EP1131560A1 - Seitenkanalpumpe - Google Patents

Seitenkanalpumpe

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Publication number
EP1131560A1
EP1131560A1 EP00969250A EP00969250A EP1131560A1 EP 1131560 A1 EP1131560 A1 EP 1131560A1 EP 00969250 A EP00969250 A EP 00969250A EP 00969250 A EP00969250 A EP 00969250A EP 1131560 A1 EP1131560 A1 EP 1131560A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
feed pump
face
chambers
center line
Prior art date
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Granted
Application number
EP00969250A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1131560B1 (de
Inventor
Hans-Dieter Wilhelm
Holger Barth
Matthias Staab
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to a delivery pump with a driven impeller rotating in a pump housing and having at least one rim of vane chambers in its end faces, in which the vane chambers have an inflow region and an outflow region for the medium to be conveyed, and with at least one im Area of the guide vanes in the pump housing arranged partial ring, which forms with the vane chambers a delivery chamber from an inlet channel to an outlet channel, the contour of the vane chambers being formed by at least one radius with an origin within the delivery chamber
  • Such delivery pumps are often used for delivering fuel in a fuel tank or for delivering washing liquid in a windscreen washer system of a motor vehicle and are known from practice.
  • the known delivery pump has a ring of vane chambers in both end faces of the impeller.
  • the vane chambers are in the radially outer direction from a straight wall, which is arranged perpendicular to the end faces of the impeller.
  • the contour of the vane chambers pointing to the radially inner direction of the impeller is generated by a radius.
  • the origin of the radius is arranged on the center line arranged perpendicular to the end faces of the impeller. This origin is also the origin of a second radius forming the part-shaped channel
  • a disadvantage of the known feed pump is that the feed pump generates turbulences in the medium to be pumped. conditions lead to a low efficiency of the feed pump. With media close to the boiling point, such as hot petrol, there is also the risk of vapor bubbles forming within the delivery chamber. The vapor bubbles lead to a sharp reduction in the volume flow delivered by the feed pump.
  • the invention is based on the problem of designing a feed pump of the type mentioned at the outset in such a way that it has the highest possible efficiency and reliably avoids the formation of vapor bubbles.
  • this problem is solved in that the origin of the radius, as seen from the contour of the blade chamber determined by the radius, is arranged in the region opposite a center line of the blade chamber which runs perpendicular to the end face of the impeller.
  • the blade chamber has a contour that rises very flat from the end face in its area formed by the radius.
  • a circulation flow in the delivery chamber alternates between the impeller and the pump housing via this flat contour. Since the circulation flow experiences only a slight deflection in this area, the risk of turbulence is kept particularly low. This also prevents the formation of vapor bubbles.
  • the impeller can be manufactured inexpensively if the origins of a plurality of radii for opposing contours of the vane chambers are arranged within the impeller on a common plane running parallel to the end face of the impeller. Turbulence often occurs in the area in which the circulation flow changes between the vane chamber and the partially annular channel.
  • the circulation flow swirled here can quickly calm down again if the vane chambers have boundaries running perpendicular to the end face of the impeller from the plane running parallel to the end face of the impeller to the end face in their regions adjacent to the guide vanes ,
  • the impeller has simply constructed blade chambers and can therefore be manufactured particularly inexpensively if the origins of two radii, which each produce contours that are opposite one another, are arranged in mirror image of the center line of the blade chamber.
  • the center line can be designed as a line of symmetry for the contour pointing to the center of the impeller and the contour pointing away from the center of the impeller.
  • the feed pump according to the invention has a particularly high efficiency if the distance between the origins of the radii and the center line is approximately the same as their distance from the end face.
  • Vane chambers arranged opposite one another could be connected to one another in a radially outer region of the impeller, as in the known feed pump.
  • blade chambers arranged opposite one another in the two end faces of the impeller are connected to one another only in the region of the center line.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a feed pump according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the feed pump from FIG. 1 in the region of feed chambers.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a feed pump 2, which is driven by an electric motor 1 and is designed as an axially through-flow side channel pump and which can be provided, for example, for delivering fuel from a fuel tank (not shown) of a motor vehicle.
  • the feed pump 2 has a pump housing 3, in which an impeller 5 is arranged in a rotationally fixed manner on a shaft 4 of the electric motor 1.
  • the pump housing 3 has an inlet channel 6 on its side facing away from the electric motor 1 and an outlet channel 7 on the side facing the electric motor 1.
  • the inlet channel 6 opens into a delivery chamber 8.
  • a second delivery chamber 9 opens into the outlet channel 7.
  • the delivery chambers 8, 9 each have partially annular channels 10, 11 machined in the pump housing 3 and vane chambers 12, 13 arranged in the impeller 5.
  • the blade chambers 12, 13 are each delimited by guide blades 14, 15 and each have an inflow region 16, 17 for inflowing the medium to be conveyed um and an outflow area 18, 19. Vane chambers 12, 13 lying opposite one another are connected to one another between the inflow region 16, 17 and the outflow region 18, 19.
  • circulation flows are produced in the delivery chambers 8, 9.
  • a partial flow is branched off from the circulation flow of the inlet-side delivery chamber 8 and flows into the delivery-side delivery chamber 9.
  • the currents are marked with arrows in the drawing.
  • FIG. 2 shows the feed pump 2 from FIG. 1 greatly enlarged in the region of the feed chambers 8, 9.
  • the blade chambers 12, 13 are each designed symmetrically with respect to a center line running perpendicular to an end face.
  • the blade chambers 12, 13 each have a contour formed by radii R in the inflow regions 16, 17 and in the outflow regions 18, 19.
  • the radii R here have an origin arranged behind the center line, as seen from the respective contour.
  • the origins of the radii R are also in a common plane arranged parallel to the end face of the impeller 5.
  • the planes of the blade chambers 12, 13 are shown in dash-dot lines in the drawing.
  • the circulation flow reaches the vane chambers 12, 13 with particularly small swirls from the partially annular channels 10, 11.
  • the plane of the origins of the radii R is approximately the same distance from the end face of the impeller 5 as the origins of the radii R from the center line.

Description

SEITENKANALPUMPE
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Forderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehause drehenden, in seinen Stirnseiten zumindest einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad, bei dem die Schaufelkammern einen Einstrombereich und einen Aus- strombereich für das zu fordernde Medium haben, und mit zumindest einem im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehause angeordneten teilπngformigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine Forderkammer von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal bildet, wobei die Kontur der Schaufelkammern von zumindest einem Radius mit einem Ursprung innerhalb der Forderkammer gebildet ist
Solche Forderpumpen werden häufig zum Fordern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter oder zum Fordern von Waschflussigkeit in einer Scheibenwaschanlage eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt Die bekannte Forderpumpe hat in beiden Stirnseiten des Laufrades jeweils einen Kranz Schaufelkammern Die Schaufelkammem werden in der radial äußeren Richtung von einer geraden, senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades angeordneten Wand begrenzt Die zur radial inneren Richtung des Laufrades weisende Kontur der Schaufelkammern wird von einem Radius erzeugt Der Ursprung des Radius ist auf der senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades angeordneten Mittellinie angeordnet Dieser Ursprung ist gleichzeitig Ursprung eines zweiten, den teilπngformigen Kanal bildenden Radius
Nachteilig bei der bekannten Forderpumpe ist, daß die Forderpumpe in dem zu fordernden Medium Verwirbelungen erzeugt Diese Verwirbelun- gen führen zu einem niedrigen Wirkungsgrad der Förderpumpe. Bei nahe am Siedepunkt befindlichen Medien, wie beispielsweise heißer Otto- Kraftstoff, besteht zudem die Gefahr der Bildung von Dampfblasen innerhalb der Förderkammer. Die Dampfblasen führen zu einer starken Verringerung des von der Förderpumpe geförderten Volumenstroms.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist und die Bildung von Dampfblasen zuverlässig vermeidet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ursprung des Radius von der durch den Radius bestimmten Kontur der Schaufelkammer aus gesehen in dem einer senkrecht zur Stirnseite des Laufrades verlaufenden Mittellinie der Schaufelkammer gegenüberliegenden Bereich angeordnet ist.
Durch diese Gestaltung hat die Schaufelkammer in ihrem von dem Radius gebildeten Bereich eine von der Stirnseite aus sehr flach ansteigende Kontur. Über diese flach gestaltete Kontur wechselt eine Zirkulationsströmung in der Förderkammer zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse. Da die Zirkulationsströmung in diesem Bereich nur eine geringe Umlenkung erfährt, wird die Gefahr von Verwirbelungen besonders gering gehalten. Hierdurch wird zudem die Bildung von Dampfblasen vermieden.
Das Laufrad läßt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kostengünstig fertigen, wenn die Ursprünge mehrerer Radien für einander gegenüberstehender Konturen der Schaufelkammern auf einer gemeinsamen, parallel zu der Stirnseite des Laufrades verlaufenden Ebene innerhalb des Laufrades angeordnet sind. In dem Bereich, in dem die Zirkulationsströmung zwischen der Schaufelkammer und dem teilringförmigen Kanal wechselt, entstehen häufig Verwirbelungen. Die hier verwirbelte Zirkulationsströmung kann sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schnell wieder beruhigen, wenn die Schaufelkammern von der parallel zu der Stirnseite des Laufrades verlaufenden Ebene bis zu der Stirnseite in ihren an die Leitschaufeln angrenzenden Bereichen senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades geführte Begrenzungen aufweisen.
Das Laufrad hat gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach aufgebaute Schaufelkammern und läßt sich daher besonders kostengünstig fertigen, wenn die Ursprünge zweier, jeweils einander gegenüberliegende Konturen erzeugender Radien spiegelbildlich zu der Mittellinie der Schaufelkammer angeordnet sind. Hierdurch kann die Mittellinie als Symmetrielinie für die zum Zentrum des Laufrades weisende Kontur und die von dem Zentrum des Laufrades wegweisende Kontur gestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat einen besonders hohen Wirkungsgrad, wenn der Abstand der Ursprünge der Radien von der Mittellinie ungefähr denselben Betrag aufweist wie deren Abstand von der Stirnseite.
Einander gegenüberliegend angeordnete Schaufelkammern könnten wie bei der bekannten Förderpumpe in einem radial äußeren Bereich des Laufrades miteinander verbunden sein. Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Förderpumpe trägt es jedoch bei, wenn spiegelbildlich in beiden Stirnseiten des Laufrades einander gegenüberliegend angeordnete Schaufelkammern ausschließlich im Bereich der Mittellinie miteinander verbunden sind. Hierdurch kann die Zirkulati- onsströmung mit besonders geringen Verwirbelungen von der einen Förderkammer in die andere Förderkammer überströmen. Die Gefahr der Bildung von Dampfblasen wird hierdurch zudem ebenfalls besonders gering gehalten.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Förderpumpe,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Förderpumpe aus Figur 1 im Bereich von Förderkammern.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine von einem Elektromotor 1 angetriebene, als axial durchströmte Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 2, welche beispielsweise zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sein kann. Die Förderpumpe 2 hat ein Pumpengehäuse 3, in welchem ein drehfest auf einer Welle 4 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 5 angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 3 hat an seiner dem Elektromotor 1 abgewandten Seite einen Einlaßkanal 6 und auf der dem Elektromotor 1 zugewandten Seite einen Auslaßkanal 7. Der Einlaßkanal 6 mündet in eine Förderkammer 8. Eine zweite Förderkammer 9 mündet in den Auslaßkanal 7. Die Förderkammern 8, 9 weisen jeweils in dem Pumpengehäuse 3 eingearbeitete, teilringförmige Kanäle 10, 11 und in dem Laufrad 5 angeordnete Schaufelkammern 12, 13 auf. Die Schaufelkammern 12, 13 werden jeweils von Leitschaufeln 14, 15 begrenzt und weisen jeweils einen Einströmbereich 16, 17 zum Einströmen des zu fördernden Medi- ums und einen Ausströmbereich 18, 19 auf. Zwischen dem Einströmbereich 16, 17 und dem Ausströmbereich 18, 19 sind einander gegenüberliegende Schaufelkammern 12, 13 miteinander verbunden. Bei einer Drehung des Laufrades 5 entstehen in den Förderkammern 8, 9 jeweils Zirkulationsströmungen. Von der Zirkulationsströmung der einlaßseitigen Förderkammer 8 wird ein Teilstrom abgezweigt und strömt in die auslaß- seitige Förderkammer 9 über. In der Zeichnung sind die Strömungen mit Pfeilen gekennzeichnet.
Figur 2 zeigt stark vergrößert die Förderpumpe 2 aus Figur 1 im Bereich der Förderkammern 8, 9. Hierbei ist zu erkennen, daß die Schaufelkam- mern 12, 13 jeweils zu einer senkrecht zu einer Stirnseite verlaufenden Mittellinie symmetrisch gestaltet sind. Die Schaufelkammern 12, 13 weisen in den Einströmbereichen 16, 17 und in den Ausströmbereichen 18, 19 jeweils eine von Radien R gebildete Kontur auf. Die Radien R haben hierbei einen von der jeweiligen Kontur aus gesehen hinter der Mittellinie angeordneten Ursprung. Die Ursprünge der Radien R befinden sich zudem in einer gemeinsamen parallel zu der Stirnseite des Laufrades 5 angeordneten Ebene. Zur Verdeutlichung sind die Ebenen der Schaufelkammern 12, 13 in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt. Hierdurch gelangt die Zirkulationsströmung mit besonders geringen Verwirbelungen von den teilringförmigen Kanälen 10, 11 in die Schaufelkammern 12, 13. Die Ebene der Ursprünge der Radien R hat ungefähr denselben Abstand von der Stirnseite des Laufrades 5 wie die Ursprünge der Radien R von der Mittellinie.

Claims

Patentansprüche
1. Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen Stirnseiten zumindest einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad, bei dem die Schaufelkammern einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich für das zu fördernde Medium haben, und mit zumindest einem im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine Förderkammer von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal bildet, wobei die Kontur der Schaufelkammern von zumindest einem Radius mit einem Ursprung innerhalb der Förderkammer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ursprung des Radius (R) von der durch den Radius (R) bestimmten Kontur der Schaufelkammer (12, 13) aus gesehen in dem einer senkrecht zur Stirnseite des Laufrades (5) verlaufenden Mittellinie der Schaufelkammer (12, 13) gegenüberliegenden Bereich angeordnet ist.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ursprünge mehrerer Radien (R) für einander gegenüberstehender Konturen der Schaufelkammern (12, 13) auf einer gemeinsamen, parallel zu der Stirnseite des Laufrades (5) verlaufenden Ebene innerhalb des Laufrades (5) angeordnet sind.
3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkammern (12, 13) von der parallel zu der Stirnseite des Laufrades (5) verlaufenden Ebene bis zu der Stirnseite in ihren an die Leitschaufeln (14, 15) angrenzenden Bereichen senkrecht zu der Stirnseite des Laufrades (5) geführte Begrenzungen aufweisen.
. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ursprünge zweier, jeweils einander gegenüberliegende Konturen erzeugender Radien (R) spiegelbildlich zu der Mittellinie der Schaufelkammer (12, 13) angeordnet sind.
5. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ursprünge der Radien (R) von der Mittellinie ungefähr denselben Betrag aufweist wie deren Abstand von der Stirnseite.
6. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß spiegelbildlich in beiden Stirnseiten des Laufrades (5) einander gegenüberliegend angeordnete Schaufelkammern (12, 13) ausschließlich im Bereich der Mittellinie miteinander verbunden sind.
EP00969250A 1999-09-10 2000-08-26 Seitenkanalpumpe Expired - Lifetime EP1131560B1 (de)

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