EP1348078A1 - Feed pump - Google Patents

Feed pump

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EP1348078A1
EP1348078A1 EP20010984706 EP01984706A EP1348078A1 EP 1348078 A1 EP1348078 A1 EP 1348078A1 EP 20010984706 EP20010984706 EP 20010984706 EP 01984706 A EP01984706 A EP 01984706A EP 1348078 A1 EP1348078 A1 EP 1348078A1
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EP
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impeller
feed pump
chambers
pump
delivery
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Withdrawn
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EP20010984706
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German (de)
French (fr)
Inventor
Zlatko Penzar
Hans-Dieter Wilhelm
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002Regenerative pumps
    • F04D5/003Regenerative pumps of multistage type
    • F04D5/006Regenerative pumps of multistage type the stages being axially offset

Abstract

The invention relates to a feed pump (2) that is configured as a side-channel pump with a plurality of identically designed feed chambers (6, 7) with outlet channels (22, 23) that are disposed opposite one another, thereby eliminating the radial forces acting upon the impeller (4) of the feed pump (2). The feed pump (2) according to the invention is especially wear-free and has a very high degree of efficiency.

Description

       

  



   Beschreibung Förderpumpe Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen Stirnseiten zumindest einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad, und mit zumindest einem im'Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine Förderkammer von einem   Einlasska-    nal zu einem Auslasskanal bildet.



  Solche Förderpumpen werden beispielsweise in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zum Fördern von Kraftstoff oder Scheibenreinigungsflüssigkeit eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Das Laufrad der bekannten Förderpumpe ist auf einer Welle eines Elektromotors befestigt. Als Axiallager hat die Förderpumpe in einem von den Schaufelkammern aus gesehen radial inneren Bereich des Laufrades miteinander verbundene Taschen zur Sammlung des von der Pumpe zu fördernden Fluids. Diese Taschen bilden mit dem Fluid ein   Axialgleitlager.   



  Nachteilig bei der bekannten Förderpumpe ist, dass das Laufrad und damit die das Laufrad antreibende Welle in radialer Richtung sehr stark belastet wird, da der Druck innerhalb der Förderkammer im Bereich des Auslasskanals wesentlich grösser ist als im Bereich des Einlasskanals.



  Dies führt zu einer sehr grossen Reibung in Lagern des Laufrades. Die Reibung verringert zudem den Wirkungsgrad der Förderpumpe. 



  Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine   Forderpum-    pe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist.



  Dieses Problem wird erfindungsgemäss gelöst durch mehrere Förderkammern, deren Auslasskanäle und deren Einlasskanäle jeweils symmetrisch um die Drehachse des Laufrades angeordnet sind.



  Durch diese Gestaltung haben die von dem in den Förderkammern strömenden Fluid auf das Laufrad übertragenen Kräfte einander entgegengesetzte Kraftrichtungen in radialer Richtung. Die Kräfte heben sich damit auf, so dass sich Lagerkräfte der das Laufrad antreibenden Welle besonders gering halten lassen. Die erfindungsgemässe   För-    derpumpe hat damit einen besonders hohen Wirkungsgrad.



  Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung der erfindungsge  mässen    Förderpumpe besteht darin, dass sie sehr verschleissarm ist und daher eine besonders hohe Lebensdauer aufweist.



  Die erfindungsgemässe Förderpumpe kann eine Vielzahl von Förderkammern aufweisen, wenn die Förderkammern sich jeweils über einen Bruchteil ihres Kreisdurchmessers erstrecken.



  Die Förderkammern der erfindungsgemässen Förderpumpe erstrecken sich über nahezu ihren gesamten Kreisdurchmesser, wenn die Förderkammern auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Laufrades angeordnet sind. Hierdurch hat die erfindungsgemässe Förderpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad.



  Axialkräfte lassen sich gemäss einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gleichmässig über eine Seite des Laufrades verteilen, wenn sich auf beiden Stirnseiten des Laufrades angeordnete Schaufelkammern überschneiden und wenn die Einlasskanäle der Förderkammern auf der einen Stirnseite des Laufrades und die Auslasskanäle auf der anderen Stirnseite des Laufrades angeordnet sind. Hierdurch lassen sich die auf das Laufrad wirkenden Axialkräfte einfach abstützen. Weiterhin wird die erfindungsgemässe Förderpumpe durch diese Gestaltung axial durchströmt und lässt sich daher besonders platzsparend beispielsweise in einer Fördereinheit für Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug anordnen.



  Eine Lagerung des Laufrades'gestaltet sich gemäss einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn zwischen dem Laufrad und einem das Laufrad antreibenden Elektromotor ein Radiallager und auf der dem Radiallager gegenüberliegenden Seite des Laufrades ein Axiallager angeordnet ist.



  Das Axiallager ist gemäss einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach aufgebaut und lässt sich daher besonders kostengünstig fertigen, wenn das Axiallager eine zur Abstützung einer das Laufrad antreibenden Welle vorgesehene Kugel hat.



  Die erfindungsgemässe Förderpumpe hat besonders geringe Strömungsverluste und damit einen sehr hohen Wirkungsgrad, wenn die Auslasskanäle und/oder die Einlasskanäle in radialer Richtung zu den Förderkammern weisend angeordnet sind.



  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 Längs schnitt,
Fig. 2 die Förderpumpe aus Figur 1 in einer Schnitt darstellung entlang der Linie II-II,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungs gemässen Förderpumpe im Längsschnitt,
Fig. 4 die Förderpumpe aus Figur 3 in einer Schnitt darstellung entlang der Linie IV-IV.



  Figur 1 zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene Förderpumpe 2 mit einem sich in einem Pumpengehäuse 3 drehenden Laufrad 4. Die Förderpumpe 2 ist als Seitenkanalpumpe ausgebildet und lässt sich beispielsweise zum Fördern von Kraftstoff oder Scheibenwaschflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug einsetzen. Das Laufrad 4 ist auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigt. Die   Förderpum-    pe 2 hat zwei voneinander getrennte Förderkammern 6,7.



  Die Förderkammern 6,7 weisen jeweils einen in dem Pumpengehäuse 3 angeordneten teilringförmigen Kanal 8,9 und von Leitschaufeln 10,11 des Laufrades 4 begrenzte Schaufelkammern 12,13 auf. Die Welle 5 hat nahe des Elektromotors   1    ein Radiallager 14 und unterhalb des Laufrades 4 ein Axiallager 15 mit einer in dem Pumpengehäuse 3 angeordneten Kugel 16. Die Kugel 16 ist wie die Welle 5 gehärtet. In den Stirnseiten des Laufrades 4 sind über Kanäle 17 miteinander verbundene Taschen 18,19 eingearbeitet. Die Taschen 18,19 werden durch Leckage von dem zu fördernden Fluid gefüllt und bilden mit der   gegenüberlie-    genden Wandung des Pumpengehäuses 3 Axialgleitlager.



  Wie Figur 2 in einem Querschnitt durch die Förderpumpe 2 aus Figur 1 entlang der Linie II-II zeigt, haben die Förderkammern 6,7 jeweils einen Einlasskanal 20,21 und einen Auslasskanal 22,23. Die Einlasskanäle 20,21 münden jeweils in den Anfang der teilringförmigen Kanäle 8,9.



  Die Auslasskanäle 22,23 sind in Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids an den Enden der teilringförmigen   Kanä-    le 8,9 angeordnet. Zur Verdeutlichung sind die Drehrichtung des Laufrades 4 und die Strömungsrichtungen in den Einlasskanälen 20,21 und den Auslasskanälen 22,23 mit Pfeilen gekennzeichnet. Bei einer Drehung des Laufrades 4 erzeugen die Leitschaufeln 10,11 in den Förderkammern 6, 7 Zirkulationsströmungen und fördern das Fluid von den Einlasskanälen 20,21 zu den Auslasskanälen 22,23. Die Einlasskanäle 20,21 und die Auslasskanäle 22,23 sind jeweils einander gegenüberstehend angeordnet.

   Da in den Förderkammern 6,7 nahe der Auslasskanäle 22,23 ein   grö-      sserer    Druck herrscht als an den Einlasskanälen 20,21, heben sich durch diese Gestaltung die auf das Laufrad 4 wirkenden Radialkräfte auf. Weiterhin zeigen die Figuren   1    und 2, dass die Einlasskanäle 20,21 und die Auslasskanäle 22,23 in radialer Richtung zu den Förderkammern 6,. 7 weisend angeordnet sind.



  Figur 3 zeigt eine von einem Elektromotor 24 angetriebene Förderpumpe 25 mit ein Laufrad 26 durchdringenden Förderkammern 27,28. In dem Laufrad 26 angeordnete, einander gegenüberstehende Schaufelkammern 29,30 sind hierfür untereinander verbunden. Auf ihrer dem Elektromotor 24 abgewandten Seite hat die Förderpumpe 25 zwei von radial ausserhalb in jeweils eine Förderkammer 27,28 mündende Einlasskanäle 31,32. Figur 4 zeigt in einem Querschnitt durch die Förderpumpe 25 aus Figur 3 entlang der Linie IV -IV, dass sich die Förderkammern 27,28 über einen Bruchteil ihres Kreisdurchmessers erstrecken. Die   Förderkam-    mern 27,28 haben jeweils einen geringfügig radial nach aussen geführten Auslasskanal 33,34.

   Die Auslasskanäle 33, 34 und damit auch die Einlasskanäle 31,32 sind einander gegenüberstehend angeordnet, so dass sich auf das Laufrad 26 wirkende Radialkräfte aufheben. Figur 3 zeigt bei spielhaft an einem der Auslasskanäle 33, dass die   Auslasska-    näle 33,34 ein Pumpengehäuse 35 in Richtung Elektromotor 24 durchdringen. Diese Förderpumpe 25 ist als Seitenkanalpumpe ausgebildet. Selbstverständlich kann die Förderpumpe 25 auch als Pheripheralpumpe mit im äusseren Umfang angeordneten Schaufelkammern gestaltet sein.



  



   Description of the delivery pump The invention relates to a delivery pump with a driven impeller which rotates in a pump housing and has at least one ring of vane chambers in its end faces and has at least one partially annular channel which is arranged in the region of the guide vanes in the pump housing and which is connected to the vane chambers Delivery chamber forms from an inlet channel to an outlet channel.



  Such feed pumps are often used, for example, in today's motor vehicles to deliver fuel or window cleaning fluid and are known from practice. The impeller of the known feed pump is attached to a shaft of an electric motor. As a thrust bearing, the feed pump has pockets connected to one another in a radially inner region of the impeller, as seen from the blade chambers, for collecting the fluid to be conveyed by the pump. These pockets form an axial slide bearing with the fluid.



  A disadvantage of the known feed pump is that the impeller and thus the shaft driving the impeller are very heavily loaded in the radial direction, since the pressure inside the delivery chamber in the area of the outlet channel is considerably greater than in the area of the inlet channel.



  This leads to very high friction in the bearings of the impeller. The friction also reduces the efficiency of the feed pump.



  The invention is based on the problem of designing a delivery pump of the type mentioned at the outset in such a way that it has the highest possible efficiency.



  According to the invention, this problem is solved by a plurality of delivery chambers, the outlet channels and the inlet channels of which are each arranged symmetrically about the axis of rotation of the impeller.



  As a result of this design, the forces transmitted from the fluid flowing in the conveying chambers to the impeller have opposite directions of force in the radial direction. The forces cancel each other out so that the bearing forces of the shaft driving the impeller can be kept particularly low. The feed pump according to the invention thus has a particularly high degree of efficiency.



  Another advantage of this design of the feed pump according to the invention is that it is very low-wear and therefore has a particularly long service life.



  The feed pump according to the invention can have a plurality of feed chambers if the feed chambers each extend over a fraction of their circular diameter.



  The delivery chambers of the delivery pump according to the invention extend over almost their entire circular diameter if the delivery chambers are arranged on opposite end faces of the impeller. As a result, the feed pump according to the invention has a particularly high efficiency.



  According to another advantageous development of the invention, axial forces can be distributed evenly over one side of the impeller if vane chambers arranged on both end faces of the impeller overlap and if the inlet channels of the delivery chambers are arranged on one end face of the impeller and the outlet ducts on the other end face of the impeller are. In this way, the axial forces acting on the impeller can be easily supported. Furthermore, the feed pump according to the invention is flowed through axially by this design and can therefore be arranged in a particularly space-saving manner, for example in a feed unit for fuel in a motor vehicle.



  According to another advantageous development of the invention, the bearing of the impeller is structurally particularly simple if a radial bearing is arranged between the impeller and an electric motor driving the impeller and an axial bearing is arranged on the side of the impeller opposite the radial bearing.



  According to another advantageous development of the invention, the axial bearing is of particularly simple construction and can therefore be manufactured particularly inexpensively if the axial bearing has a ball which is provided for supporting a shaft driving the impeller.



  The feed pump according to the invention has particularly low flow losses and thus a very high degree of efficiency if the outlet channels and / or the inlet channels are arranged pointing in the radial direction to the feed chambers.



  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
1 is a longitudinal section of a feed pump according to the invention,
2 shows the feed pump of Figure 1 in a sectional view along the line II-II,
3 shows a further embodiment of the feed pump according to the invention in longitudinal section,
Fig. 4, the feed pump of Figure 3 in a sectional view along the line IV-IV.



  FIG. 1 shows a feed pump 2 driven by an electric motor 1 with an impeller 4 rotating in a pump housing 3. The feed pump 2 is designed as a side channel pump and can be used, for example, to deliver fuel or windshield washer fluid in a motor vehicle. The impeller 4 is attached to a shaft 5 of the electric motor 1. The feed pump 2 has two separate feed chambers 6, 7.



  The delivery chambers 6, 7 each have a partially annular channel 8, 9 arranged in the pump housing 3 and vane chambers 12, 13 delimited by guide blades 10, 11 of the impeller 4. The shaft 5 has near the electric motor 1 a radial bearing 14 and below the impeller 4 an axial bearing 15 with a ball 16 arranged in the pump housing 3. The ball 16 is hardened like the shaft 5. Pockets 18, 19 which are connected to one another via channels 17 are incorporated in the end faces of the impeller 4. The pockets 18, 19 are filled with leakage from the fluid to be pumped and form 3 axial sliding bearings with the opposite wall of the pump housing.



  As FIG. 2 shows in a cross section through the feed pump 2 from FIG. 1 along the line II-II, the feed chambers 6, 7 each have an inlet channel 20, 21 and an outlet channel 22, 23. The inlet channels 20, 21 each open into the beginning of the partially annular channels 8, 9.



  The outlet channels 22, 23 are arranged at the ends of the partially annular channels 8, 9 in the flow direction of the fluid to be conveyed. For clarification, the direction of rotation of the impeller 4 and the flow directions in the inlet channels 20, 21 and the outlet channels 22, 23 are indicated by arrows. When the impeller 4 rotates, the guide vanes 10, 11 generate circulation flows in the delivery chambers 6, 7 and convey the fluid from the inlet channels 20, 21 to the outlet channels 22, 23. The inlet channels 20, 21 and the outlet channels 22, 23 are each arranged opposite one another.

   Since there is a greater pressure in the delivery chambers 6, 7 near the outlet channels 22, 23 than at the inlet channels 20, 21, the radial forces acting on the impeller 4 are canceled out by this design. Furthermore, FIGS. 1 and 2 show that the inlet channels 20, 21 and the outlet channels 22, 23 in the radial direction to the delivery chambers 6,. 7 are arranged pointing.



  FIG. 3 shows a feed pump 25 driven by an electric motor 24 with feed chambers 27, 28 penetrating an impeller 26. For this purpose, opposing blade chambers 29, 30 arranged in the impeller 26 are connected to one another. On its side facing away from the electric motor 24, the feed pump 25 has two inlet channels 31, 32 opening from radially outside into a feed chamber 27, 28 in each case. FIG. 4 shows in a cross section through the feed pump 25 from FIG. 3 along the line IV-IV that the feed chambers 27, 28 extend over a fraction of their circular diameter. The conveying chambers 27, 28 each have a slightly radially outwardly directed outlet channel 33, 34.

   The outlet channels 33, 34 and thus also the inlet channels 31, 32 are arranged opposite one another, so that radial forces acting on the impeller 26 cancel each other out. FIG. 3 shows in a playful manner on one of the outlet channels 33 that the outlet channels 33, 34 penetrate a pump housing 35 in the direction of the electric motor 24. This feed pump 25 is designed as a side channel pump. Of course, the feed pump 25 can also be designed as a peripheral pump with vane chambers arranged on the outer circumference.


    

Claims

Patentansprüche 1. Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen Stirnseiten zumindest einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad, 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, gekennzeichnet durch mehrere Förderkammern (6,7, 27,28), deren Auslasskanäle (22,23,33,34) und deren Einlasskanäle (20,21,31,32) jeweils symmetrisch um die Drehachse des Laufrades (4,26) angeordnet sind.  1. Feed pump with a driven, rotating in a pump housing, in its end faces at least one ring vane chambers delimiting guide vanes, and with at least one in the region of the guide vanes arranged in the pump housing part-annular channel, which with the vane chambers a delivery chamber from an inlet channel forms an outlet channel, characterized by a plurality of delivery chambers (6,7, 27,28), the outlet channels (22,23,33,34) and the inlet channels (20,21,31,32) of which are each symmetrical about the axis of rotation of the impeller ( 4,26) are arranged.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderkammern (27,28) sich jeweils über einen Bruchteil ihres Kreisdurchmessers erstrecken. 2. Feed pump according to claim 1, characterized in that the delivery chambers (27, 28) each extend over a fraction of their circular diameter.
3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderkammern (6,7) auf gegenüberlie- genden Stirnseiten des Laufrades (4) angeordnet sind. 3. Feed pump according to claim 1 or 2, characterized in that the delivery chambers (6, 7) are arranged on opposite end faces of the impeller (4).
4. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf beiden Stirnseiten des Laufrades (26) angeordnete Schaufelkam- mern (29, 30) überschneiden und dass die Einlasskanäle (31, 32) der Förderkammern (27,28) auf der einen Stirnseite des Laufrades (26) und die Auslasskanäle (33,34) auf der anderen Stirnseite des Laufrades (26) angeordnet sind. 4. Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that on both end faces of the impeller (26) arranged vane chambers (29, 30) overlap and that the inlet channels (31, 32) of the delivery chambers (27, 28) one end of the impeller (26) and the outlet channels (33, 34) are arranged on the other end of the impeller (26).
5. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Laufrad (4,26) und einem das Laufrad (4,26) antreibenden Elektromotor (1, 24) ein Radiallager (14) und auf der dem Radiallager (14) gegenüberliegenden Seite des Laufrades (4,26) ein Axiallager (15) angeordnet ist. 5. Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the impeller (4,26) and an electric motor (1, 24) driving the impeller (4,26) a radial bearing (14) and on which the radial bearing (14 ) opposite side of the impeller (4,26) an axial bearing (15) is arranged.
6. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (15) eine zur Abstützung einer das Laufrad (4,26) antreibenden Welle (5) vorgesehene Kugel (16) hat. 6. Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing (15) has a ball (16) provided for supporting a shaft (5) driving the impeller (4,26).
7. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskanäle (22,23) und/oder die Einlasskanäle (20,21) in radialer Richtung zu den Förderkammern (6,7,27,28) weisend angeordnet sind. 7. Feed pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet channels (22, 23) and / or the inlet channels (20, 21) are arranged pointing in the radial direction to the delivery chambers (6, 7, 27, 28).
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