EP1451473A1 - Laufrad für seitenkanalpumpe - Google Patents

Laufrad für seitenkanalpumpe

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EP1451473A1
EP1451473A1 EP02781137A EP02781137A EP1451473A1 EP 1451473 A1 EP1451473 A1 EP 1451473A1 EP 02781137 A EP02781137 A EP 02781137A EP 02781137 A EP02781137 A EP 02781137A EP 1451473 A1 EP1451473 A1 EP 1451473A1
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EP
European Patent Office
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impeller
webs
impeller according
fuel
feed pump
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EP02781137A
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EP1451473B1 (de
Inventor
Bernd Jäger
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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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
    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to an impeller for a delivery pump designed as a side channel pump, in particular for delivering fuel in a fuel tank, which has on its end faces a vane that defines vane chambers that are spaced from its radially outer edge and is provided for arrangement between housing parts of the delivery pumps ,
  • Delivery pumps for delivering fuel from fuel tanks are often designed as side channel pumps and are known in practice.
  • the fuel is delivered from an inlet channel via the rings of the vane chambers and partially annular channels arranged in the housing parts to an outlet channel.
  • the vane chambers arranged on both end faces of the impeller when the fuel is delivered, a higher pressure is created on one end face than on the other end face. This pressure difference is particularly high in the case of axially flow-through side channel pumps in which the vane chambers are connected to one another.
  • a disadvantage of the known feed pump is that the pressure difference at the end faces of the impeller results in flow losses due to flow around the outer edge of the impeller. These flow losses lead to a reduction in the efficiency of the feed pump. Furthermore, dirt particles contained in the fuel are introduced between the impeller and the housing parts. As a result, the impeller wears particularly at its edge, which leads to an increase in flow losses.
  • the invention is based on the problem of designing an impeller of the type mentioned at the outset in such a way that flow losses and wear on the edge of the impeller are kept particularly low.
  • this problem is solved in that a profiling which opposes a flow is arranged on the radially outer edge.
  • This design prevents fuel from flowing over from one end face to the other end face. This initially leads to a significant reduction in the flow over the edge of the impeller according to the invention and thus to low flow losses of the feed pump. Furthermore, the entry of dirt particles into the gap between the impeller and the housing parts is greatly reduced by reducing the flow over the edge of the impeller according to the invention. This leads to particularly low wear of the impeller in its radially outer area. Flow losses in the feed pump are therefore kept permanently low by the inventive design of the impeller. Another advantage of the invention is that flow losses in a known feed pump can be reduced by simply changing the impeller.
  • the impeller according to the invention could, for example, have a labyrinth seal if the housing parts are designed accordingly. However, this leads to a high manufacturing cost of the impeller.
  • the impeller according to the invention is structurally particularly simple if the profiling has radially projecting webs spaced apart from one another in the circumferential direction. It helps to further simplify the manufacture of the impeller according to the invention if the webs are arranged essentially parallel to one another.
  • the profiling can completely compensate for the pressure difference on the end faces of the impeller if the webs are inclined with respect to the axis of rotation of the impeller.
  • the webs are designed like guide vanes of a peripheral pump, as a result of which fuel overflow over the edge can be almost completely prevented.
  • the profiling is able to generate an equally high counter pressure on the end face of the impeller with a high pressure if the webs are inclined in the direction of rotation rising from the intended pressure side to the intended suction side.
  • fuel delivery through the webs can be reliably avoided if an angle of inclination ⁇ of the webs to the vertical of the end faces is approximately 1 ° to 50 °.
  • Noises of the feed pump provided with the impeller according to the invention can be largely avoided if the webs are arranged irregularly distributed over the circumference.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a feed pump with an impeller according to the invention
  • 2 shows a view of the edge of the impeller according to the invention from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a feed pump 2 driven by an electric motor 1 for delivering fuel in a motor vehicle.
  • the feed pump 2 has an impeller 4 fastened to a shaft 3 of the electric motor 1 and two housing parts 6, 7, which are kept at a distance from one another by means of a spacer ring 5.
  • the feed pump 2 delivers fuel from an inlet channel 8 to an outlet channel 9 arranged on the side of the electric motor 1
  • a ring of blade chambers 10, 11 is arranged in each of the end faces of the impeller 4.
  • Opposing blade chambers 10, 11 are connected to one another within the impeller 4.
  • the housing parts 6, 7 have, in the region of the vane chambers 10, 11, partially annular ducts 12, 13 extending from the inlet duct 8 to the outlet duct 9.
  • FIG. 1 shows that a profile 14 is arranged on the radially outer edge of the impeller 4.
  • the housing parts 6, 7 and the spacer ring 5 are at a short distance from the impeller 4.
  • circulation flows are generated in the blade chambers 10, 11 and the part-ring-shaped channels 12, 13 and fuel is thus conveyed from the inlet channel 8 to the outlet channel 9.
  • the direction of rotation of the impeller 4 and the flows of the fuel are marked with arrows in the drawing.
  • a greater pressure is created on the side of the impeller 4 facing the outlet channel 9 than on the side of the inlet channel 8.
  • An overflow of fuel through a gap from the side of the outlet channel 9 to the side of the inlet channel 8 leads to flow losses. These flow losses are reduced by the profiling 14 arranged on the edge.
  • FIG 2 shows the impeller 4 in the installation position described in Figure 1 in a view of the edge.
  • the profiling 14 has webs 15 spaced apart from one another in the circumferential direction protruding from the edge.
  • the webs 15 are arranged inclined at an angle ⁇ to the vertical of the impeller 4.
  • the angle ⁇ is approximately 40 ° in the illustrated embodiment.
  • the webs 15 are inclined so as to rise from the pressure side to be arranged near the outlet channel 9 of the feed pump 2 from FIG. 1 to the suction side provided for arrangement near the inlet channel 8.
  • the webs 15 are arranged unevenly distributed over the circumference of the impeller 4.

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Abstract

Auf dem äußeren Umfang eines Laufrades (4) für eine als Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe (2) ist eine Profilierung (14) mit Stegen (15) angeordnet. Die Stege (15) sind in Drehrichtung des Laufrades (4) gesehen von der vorgesehenen Druckseite zu der vorgesehenen Saugseite ansteigend geneigt angeordnet. Hierdurch werden Strömungsverluste zwischen dem radial äußeren Bereich des Laufrades (4) und den Gehäuseteilen (6, 7) der Förderpumpe (2) besonders gering gehalten.

Description

LAUFRAD FÜR SEITENKANALPUMPE
Laufrad
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine als Seitenkanal- pumpe ausgebildete, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter vorgesehene Förderpumpe, welches auf seinen Stirnseiten jeweils einen von seinem radial äußeren Rand beabstandeten Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweist und zur Anordnung zwischen Gehäuseteilen der Förderpumpen vorgesehen ist.
Förderpumpen zur Förderung von Kraftstoff aus Kraftstoffbehältern sind häufig als Seitenkanalpumpe ausgebildet und aus der Praxis bekannt. Die Förderung des Kraftstoffs erfolgt von einem Einlasskanal über die Kränze der Schaufelkammern und in den Gehäuseteilen angeordneten teilringförmigen Kanälen zu einem Auslasskanal. Bei den auf beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kränzen Schaufelkammern entsteht bei der Förderung des Kraftstoffs auf der einen Stirnseite ein höherer Druck als auf der anderen Stirnseite. Diese Druckdifferenz ist insbesondere bei axial durchströmten Seitenkanalpum- pen, bei denen die Schaufelkammern untereinander verbunden sind, besonders hoch.
Nachteilig bei der bekannten Förderpumpe ist, dass durch die Druckdifferenz an den Stirnseiten des Laufrades Strömungsverluste durch Umströmen des äußeren Randes des Laufrades entstehen. Diese Strömungsverluste führen zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Förderpumpe. Weiterhin werden durch die Umströmung im Kraftstoff enthaltene Schmutzpartikel zwischen das Laufrad und die Gehäuseteile eingebracht. Hierdurch verschleißt das Laufrad insbesondere an seinem Rand, was zu einem Anstieg der Strömungsverluste führt .
Man könnte daran denken, das Laufrad mit einer besonders verschleißfesten Schicht zu versehen oder die Toleranzen zwi- sehen den Gehäuseteilen und dem Laufrad besonders klein zu halten. Dies führt jedoch zu einem hohen Fertigungsaufwand des Laufrades.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass Strömungsverluste und ein Verschleiß am Rand des Laufrades besonders gering gehalten werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem radial äußeren Rand eine einer Strömung einen Widerstand entgegensetzende Profilierung angeordnet ist.
Durch diese Gestaltung wird das Überströmen von Kraftstoff von der einen Stirnseite zu der anderen Stirnseite verhindert. Dies führt zunächst zu einer deutlichen Verringerung der Strömung über den Rand des erfindungsgemäßen Laufrades und damit zu geringen Strömungsverlusten der Förderpumpe. Weiterhin wird durch die Verringerung der Strömung über den Rand des erfindungsgemäßen Laufrades ein Eintrag von Schmutz- partikeln in den Spalt zwischen dem Laufrad und den Gehäuseteilen stark verringert. Dies führt zu einem besonders geringen Verschleiß des Laufrades in seinem radial äußeren Bereich. Strömungsverluste in der Förderpumpe werden daher durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Laufrades dauerhaft gering gehalten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Strömungsverluste bei einer bekannten Förderpumpe durch ein einfaches Auswechseln des Laufrades verringert werden können.
Das erfindungsgemäße Laufrad könnte beispielsweise bei einer entsprechenden Gestaltung der Gehäuseteile eine Labyrinthdichtung aufweisen. Dies führt jedoch zu einem hohen Fertigungsaufwand des Laufrades. Das erfindungsgemäße Laufrad gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn die Profilierung radial abstehende, in Umfangsriehtung voneinander be- abstandete Stege aufweist. Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung des erfindungsgemäßen Laufrades trägt es bei, wenn die Stege im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Die Profilierung kann gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Druckdifferenz an den Stirnseiten des Laufrades vollständig ausgleichen, wenn die Stege gegenüber der Drehachse des Laufrades geneigt sind. Durch diese Gestaltung sind die Stege wie Leitschaufeln einer Peripheral- pumpe ausgebildet, wodurch sich ein Überströmen des Kraftstoffs über den Rand nahezu vollständig verhindern lässt .
Die Profilierung vermag an der Stirnseite des Laufrades mit einem hohen Druck einen ebenso hohen Gegendruck zu erzeugen, wenn die Stege in Drehrichtung gesehen von der vorgesehenen Druckseite zu der vorgesehenen Saugseite ansteigend geneigt sind.
Eine Förderung von Kraftstoff durch die Stege lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig vermeiden, wenn ein Neigungswinkel α der Stege zur Senkrechten der Stirnseiten ungefähr 1° bis 50° beträgt.
Geräusche der mit dem erfindungsgemäßen Laufrad versehenen Förderpumpe lassen sich weitgehend vermeiden, wenn die Stege unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausfuhrungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.l eine Schnittdarstellung durch eine Förderpumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad, Fig.2 eine Ansicht auf den Rand des erfindungsgemäßen Laufrades aus Figur 1.
Figur 1 zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene Förderpumpe 2 zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug. Die Förderpumpe 2 hat ein auf einer Welle 3 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 4 und zwei mittels eines Distanzringes 5 auf Abstand zueinander gehaltene Gehäuseteile 6, 7. Die Förderpumpe 2 fördert Kraftstoff von einem Einlasskanal 8 zu einem auf der Seite des Elektromotors 1 angeordneten Auslasskanal 9. In den Stirnseiten des Laufrades 4 sind jeweils ein Kranz Schaufelkammern 10, 11 angeordnet. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern 10, 11 sind innerhalb des Laufrades 4 miteinander verbunden. Die Gehäuseteile 6, 7 weisen im Bereich der Schaufelkammern 10, 11 sich von dem Einlasskanal 8 zu dem Auslasskanal 9 erstreckende teilringförmige Kanäle 12, 13 auf. Weiterhin zeigt Figur 1, dass auf dem radial äußeren Rand des Laufrades 4 eine Profilierung 14 angeordnet ist.
Um eine ungehinderte Drehung des Laufrades 4 zu gewährleisten, weisen die Gehäuseteile 6, 7 und der Distanzring 5 einen geringen Abstand zu dem Laufrad 4 auf. Bei einer Drehung des Laufrades 4 werden in den Schaufelkammern 10, 11 und den teilringförmigen Kanälen 12, 13 Zirkulationsströmungen erzeugt und damit Kraftstoff von dem Einlasskanal 8 zu dem Auslasskanal 9 gefördert. Zur Verdeutlichung sind in der Zeichnung die Drehrichtung des Laufrades 4 sowie die Strömungen des Kraftstoffs mit Pfeilen gekennzeichnet. Bei dem Antrieb entsteht auf der dem Auslasskanal 9 zugewandten Seite des Laufrades 4 ein größerer Druck als auf der Seite des Einlasskanals 8. Ein Überströmen von Kraftstoff über einen Spalt von der Seite des Auslasskanals 9 zu der Seite des Einlasskanals 8 führt zu Strömungsverlusten. Diese Strömungsverluste werden durch die auf dem Rand angeordnete Profilierung 14 gemindert.
Figur 2 zeigt das Laufrad 4 in der in Figur 1 beschriebenen Einbaulage in einer Ansicht auf den Rand. Zur Verdeutlichung ist die vorgesehene Drehrichtung mit einem Pfeil gekennzeichnet. Hierbei ist zu erkennen, dass die Profilierung 14 in von dem Rand abstehender Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stege 15 aufweist. Die Stege 15 sind um einen Winkel α zur Senkrechten des Laufrades 4 geneigt angeordnet . Der Winkel α beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr 40°. Die Stege 15 sind in Drehrichtung gesehen von der nahe dem Auslasskanal 9 der Förderpumpe 2 aus Figur 1 anzuordnenden Druckseite zu der zur Anordnung nahe des Einlasskanals 8 vorgesehenen Saugseite ansteigend geneigt. Weiterhin sind die Stege 15 ungleichmäßig über den Umfang des Laufrades 4 verteilt angeordnet .

Claims

Patentansprüche
1. Laufrad für eine als Seitenkanalpumpe ausgebildete, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter vorgesehene Förderpumpe, welches auf seinen Stirnseiten jeweils einen von seinem radial äußeren Rand beabstandeten Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweist und zur Anordnung zwischen Gehäuseteilen der Förderpumpen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem radial äußeren Rand eine einer Strömung einen Widerstand entgegensetzende Profilierung (14) angeordnet ist .
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (14) radial abstehende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stege (15) aufweist.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
4. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) gegenüber der Drehachse des Laufrades (4) geneigt sind.
5. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) in Drehrichtung gesehen von der vorgesehenen Druckseite zu der vorgesehenen Saugseite ansteigend geneigt sind.
6. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel α der Stege (15) zur Senkrechten der Stirnseiten ungefähr 1° bis 50° beträgt. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
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