EP1451473B1

EP1451473B1 - Laufrad für seitenkanalpumpe

Info

Publication number: EP1451473B1
Application number: EP02781137A
Authority: EP
Inventors: Bernd Jäger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2022-10-14
Also published as: EP1451473A1; DE10160199B4; US7029230B2; US20050013712A1; DE50214082D1; WO2003050419A1; DE10160199A1

Description

Die Erfindung betrifft ein 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, an dem radial äußeren Rand eine einer Strömung einen Widerstand entgegensetzende Profilierung angeordnet ist, an dem radial äußeren Rand eine einer Strömung einen Widerstand entgegensetzende Profilierung angeordnet ist, wobei die Profilierung radial abstehende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stege aufweist.
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 Seitenkanalpumpen, 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 zwischen den Gehäuseteilen und dem Laufrad besonders klein zu halten. Dies führt jedoch zu einem hohen Fertigungsaufwand des Laufrades.
Aus der WO 01/98663 ist eine Kraftstoffpumpe mit einem Laufrad bekannt, welches am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Nuten aufweist. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kommt es bei einer derartigen Kraftstoffpumpe zu einer störenden Geräuschentwicklung.
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 und eine geringe Geräuschentwicklung aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stege unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
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. Zudem lassen sich Geräusche der mit dem erfindungsgemäßen Laufrad versehenen Förderpumpe weitgehend vermeiden. Weiterhin wird durch die Verringerung der Strömung über den Rand des erfindungsgemäßen Laufrades ein Eintrag von Schmutzpartikeln 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.
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 Peripheralpumpe 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.
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

Fig.1: 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

Laufrad (4) 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 (10,11) begrenzende Leitschaufeln aufweist, zur Anordnung zwischen Gehäuseteilen (6,7) der Förderpumpen vorgesehen ist, an dem radial äußeren Rand eine einer Strömung einen Widerstand entgegensetzende Profilierung (14) angeordnet ist, wobei die Profilierung radial abstehende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stege (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (15) gegenüber der Drehachse des Laufrades (4) geneigt sind.
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.
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.