EP1606516A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

Kraftstoffpumpe

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EP1606516A1
EP1606516A1 EP04766785A EP04766785A EP1606516A1 EP 1606516 A1 EP1606516 A1 EP 1606516A1 EP 04766785 A EP04766785 A EP 04766785A EP 04766785 A EP04766785 A EP 04766785A EP 1606516 A1 EP1606516 A1 EP 1606516A1
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EP
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channel
inlet
outlet
side housing
housing part
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Joerg Deubner
Peter Marx
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
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    • F04D5/007—Details of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/50—Inlet or outlet
    • F05B2250/503—Inlet or outlet of regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to a fuel pump for delivering fuel into a fuel tank of a motor vehicle with a driven impeller rotating in a housing, with vanes delimiting vane chambers arranged on both end faces of the impeller, vane chambers that are opposite one another being connected to one another in the region of the guide vanes in an inlet-side housing part and an outlet-side housing part, partially annular channels which form a delivery chamber with the vane chambers for conveying a liquid from an inlet channel to an outlet channel, one of the partially annular channels with the inlet channel and the other, the opposite partially annular Channel is connected to the outlet channel.
  • Such fuel pumps are known as peripheral or side channel pumps and are frequently used in fuel tanks in today's motor vehicles.
  • the part-ring-shaped channels extend over an angular range of approximately 300 to 330 °.
  • a disadvantage of the known fuel pumps is that swirling occurs in the area of the vane chambers when the liquid conveyed overflows. These turbulences lead to a low efficiency of the fuel pump and in particular to outgassing of the fuel when delivering hot fuel. Outgassing further reduces the efficiency of the fuel pump.
  • the invention is based on the problem of designing a fuel pump of the type mentioned at the outset in such a way that it has the highest possible efficiency.
  • This problem is solved according to the invention in that the partially annular channel in the inlet-side housing part continuously decreases from the inlet channel and / or the partially annular channel in the outlet-side housing part continuously increases towards the outlet channel, and that the continuous reduction or enlargement increases by at least 80%. the length of the corresponding part-annular channel extends.
  • the liquid to be pumped can be continuously transferred from the partially annular channel in the inlet-side housing part to the partially annular channel in the outlet-side housing part.
  • This also makes it possible to generate a uniform pressure rise towards the outlet channel in the two part-ring-shaped housing parts.
  • the mutually opposing Schaufelka mern are therefore flowed through evenly during their movement from the inlet channel to the outlet channel. It is therefore avoided that the flow velocity, as in the known fuel pump, when flowing from one vane chamber into the opposite vane chamber, the greater the closer these vane chambers to the outlet channel.
  • the fuel pump according to the invention therefore has a particularly high efficiency.
  • Abrupt flow changes in the delivery chamber lead to outgassing, particularly when the fuel to be delivered is at a high temperature. According to another advantageous development of the invention, such abrupt flow changes can easily be avoided if the reduction or enlargement takes place continuously over the intended range of the length of the partially annular channel.
  • the reduction or enlargement of the part-ring-shaped channels is structurally particularly simple if at least one of the part-annular channels is wedge-shaped in a section along the delivery chamber.
  • the pressure chamber in the delivery chamber is further reduced if the delivery chamber has essentially the same cross-section at every point, the cross-section of the partially annular channel in the inlet-side housing part being larger than the cross-section near the inlet channel of the part-ring-shaped channel in the outlet-side housing part.
  • FIG. 1 shows a fuel delivery unit for a motor vehicle with a fuel pump according to the invention
  • Figure 2 is a tangential sectional view through the fuel pump in the region of a delivery chamber.
  • FIG. 1 shows a fuel delivery unit provided for arrangement in a fuel tank of a motor vehicle with a housing 1 and with a fuel pump 3 driven by an electric motor 2 and designed as a side channel pump.
  • the fuel pump 3 has a housing part 4 arranged between an inlet-side housing part 4 and an outlet-side housing part 5 Impeller 6 on.
  • An inlet duct 7 is arranged in the inlet-side housing part 4 and an outlet duct 8 in the outlet-side housing part 5.
  • the impeller 6 is attached to a shaft 9 of the electric motor 2.
  • the fuel pump 3 has vane chambers 10 delimiting vane chambers 11 on both end faces of the impeller 6.
  • the housing parts 4, 5 each have a partially annular channel 12, 13.
  • the partially annular channels 12, 31 form with the Blade chambers 10 are a delivery chamber 14 which is led from the inlet channel 7 through the impeller 6 to the outlet channel 8.
  • the inlet channel 7 and the outlet channel 8 are shown rotated in the drawing plane for the sake of simplicity.
  • the delivery chamber 14 extends over an angular range of approximately 300 to 330 °.
  • the guide vanes 11 in the delivery chamber 14 generate a circulation flow running transversely to the direction of movement of the guide vanes 11.
  • the delivered fuel overflows from the inlet-side housing part 4 to the outlet-side housing part 5 through the interconnected vane chambers 10.
  • FIG. 2 shows in a tangential section through the fuel pump from FIG. 1 in the region of the delivery chamber 14 that the part-ring-shaped channel 12 arranged in the inlet-side housing part 4 diminishes in the flow direction, starting from the inlet channel 7. Furthermore, the partially annular channel 13 arranged in the outlet-side housing part 5 increases in the flow direction to the outlet channel 8.
  • the flows of the fuel and the direction of movement of the impeller 6 are indicated by arrows in the drawing.
  • the enlargement and reduction extend almost over the entire length of the partially annular channels 12, 13 and each have almost a wedge shape.
  • the enlargement and reduction of the partially annular channels 12, 13 takes place by the same amount, so that the delivery chamber 14 has essentially the same cross section over the entire area of the partially annular channels 12, 13.

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Abstract

Bei einer als Seitenkanalpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges ist ein zu einem Auslasskanal (8) führender teilringförmiger Kanal (13) kontinuierlich vergrößernd ausgebildet. Ein mit einem Einlasskanal (7) verbundener teilringförmiger Kanal (12) verkleinert sich in Strömungsrichtung gesehen kontinuierlich. In einem Laufrad (6) angeordnete Schaufelkammern (10) bilden mit den teilringförmigen Kanälen (12, 13) eine von dem Einlasskanal (7) zu dem Auslasskanal (8) geführte Förderkammer (14) mit konstantem Querschnitt. Hierdurch wird eine kontinuierliche Durchströmung des Laufrades (6) erreicht.

Description

Beschreibung
Kraftstoffpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem angetriebenen, sich in einem Gehäuse drehenden Laufrad, mit an beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kränzen Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln, wobei einander gegenüberstehende Schaufelkammern miteinander verbunden sind, mit im Bereich der Leitschaufeln in einem ein- lassseitigen Gehäuseteil und einem auslassseitigen Gehäuseteil angeordneten, teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Ein- lasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bilden, wobei einer der teilringförmigen Kanäle mit dem Einlasskanal und der andere, der gegenüberliegende teilringförmige Kanal mit dem Auslasskanal verbunden ist.
Solche Kraftstoffpumpen sind als Peripheral- oder Seitenka- nalpumpen bekannt und werden in Kraftstoffbehältern heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt. Die teilringförmigen Kanäle erstrecken sich über einen Winkelbereich von etwa 300 bis 330°.
Nachteilig bei den bekannten Kraftstoffpumpen ist, dass beim Überströmen der geförderten Flüssigkeit im Bereich der Schaufelkammern Verwirbelungen entstehen. Diese Verwirbelungen führen zu einem geringen Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe und insbesondere bei der Förderung von heißem Kraftstoff zu einem Ausgasen des Kraftstoffs. Das Ausgasen führt zu einer weiteren Verringerung des Wirkungsgrades der Kraftstoffpumpe.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffpum- pe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich der teilringförmige Kanal im einlassseitigen Gehäuseteil von dem Einlasskanal ausgehend kontinuierlich verkleinert und/oder der teilringförmige Kanal im auslassseitigen Gehäu- seteil zu dem Auslasskanal hin kontinuierlich vergrößert und dass sich die kontinuierliche Verkleinerung oder Vergrößerung über zumindest 80 % der Länge des entsprechenden teilringförmigen Kanals erstreckt.
Durch diese Gestaltung lässt sich die zu fördernde Flüssigkeit kontinuierlich von dem teilringförmigen Kanal im einlassseitigen Gehäuseteil zu dem teilringförmigen Kanal im auslassseitigen Gehäuseteil überführen. Dies ermöglicht es zudem, in den beiden teilringförmigen Gehäuseteilen einen gleichmäßigen Druckanstieg zu dem Auslasskanal hin zu erzeugen. Die einander gegenüberstehenden Schaufelka mern werden daher bei ihrer Bewegung von dem Einlasskanal zu dem Auslasskanal gleichmäßig durchströmt. Daher wird vermieden, dass die Strömungsgeschwindigkeit, wie bei der bekannten Kraftstoff- pumpe, beim Überströmen von der einen Schaufelkammer in die gegenüberstehenden Schaufelkammern umso größer ist, je stärker sich diese Schaufelkammern dem Auslasskanal nähern. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe weist daher einen besonders hohen Wirkungsgrad auf.
Abrupte Strömungsänderungen in der Förderkammer führen insbesondere bei zu förderndem Kraftstoff mit hoher Temperatur zu dessen Ausgasen. Solche abrupten Strömungsänderungen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er- findung einfach vermeiden, wenn die Verkleinerung oder Vergrößerung kontinuierlich über den vorgesehenen Bereich der Länge des teilringförmigen Kanals erfolgt.
Die Verkleinerung oder Vergrößerung der teilringförmigen Ka- näle gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn zu- mindest einer der teilringförmigen Kanäle in einem Schnitt längs der Förderkammer keilförmig gestaltet ist. Zur weiteren Verringerung von Druckschwankungen in der Förderkammer trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter- bildung der Erfindung bei, wenn die Förderkammer an jeder Stelle im Wesentlichen denselben Querschnitt aufweist, wobei nahe des Einlasskanals der Querschnitt des teilringförmigen Kanals im einlassseitigen Gehäuseteil größer ist als der Querschnitt des teilringförmigen Kanals im auslassseitigem Gehäuseteil.
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 Kraftstoff-Fördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe,
Figur 2 eine tangentiale Schnittdarstellung durch die Kraftstoffpumpe im Bereich einer Förderkammer.
Figur 1 zeigt eine zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges vorgesehene Kraftstoff-Fördereinheit mit einem Gehäuse 1 und mit einer von einem Elektromotor 2 angetriebenen, als Seitenkanalpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe 3. Die Kraftstoffpumpe 3 weist ein zwischen einem einlassseitigen Gehäuseteil 4 und einem auslassseitigen Gehäuseteil 5 angeordnetes Laufrad 6 auf. In dem einlassseitigen Ge- häuseteil 4 ist ein Einlasskanal 7 und in dem auslassseitigem Gehäuseteil 5 ein Auslasskanal 8 angeordnet. Das Laufrad 6 ist auf einer Welle 9 des Elektromotors 2 befestigt. Die Kraftstoffpumpe 3 hat auf beiden Stirnseiten des Laufrades 6 einander gegenüberstehende Kränze Schaufelkammern 10 begren- zende Leitschaufeln 11. Im Bereich der Schaufelkammern 10 haben die Gehäuseteile 4, 5 jeweils einen teilringförmigen Kanal 12, 13. Die teilringförmigen Kanäle 12, 31 bilden mit den Schaufelkammern 10 eine von dem Einlasskanal 7 durch das Laufrad 6 zu dem Auslasskanal 8 geführte Förderkammer 14. Der Einlasskanal 7 und der Auslasskanal 8 sind zur Vereinfachung in die Zeichenebene gedreht dargestellt. In der Regel er- streckt sich die Förderkammer 14 über einen Winkelbereich von etwa 300 bis 330°. Bei einer Drehung des Laufrades 6 erzeugen die Leitschaufeln 11 in der Förderkammer 14 eine quer zu der Bewegungsrichtung der Leitschaufeln 11 verlaufende Zirkulationsströmung. Der geförderte Kraftstoff strömt dabei von dem einlassseitigen Gehäuseteil 4 zu dem auslassseitigen Gehäuseteil 5 durch die miteinander verbundenen Schaufelkammern 10 über.
Figur 2 zeigt in einem tangentialen Schnitt durch die Kraft- stoffpumpe aus Figur 1 im Bereich der Förderkammer 14, dass der im einlassseitigen Gehäuseteil 4 angeordnete teilringförmige Kanal 12 sich von dem Einlasskanal 7 ausgehend, in Strömungsrichtung gesehen verkleinert. Weiterhin vergrößert sich der in dem auslassseitigen Gehäuseteil 5 angeordnete teil- ringförmige Kanal 13 in Strömungsrichtung gesehen zu dem Auslasskanal 8. Zur Verdeutlichung sind in der Zeichnung die Strömungen des Kraftstoffs und die Bewegungsrichtung des Laufrades 6 mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Vergrößerung und Verkleinerung erstrecken sich nahezu über die gesamte Länge der teilringförmigen Kanäle 12, 13 und weisen jeweils nahezu eine Keilform auf. Die Vergrößerung und Verkleinerung der teilringförmigen Kanäle 12, 13 erfolgt um dasselbe Maß, so dass die Förderkammer 14 über den gesamten Bereich der teilringförmigen Kanäle 12, 13 im Wesentlichen denselben Quer- schnitt aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem ange- triebenen, sich in einem Gehäuse drehenden Laufrad, mit an beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kränzen Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln, wobei einander gegenüberstehende Schaufelkammern miteinander verbunden sind, mit im Bereich der Leitschaufeln in einem ein- lassseitigen Gehäuseteil und einem auslassseitigen Gehäuseteil angeordneten, teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bilden, wobei einer der teilringförmigen Kanäle mit dem Einlasskanal und der andere der gegenüberliegende teilringförmige Kanal mit dem Auslasskanal verbunden ist, da du r ch ge k e nn z e i chn e t , dass sich der teileinförmige Kanal (12) im einlassseitigen Gehäuseteil (4) von dem Einlasskanal (7) ausgehend verkleinert und/oder der teilringförmige Kanal (13) im auslassseitigen Gehäuseteil (5) zu dem Auslasskanal (8) hin vergrößert und dass sich die Verkleinerung oder Vergrößerung über zumindest 80 % der Länge des entsprechenden teilringförmigen Kanals (12, 13) estreckt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadu r ch ge kenn z ei chne t , dass die Verkleinerung oder Vergrößerung kontinuierlich über den vorgesehenen Bereich der Länge des teilringförmigen Kanals (12, 13) erfolgt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da du r ch ge ke n n z e i chn e t , dass zumindest einer der teilringförmigen Kanäle (12, 13) in einem Schnitt längs der Förderkammer keilförmig gestaltet ist.
Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu r ch ge ken n z e i chn e t , dass die Förderkammer (14) an jeder Stelle im Wesentlichen denselben Querschnitt aufweist, wobei nahe des Einlasskanals (7) der Querschnitt des teilringförmigen Kanals (12) im einlassseitigen Gehäuseteil (4) größer ist als der Querschnitt des teilringförmigen Kanals (13) im auslassseitigem Gehäuseteil (5) .
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