications and that the impeller is easy to manufacture.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die einer der Stirnseiten des Laufrades zugewandten Sektoren zu der Senkrechten dieser Stirnseite hinterschneidungsfrei gestaltet sind.This problem is solved according to the invention in that at least the one facing the end faces of the impeller Sectors to the perpendicular of this face are designed without undercuts.

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.Through this design, the sectors form through their undercut-free design to the vertical of a Front of the impeller two easy to demold Areas of the blade chambers. Molded parts for education of the undercut-free sectors can made in one piece with the core for the production of the driver become. Therefore, for the production of the Impeller in the injection molding, injection molding or sintering process no core needed. The impeller can be so special easy and inexpensive to manufacture. The feed pump can be achieved through an appropriate design of the sectors for use in a wide range of applications through a suitable choice of the geometry of the blade chambers to adjust.

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. A ridge can be formed between the two sectors according to an advantageous development of the invention largely avoid if the vane chambers over their entire height straight in at least one narrow area pass through the impeller. Through this design can use the molded parts in the manufacture of the impeller particularly reliably in a gaplessly adjacent Position. This also allows a possible burr in the radial directions of the impeller pointing limits of the blade chambers and thus in an area outside the guide vanes lay. A possible ridge therefore only leads to insignificant ones Flow losses within the blade chambers.

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.The feed pump according to the invention has a particularly high one Efficiency when one of the sectors has an inlet area one nozzle and the opposite sector Has outlet area of a diffuser. In their contiguous The sectors can each have parts have both the diffuser and the nozzle.

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.To further increase the efficiency of the invention Feed pump helps when the guide vanes L-shaped in a tangential section through the impeller are designed.

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.The conveyed into the outlet-side, partially annular channel Flow experiences according to another advantageous one Development of the invention in the blade chambers particularly strong acceleration when the exhaust side Leg of the guide vanes approximately perpendicular to the Front side of the impeller is arranged. As a result the feed pump according to the invention a particularly high To generate pressure.

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.Eddies of the flow to be pumped are according to another advantageous development of the invention kept particularly low if the free end of the inlet side Leg of the L-shaped vane rounded is. As a result, the invention is suitable Feed pump especially for use as a fuel pump, because hot fuel when swirling into one Outgassing tends. Such outgassing leads to a strong one Drop in the efficiency of the feed pump.

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.A smooth and swirl-free acceleration the flow within the blade chambers can be adjusted accordingly another advantageous development of the invention just make sure if the the direction of movement Contour of the guide vanes facing away from the impeller has a substantially uniform bend. This allows the one pointing in the direction of movement Contour for the intended characteristic and the respective Adapt the application of the feed pump.

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.Turbulence when the flow passes from the vane chambers in the outlet-side, partially annular channel can be according to another advantageous development simply avoid the invention if the contour of the outlet-side region of the guide vanes against the Direction of movement of the impeller is oriented.

Ein besonders hoher Druck des geförderten Mediums läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreichen, wenn der Auslaßkanal als Diffusor ausgebildet ist.A particularly high pressure of the pumped medium leaves according to another advantageous development of the Achieve invention if the outlet channel as a diffuser is trained.

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.

The invention permits numerous embodiments. To further clarify its basic principle, two of them are shown in the drawing and are described below. This shows in

Fig. 1: a feed pump according to the invention in longitudinal section,
Fig. 2: 2 a tangential partial section through the feed pump from FIG. 1 along the line II-II,
Fig. 3: a further embodiment of the feed pump in the tangential partial section in the region of an outlet channel.

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.FIG. 1 shows a driven by an electric motor 1, formed as a feed pump axially flowed through side channel pump 2 with an inlet-side housing part 3 and a exhaust-side housing part 4. The housing parts 3, 4 support each other in a narrow, radially outer area from. Between the housing parts 3, 4 is on a shaft 5 of the electric motor 1 attached impeller 6 rotatably arranged. The inlet-side housing part 3 has an inlet channel 7, which extends from a nozzle 8 to extends to a delivery chamber 9. The delivery chamber 9 leads through the impeller 6 into one in the electric motor 1 outlet channel 10. The delivery chamber 9 is from in the housing parts 3, 4 arranged partially annular channels 11, 12 and of blade chambers arranged in the impeller 6 13, 13a. The blade chambers 13, 13a are limited by guide vanes 14, 14a.

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.Figure 2 shows in a partial tangential section through the Feed pump 2 from FIG. 1 in the area of the outlet duct 10 along the line II - II two of the guide vanes 14, 14b and the ends of the partially annular channels 11, 12. Die Blade chambers 13 are composed of two sectors 15, 16 together, each to one end of the impeller 6 are designed without undercuts. In the preparation of of the impeller 6, the sectors 15, 16 of projections connected to the mold halves of the tool educated. Thanks to the undercut-free design of sectors 15, 16 each to one end of the impeller 6 out the mold halves after manufacture of the impeller 6 simply pull apart axially. A The dividing line 17 of the sectors 15, 16 runs here between the guide vanes 14, 14b, so that a possible in the manufacture of the impeller 6 burr from is kept away from the guide vanes 14, 14b. The guide vanes 14, 14b are L-shaped. The direction of movement opposite side of the guide vanes 14, 14b has an even curvature. The direction of movement facing side of the guide vanes 14, 14b in the direction of the outlet channel 10 almost perpendicular to the End face of the impeller 6 arranged. For clarification is the direction of movement of the guide vanes 14, 14b in marked with an arrow in the drawing. Hereby are the inlet areas of the vane chambers 13 each designed as a nozzle 18 and the outlet side Sub-areas each as a diffuser 19. For clarification is a dashed line 20 in the drawing shown between the nozzle 18 and the diffuser 19. The Outlet duct 10 also has the shape of a diffuser.

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.Figure 3 shows a further embodiment of the feed pump in a tangential section through guide vanes 21, 21a an impeller 22. Here expand between the Guide blades 21, 21a arranged blade chambers 23 each of the end faces of the impeller 22. A dividing line 24 between two sectors 25, 26 therefore runs in Area of the guide vanes 21, 21a. This makes them Sectors 25, 26 each to one of the end faces of the Impeller 22 designed undercut-free.

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.In the feed pumps shown in Figures 1 to 3 2 are side channel pumps. Of course the feed pumps can also be used as peripheral pumps, in which the guide vanes 14, 21 on the circumference of the Impeller 6, 22 are arranged to be formed.

Claims

Feed pump with a driven impeller rotating in a housing, in which a ring is arranged guide vanes delimiting vane chambers, with partially annular channels arranged in the region of the guide vanes in the housing, which channels with the vane chambers for conveying a liquid from an inlet channel to an outlet channel Form the delivery chamber, the vane chambers penetrating the impeller and being formed by at least two interconnected sectors, each bordering at least one end face, characterized in that at least the sectors (15, 16, 25) facing the end faces of the impeller (6, 22) , 26) are designed free of undercuts to the vertical of this end face.

Feed pump according to claim 1, characterized in that the vane chambers (13, 23) pass straight through the impeller (6, 22) over their entire height in at least one narrow area.

Feed pump according to claim 1 or 2, characterized in that one of the sectors (15, 25) has an inlet area of a nozzle (18) and the opposite sector (16, 26) has the outlet area of a diffuser (19).

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide vanes (14) are L-shaped in a tangential section through the impeller (6).

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the leg of the guide vanes (14) on the outlet side is arranged approximately perpendicular to the end face of the impeller (6).

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the free end of the leg on the inlet side of the L-shaped guide vane (14) is rounded.

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contour of the guide vanes (14) facing away from the direction of movement of the impeller (6) has a substantially uniform bend.

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contour of the area of the guide vanes (14, 21) on the outlet side is oriented in the opposite direction to the direction of movement of the impeller (6, 22).

Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet channel (10) is designed as a diffuser.