EP1828613A1 - F\rderaggregat - Google Patents

F\rderaggregat

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Publication number
EP1828613A1
EP1828613A1 EP05801511A EP05801511A EP1828613A1 EP 1828613 A1 EP1828613 A1 EP 1828613A1 EP 05801511 A EP05801511 A EP 05801511A EP 05801511 A EP05801511 A EP 05801511A EP 1828613 A1 EP1828613 A1 EP 1828613A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recesses
impeller
delivery unit
pump chamber
unit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05801511A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fevzi Yildirim
Ulrich Mueller
Benjin Luo
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1828613A1 publication Critical patent/EP1828613A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Definitions

  • the invention relates to a delivery unit according to the preamble of the main claim. It is already a delivery unit known from EP 1 091 127 Al, with an impeller arranged in a pump chamber, which is driven in rotation by means of an actuator and has two end faces, which faces in each case an end wall of the pump chamber, and with several recesses for hydrodynamic storage in both end faces of the impeller.
  • the disadvantage is that dirt particles can accumulate in the depressions. When the dirt particles are flushed out of the depressions, they generate increased friction in the area between the annularly arranged depressions and, as a result, grinding marks, because there the axial gap between the impeller and the pump chamber is smaller than in the region of the depressions.
  • the delivery unit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that in a simple manner an improvement is achieved in that at least two adjacent recesses of the at least one end face and / or the at least one end wall are connected to each other via at least one groove , In this way, the axial gap is increased in the area between the recesses, so that the dirt particles there no increased friction and
  • the recesses and grooves are arranged annularly and extend arcuately, partially annular, oblong-shaped or similar.
  • the depressions and the grooves are advantageously arranged on a common ring.
  • the recesses have a greater depth than the grooves, since in this way oblique surfaces can be formed, which achieve a hydrodynamic bearing of the impeller.
  • the recesses each have at least one with respect to the end sides and / or end walls inclined surface for hydrodynamic bearing of the impeller, since in this way the axial position of the impeller is set such that the two axial gaps between the impeller and the End walls of the pump chamber are at least almost equal. As a result, the friction acting on the impeller is reduced and increases the efficiency of the delivery unit.
  • the at least one inclined surface per recess is provided in the arrangement of the recesses on the impeller each at a trailing with respect to a direction of rotation of the impeller end of the recess and in the arrangement of the recesses on the end walls of Pumpenkamer each at a downstream end of the recess.
  • the recesses each have a lowest point, which runs parallel to at least one end face and / or an end wall.
  • the depressions of one end face of the impeller face the depressions of the other end face of the impeller mirror-symmetrically with respect to a central surface, wherein the mirror-symmetrically opposite depressions are connected to one another via a pressure equalization channel. In this way it is achieved that in each case the pressure in the two connected via the pressure equalization channel wells is compensated.
  • FIG. 2 shows a section of the impeller along the line III-III in Figure 2
  • Figure 4 is a sectional view of the 5 shows a sectional view of the delivery unit along the line VV in Fig.l according to a second exemplary embodiment
  • Figure 6 shows a sectional view with the impeller and arranged in an end wall of the pump chamber recesses according to the second embodiment.
  • Fig.l shows an inventive delivery unit.
  • the delivery unit according to the invention serves to demand a liquid, for example fuel, from a reservoir, for example via a pressure line to an internal combustion engine.
  • the delivery unit according to the invention is as a flow pump, for example a
  • Peripheral pump or side channel pump and has a pump housing 1, which has a pump part 2 and a motor part 3.
  • the pump part 2 has a pump chamber 4, in which an impeller 5 rotates about a rotationally symmetrical pump axis 8.
  • the impeller 5 is of a in the
  • the actuator 8 is for example an electric motor and arranged in an engine compartment 7 of the motor part 3.
  • An area upstream of the pump chamber 4 is referred to as a suction side, and an area downstream of the pump chamber 4 is referred to as a pressure side of the unit.
  • the pump chamber 4 has a pump chamber inlet 11 and a pump chamber outlet 12.
  • the pump chamber 4 is bounded by two opposite in the direction of the pump axis 8 end walls, a first end wall 15 and a second end wall 16, wherein in the first end wall 15 of the pump chamber inlet 11 and in the second end wall 16 of the pump chamber outlet 12 is provided, and in the radial Direction with respect to the pump axis 8 of an annular wall 17th
  • the impeller 5 has a plurality of impeller vanes 5.1, between each of which a vane chamber 5.2 is formed.
  • the blade chambers 5.2 are towards the end walls 15,16 - A -
  • the vane chambers 5.2 can, however, also be explicitly open radially outwards and have no ring 5.3.
  • annular conveying channels 14 are arranged, which are arranged in the radial region of the impeller blades 5.1.
  • the first end wall 15 is for example part of a suction cover 18 and the second end wall 16 and the annular wall 17 are for example part of a pressure cover 19.
  • an input channel 22 is provided, which opens via the pump chamber inlet 11 into the pump chamber 4, wherein the subsidized Liquid of the delivery unit leaves the pump chamber 4 via the pump chamber outlet 12.
  • the pump chamber 4 is flow-connected to the engine compartment 7 via the pump chamber outlet 12 and an outlet channel 23 provided in the pressure lid 19.
  • the pressure lid 19 has a passage opening 24.
  • the drive shaft 10, which is mechanically coupled to the actuator 9, projects from the engine compartment 7, through the passage opening 24 of the pressure cover 19, into the pump chamber 4.
  • the axial width of the pump chamber 4 is greater than the axial width of the impeller 5, so that in each case an axial gap 20 of about ten to thirty micrometers between the impeller 5 and the end walls 15,16 consists.
  • the difference between the width of the pump chamber 4 and the width of the impeller 5 is defined as
  • the impeller 5 is placed, for example, on the projecting into the pump chamber 4 drive shaft 10, for which the impeller 5 has an impeller opening 25 into which the drive shaft 10 projects at least to be positively and / or non-positively connected to the impeller.
  • the impeller 5 is mounted on the drive shaft 10, for example, such that it is axially movable between the first end wall 15 and the second end wall 16.
  • the impeller 5 has a first end face 28, which faces the first end wall 15 of the pump chamber 4, and a second end face 29, which faces the second end wall 16 of the pump chamber 4.
  • a plurality of recesses 38 for hydrodynamic bearing of the impeller 5 are provided.
  • the recesses 38 are arranged, for example, on the end faces 28,29 of the impeller 5. But they can also be provided according to a second embodiment of the end walls 15,16 of the pump chamber 4.
  • the recesses 38 are formed such that they act as a hydrodynamic bearing and set in this way the axial position of the impeller 5 between the first end wall 15 and the second end wall 16 of the pump chamber 4 such that two equal axial gaps 20 between the impeller 5 and the end walls 15,16 result. As a result, only low frictional forces act on the impeller 5, so that the efficiency of the delivery unit is improved.
  • the delivery unit sucks, for example, liquid from a reservoir 32 via the inlet channel 22, the pump chamber inlet 11, the pump chamber 4, the pump chamber outlet 12, the outlet channel 23, the engine compartment 7 of the motor part of the pump housing 1 and promotes the liquid, for example fuel, via a Pressure line 33, for example, to an internal combustion engine 34.
  • a check valve 35 is provided in the pressure line 33 to maintain a predetermined pressure in the pressure line 33 after switching off the delivery unit.
  • FIG. 2 shows an impeller of the delivery unit with recesses according to a first embodiment of the delivery unit according to the invention.
  • the recesses 38 are provided, for example, radially inside the impeller blades 5.1 of the impeller 5 and arranged lying on an imaginary circular ring.
  • the ring is, for example, provided centrally with respect to the pump axis 8.
  • four recesses 38 are evenly distributed over the circumference of the ring.
  • the recesses 38 extend, for example, arcuately, partially annular, oblong-shaped or similar.
  • the depressions 38 each have at least one inclined surface 39 with respect to the end faces 28, 29 for the hydrodynamic mounting of the impeller 5.
  • the inclined surface 39 for hydrodynamic bearing is on a trailing with respect to a direction of rotation 41 of the impeller 5 end of the recess 38th arranged.
  • the depression rings 38 each have a deepest point 40, which for example runs parallel to the end faces 28, 29.
  • the lowest point 40 of the recesses 38 is adjacent to two inclined surfaces 39, one leading and one trailing.
  • the leading sloping surface 39 has a shorter length, for example a shorter arc length, than the inclined in the direction of rotation oblique surface 39.
  • the leading in the direction of rotation inclined surface 38 may also be omitted and replaced by a step-shaped paragraph, as they have no Contribution to the hydrodynamic bearing supplies.
  • each recess 38 is connected to the adjacent recess 38 via a groove 42.
  • the grooves 42 extend, for example, arc-shaped, annular or similar, so that the recesses 38 and the grooves 42 together form a common ring.
  • the recesses 38 and the grooves 42 remain distinguishable at least in that the depth of the grooves 42 is less than the depth of the lowest point 40 and the inclined surfaces 39 of the recesses 38 ( Figure 3).
  • the width Bn of the grooves 42 measured in the radial direction with respect to the pump axis 8 is, for example, the same as the width Bv of the depressions 38 measured in the radial direction with respect to the pump axis 8, but may also be different.
  • the oblique surfaces 39 of the recesses 38 are formed by the fact that the depth of the recesses 38 decreases from the lowest point 40, starting from the adjacent groove 42 toward, for example, continuously.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the impeller along the line III-III in Figure 2.
  • the recesses 38 extend in the region of the lowest point 40, for example, at least approximately parallel to the end faces 28,29. Then they run against the
  • the recesses 38 of the one end face 28 of the impeller 5 are the recesses 38 of the other end face 29 of the impeller 5, for example, with respect to a mirror surface relative to a central surface 45, wherein the mirror-symmetrically opposite recesses 38 are connected to each other via a pressure equalization channel 46. In this way, an equally high pressure is formed in the two recesses 38 connected via the pressure equalization channel 46.
  • the pressure equalization channel 46 opens, for example, in the region of the lowest point 40 in the recess 38th
  • the liquid located in the axial gap 20 is taken in the rotation of the impeller 5 in the direction of rotation 41 and has a counter to the direction of rotation 41 directed relative speed to the impeller 5. Therefore, the recesses 38 and the grooves 42 are flowed through by the liquid in the axial gap 20 counter to the direction of rotation 41.
  • the flow cross-section between the end face 28,29 of the impeller 5 and the end wall 15,16 of the pump chamber 4 narrows wedge-shaped, so that an increasingly higher pressure builds up in the liquid, which on the respective end face 28, 29 of the impeller 5 acts and in this way adjusts the axial position of the impeller 5 such that equal axial gaps 20 result.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the delivery unit along the line IV-IV in Fig.l and Figure 5 is a sectional view of the delivery unit along the line V-V in Fig.l according to a second embodiment.
  • the second embodiment of Figure 4 differs from the first embodiment according to Fig.l to Fig.3 therein that the recesses 38 not at the two end faces 28,29 of the impeller 5, but at the two end walls 15,16 of
  • Pump chamber 4 are arranged.
  • the pressure equalization channels 46 omitted.
  • the recesses 38 are flowed through in the arrangement on the end walls 15, 16 of the pump chamber 4 in contrast to the arrangement on the impeller 5 in the direction of rotation of the impeller 5. Therefore, the inclined surfaces 39 are to be arranged for hydrodynamic bearing respectively at a downstream with respect to the flow direction in the axial gap 20 end of the recess 38.
  • the depression rings 38 are arranged in the second embodiment radially within the conveying channel 14 with respect to the pump axis 8.
  • the recesses 38 run in the region of the lowest point 40, for example, at least approximately parallel to the end walls 15,16.
  • the recesses 38 of the one end wall 15 of the pump chamber 4 are the recesses 38 of the other end wall 16 of the pump chamber 4, for example, mirror symmetry with respect to a lying in the middle between the end walls 15,16 and parallel to this center surface.
  • FIG. 6 shows a sectional view with the impeller and arranged in an end wall of the pump chamber recesses according to the second embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Bekannte Förderaggregate haben ein in einer Pumpenkammer angeordnetes Laufrad, das mittels eines Aktors rotierend antreibbar ist und zwei Stirnseiten aufweist, denen jeweils eine Stirnwand der Pumpenkammer gegenübersteht, und mehrere Vertiefungen zur hydrodynamischen Lagerung in beiden Stirnseiten des Laufrades. Nachteilig ist, dass sich in den Vertiefungen Schmutzpartikel sammeln können. Wenn die Schmutzpartikel aus den Vertiefungen herausgespült werden, erzeugen sie im Bereich zwischen den ringförmig angeordneten Vertiefungen erhöhte Reibung und dadurch Schleifspuren, da dort der Axialspalt zwischen dem Laufrad und der Pumpenkammer geringer ist als im Bereich der Vertiefungen. Bei dem erfindungsgemässen Förderaggregat wird die auf das Laufrad wirkende Reibung verringert und der Wirkungsgrad erhöht. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass wenigstens zwei benachbarte Vertiefungen (38) der wenigstens einen Stirnseite (28,29) und/oder der wenigstens einen Stirnwand (15,16) über jeweils wenigstens eine Nut (42) miteinander verbunden sind.

Description

Fδrderaggregat
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Förderaggregat aus der EP 1 091 127 Al bekannt, mit einem in einer Pumpenkammer angeordneten Laufrad, das mittels eines Aktors rotierend antreibbar ist und zwei Stirnseiten aufweist, denen jeweils eine Stirnwand der Pumpenkammer gegenübersteht, und mit mehreren Vertiefungen zur hydrodynamischen Lagerung in beiden Stirnseiten des Laufrades. Nachteilig ist, dass sich in den Vertiefungen Schmutzpartikel sammeln können. Wenn die Schmutzpartikel aus den Vertiefungen herausgespült werden, erzeugen sie im Bereich zwischen den ringförmig angeordneten Vertiefungen erhöhte Reibung und dadurch Schleifspuren, da dort der Axialspalt zwischen dem Laufrad und der Pumpenkammer geringer ist als im Bereich der Vertiefungen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird, dass wenigstens zwei benachbarte Vertiefungen der wenigstens einen Stirnseite und/oder der wenigstens einen Stirnwand über jeweils wenigstens eine Nut miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird der Axialspalt im Bereich zwischen den Vertiefungen vergrößert, so dass die Schmutzpartikel dort keine erhöhte Reibung und
Schleifspuren verursachen können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregates möglich. Gemäss einer vorteilhaften Ausführung sind die Vertiefungen und Nuten ringförmig angeordnet und verlaufen bogenförmig, teilringförmig, langlochförmig oder ähnlich. Dabei sind die Vertiefungen und die Nuten vorteilhafterweise auf einem gemeinsamen Ring angeordnet.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Vertiefungen eine größere Tiefe aufweisen als die Nuten, da auf diese Weise schräge Flächen ausgebildet werden können, die eine hydrodynamischen Lagerung des Laufrades erreichen.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Vertiefungen jeweils wenigstens eine bezüglich der Stirn- Seiten und/oder Stirnwände schräge Fläche zur hydrodynamischen Lagerung des Laufrades aufweisen, da auf diese Weise die axiale Position des Laufrades derart eingestellt wird, dass die beiden Axialspalte zwischen dem Laufrad und den Stirnwänden der Pumpenkammer zumindest nahezu gleich gross sind. Dadurch wird die auf das Laufrad wirkende Reibung verringert und der Wirkungsgrad des Förderaggregates erhöht. Die wenigstens eine schräge Fläche pro Vertiefung ist bei der Anordnung der Vertiefungen am Laufrad jeweils an einem bezüglich einer Drehrichtung des Laufrades nacheilenden Ende der Vertiefung und bei der Anordnung der Vertiefungen an den Stirnwänden der Pumpenkamer jeweils an einem stromabwärtigen Ende der Vertiefung vorgesehen.
Auch vorteilhaft ist, wenn die Vertiefungen jeweils eine tiefste Stelle haben, die parallel zu wenigstens einer Stirnseite und/oder einer Stirnwand verläuft.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Vertiefungen der einen Stirnseite des Laufrades den Vertiefungen der anderen Stirnseite des Laufrades spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelfläche gegenüberliegen, wobei die sich spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden Vertiefungen über einen Druckausgleichskanal miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass jeweils der Druck in den beiden über den Druckausgleichskanal verbundenen Vertiefungen ausgeglichen wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.l im Schnitt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Förderaggregates, Fig.2 ein Laufrad des Förderaggregates, Fig.3 eine Schnittansicht des Laufrades entlang der Linie III-III in Fig.2, Fig.4 eine Schnittansicht des Förderaggregates entlang der Linie IV-IV in Fig.l, Fig.5 eine Schnittansicht des Förderaggregates entlang der Linie V-V in Fig.l gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel und Fig.6 eine Schnittansicht mit dem Laufrad und mit in einer Stirnwand der Pumpenkammer angeordneten Vertiefungen gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Fig.l zeigt ein erfindungsgemäßes Förderaggregat.
Das erfindungsgemäße Förderaggregat dient dazu, eine Flüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff, aus einem Vorratsbehälter zu fordern, beispielsweise über eine Druckleitung zu einer Brennkraftmaschine.
Das erfindungsgemäße Förderaggregat ist als eine Strömungspumpe, beispielsweise eine
Peripheralpumpe oder Seitenkanalpumpe, ausgebildet und hat ein Pumpengehäuse 1, das einen Pumpenteil 2 und einen Motorteil 3 aufweist.
Das Pumpenteil 2 weist eine Pumpenkammer 4 auf, in der ein Laufrad 5 rotierend um eine rotationssymmetrische Pumpenachse 8 umläuft. Das Laufrad 5 wird von einem in dem
Motorteil 3 vorgesehenen Aktor 9 über eine Antriebswelle 10 angetrieben. Der Aktor 8 ist beispielsweise ein Elektromotor und in einem Motorraum 7 des Motorteils 3 angeordnet.
Ein Bereich stromauf der Pumpenkammer 4 wird als Saugseite, ein Bereich stromab der Pumpenkammer 4 wird als Druckseite des Aggregates bezeichnet.
Die Pumpenkammer 4 weist einen Pumpenkammereingang 11 und einen Pumpenkammer- ausgang 12 auf. Die Pumpenkammer 4 wird begrenzt durch zwei sich in Richtung der Pumpenachse 8 gegenüberliegende Stirnwände, einer ersten Stirnwand 15 und einer zweiten Stirnwand 16, wobei in der ersten Stirnwand 15 der Pumpenkammereingang 11 und in der zweiten Stirnwand 16 der Pumpenkammerausgang 12 vorgesehen ist, und in radialer Richtung bezüglich der Pumpenachse 8 von einer Ringwand 17.
Das Laufrad 5 weist mehrere Laufradschaufeln 5.1 auf, zwischen denen jeweils eine Schaufelkammer 5.2 gebildet ist. Die Schaufelkammern 5.2 sind zu den Stirnwänden 15,16 hin - A -
offen und beispielsweise nach radial aussen hin bezüglich der Pumpenachse 8 durch einen Ring 5.3 geschlossen, der an den radial äusseren Enden der Laufradschaufeln 5.1 angeordnet ist. Die Schaufelkammern 5.2 können aber ausdrücklich auch nach radial aussen hin geöffnet sein und keinen Ring 5.3 haben.
In den Stirnwänden 15,16 sind ringförmige Förderkanäle 14 angeordnet, die im radialen Bereich der Laufradschaufeln 5.1 angeordnet sind.
Die erste Stirnwand 15 ist beispielsweise Teil eines Ansaugdeckels 18 und die zweite Stirnwand 16 und die Ringwand 17 sind beispielsweise Teil eines Druckdeckels 19. In dem Ansaugdeckel 18 ist ein Eingangskanal 22 vorgesehen, der über den Pumpenkammereingang 11 in die Pumpenkammer 4 mündet, wobei die geförderte Flüssigkeit des Förderaggregates die Pumpenkammer 4 über den Pumpenkammerausgang 12 verlässt. Beispielsweise ist die Pumpenkammer 4 über den Pumpenkammerausgang 12 und einen in dem Druckdeckel 19 vorgesehenen Ausgangskanal 23 mit dem Motorraum 7 strömungsverbunden.
Der Druckdeckel 19 weist eine Durchgangsöffnung 24 auf. Die mit dem Aktor 9 mechanisch gekoppelte Antriebswelle 10 ragt von dem Motorraum 7 ausgehend durch die Durchgangsöffnung 24 des Druckdeckels 19 in die Pumpenkammer 4.
Die axiale Breite der Pumpenkammer 4 ist größer als die axiale Breite des Laufrades 5, so daß jeweils ein Axialspalt 20 von ca. zehn bis dreißig Mikrometer zwischen dem Laufrad 5 und den Stirnwänden 15,16 besteht. Die Differenz zwischen der Breite der Pumpenkammer 4 und der Breite des Laufrades 5 wird als Gesamtaxialspalt definiert.
Das Laufrad 5 ist beispielsweise auf die in die Pumpenkammer 4 ragende Antriebswelle 10 gesteckt, wofür das Laufrad 5 eine Laufradöffnung 25 aufweist, in die die Antriebswelle 10 zumindest hineinragt, um mit dem Laufrad formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden zu sein. Das Laufrad 5 ist auf der Antriebswelle 10 beispielsweise derart gelagert, daß es zwischen der ersten Stirnwand 15 und der zweiten Stirnwand 16 axial beweglich ist.
Das Laufrad 5 weist eine erste Stirnseite 28, die der ersten Stirnwand 15 der Pumpenkammer 4 zugewandt ist, und eine zweite Stirnseite 29 auf, die der zweiten Stirnwand 16 der Pumpenkammer 4 zugewandt ist. In wenigstens einer der Stirnseiten 28,29 des Laufrades 5 und/oder wenigstens einer der Stirnwände 15,16 der Pumpenkammer 4 sind mehrere Vertiefungen 38 zur hydrodynamischen Lagerung des Laufrades 5 vorgesehen. In Fig.l sind die Vertiefungen 38 beispielsweise an den Stirnseiten 28,29 des Laufrades 5 angeordnet. Sie können aber auch gemäss einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel an den Stirnwänden 15,16 der Pumpenkammer 4 vorgesehen sein. Die Vertiefungen 38 sind derart ausgebildet, dass sie wie ein hydrodynamisches Lager wirken und auf diese Weise die axiale Position des Laufrades 5 zwischen der ersten Stirnwand 15 und der zweiten Stirnwand 16 der Pumpenkammer 4 derart eingestellen, dass sich zwei gleich große Axialspalte 20 zwischen dem Laufrad 5 und den Stirnwänden 15,16 ergeben. Dadurch wirken nur geringe Reibungskräfte auf das Laufrad 5, so dass der Wirkungsgrad des Förderaggregates verbessert wird.
Das Förderaggregat saugt beispielsweise Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 32 über den Eingangskanal 22, den Pumpenkammereingang 11, die Pumpenkammer 4, den Pumpenkammer- ausgang 12, den Ausgangskanal 23, den Motorraum 7 des Motorteils des Pumpengehäuses 1 und fördert die Flüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff, über eine Druckleitung 33 beispielsweise zu einer Brennkraftmaschine 34. In der Druckleitung 33 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 35 vorgesehen, um nach einem Abschalten des Förderaggregates einen vorbestimmten Druck in der Druckleitung 33 aufrechtzuerhalten.
Fig.2 zeigt ein Laufrad des Förderaggregates mit Vertiefungen gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates.
Bei dem Laufrad nach Fig.2 sind die gegenüber dem Förderaggregat nach Fig.l gleichbleiben- den oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Vertiefungen 38 sind beispielsweise radial innerhalb der Laufradschaufeln 5.1 des Laufrades 5 vorgesehen und auf einem imaginären Kreisring liegend angeordnet. Der Ring ist zum Beispiel zentrisch bezüglich der Pumpenachse 8 vorgesehen. Beispielsweise sind vier Vertiefungen 38 gleichmässig über den Umfang des Rings verteilt. Es können aber ausdrücklich beliebig viele Vertiefungen 38 vorgesehen sein. Die Vertiefungen 38 verlaufen beispielsweise bogenförmig, teilringförmig, langlochförmig oder ähnlich. Die Vertiefungen 38 weisen jeweils wenigstens eine bezüglich der Stirnseiten 28,29 schräge Fläche 39 zur hydrodynamischen Lagerung des Laufrades 5 auf. Die schräge Fläche 39 zur hydrodynamischen Lagerung ist an einem bezüglich einer Drehrichtung 41 des Laufrades 5 nacheilenden Ende der Vertiefung 38 angeordnet. Die Vertieftingen 38 haben jeweils eine tiefste Stelle 40, die beispielsweise parallel zu den Stirnseiten 28,29 verläuft. Beispielsweise ist die tiefste Stelle 40 der Vertiefungen 38 benachbart von zwei schrägen Flächen 39, einer vorauseilenden und einer nacheilenden. Gemäss dem ersten Ausfuhrungsbeispiel weist die vorauseilende schräge Fläche 39 eine kürzere Länge, beispielsweise eine kürzere Bogenlänge, auf als die in Drehrichtung nacheilende schräge Fläche 39. Die in Drehrichtung vorauseilende schräge Fläche 38 kann auch entfallen und durch einen stufenförmigen Absatz ersetzt sein, da sie keinen Beitrag zur hydrodynamischen Lagerung liefert.
Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei benachbarte Vertiefungen 38 der wenigstens einen Stirnseite 28,29 und/oder der wenigstens einen Stirnwand 15,16 über jeweils wenigstens eine Nut 42 miteinander verbunden. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind beide Stirnseiten 28,29 des Laufrades 5 mit Vertiefungen 38 versehen. Beispielsweise ist jede Vertiefung 38 jeweils mit der benachbarten Vertiefung 38 über eine Nut 42 verbunden. Die Nuten 42 verlaufen beispielsweise bogenförmig, ringförmig oder ähnlich, so dass die Vertiefungen 38 und die Nuten 42 zusammen einen gemeinsamen Ring bilden. Die Vertiefungen 38 und die Nuten 42 bleiben aber zumindest dadurch unterscheidbar, dass die Tiefe der Nuten 42 geringer ist als die Tiefe der tiefsten Stelle 40 und der schrägen Flächen 39 der Vertiefungen 38 (Fig.3). Die in radialer Richtung bezüglich der Pumpenachse 8 gemessene Breite Bn der Nuten 42 ist beispielsweise gleich groß wie die in radialer Richtung bezüglich der Pumpenachse 8 gemessene Breite Bv der Vertiefungen 38, kann aber auch unterschiedlich sein.
Die schrägen Flächen 39 der Vertiefungen 38 sind dadurch gebildet, dass sich die Tiefe der Vertiefungen 38 jeweils von der tiefsten Stelle 40 ausgehend zu der benachbarten Nut 42 hin verringert, beispielsweise kontinuierlich.
Fig.3 zeigt eine Schnittansicht des Laufrades entlang der Linie III-III in Fig.2.
Die Vertiefungen 38 verlaufen im Bereich der tiefsten Stelle 40 beispielsweise zumindest annähernd parallel zu den Stirnseiten 28,29. Anschliessend verlaufen sie entgegen der
Drehrichtung 41 gesehen über eine nacheilende schräge Fläche 39 unter Verringerung der Tiefe in Richtung einer in Drehrichtung 41 nacheilenden Nut 42 und münden in diese. In Drehrichtung gesehen verringert sich die Tiefe der Vertiefung 38 entweder über einen gestrichelt dargestellten stufenförmigen Absatz 43 oder über eine vorauseilende schräge Fläche 39 und mündet in eine vorauseilende Nut 42. Die Vertiefungen 38 der einen Stirnseite 28 des Laufrades 5 liegen den Vertiefungen 38 der anderen Stirnseite 29 des Laufrades 5 beispielsweise spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelfläche 45 gegenüber, wobei die sich spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden Vertiefungen 38 über einen Druckausgleichskanal 46 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise bildet sich in den beiden über den Druckausgleichskanal 46 verbundenen Vertiefungen 38 ein gleich hoher Druck aus. Der Druckausgleichskanal 46 mündet beispielsweise jeweils im Bereich der tiefsten Stelle 40 in die Vertiefung 38.
Die im Axialspalt 20 befindliche Flüssigkeit wird bei der Rotation des Laufrades 5 in Drehrichtung 41 mitgenommen und weist eine entgegen der Drehrichtung 41 gerichtete Relativgeschwindigkeit zum Laufrad 5 auf. Daher werden die Vertiefungen 38 und die Nuten 42 von der Flüssigkeit im Axialspalt 20 entgegen der Drehrichtung 41 durchströmt. Im Bereich der nacheilenden schrägen Fläche 39 verengt sich der Strömungsquerschnitt zwischen der Stirnseite 28,29 des Laufrades 5 und der Stirnwand 15,16 der Pumpenkammer 4 keilförmig, so dass sich ein zunehmend höherer Druck in der Flüssigkeit aufbaut, der auf die jeweilige Stirnseite 28,29 des Laufrades 5 wirkt und auf diese Weise die axiale Position des Laufrades 5 derart einstellt, dass sich gleich große Axialspalte 20 ergeben.
Fig.4 zeigt eine Schnittansicht des Förderaggregates entlang der Linie IV-IV in Fig.l und Fig.5 eine Schnittansicht des Förderaggregates entlang der Linie V-V in Fig.l gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem Förderaggregat nach Fig.4 und Fig.5 sind die gegenüber dem Förderaggregat nach Fig.l bis Fig.3 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.l bis Fig.3 darin, daß die Vertiefungen 38 nicht an den beiden Stirnseiten 28,29 des Laufrades 5, sondern an den beiden Stirnwänden 15,16 der
Pumpenkammer 4 angeordnet sind. Die Druckausgleichskanäle 46 entfallen. Die Vertiefungen 38 werden bei der Anordnung an den Stirnwänden 15, 16 der Pumpenkammer 4 im Gegensatz zur Anordnung an dem Laufrad 5 in Drehrichtung des Laufrades 5 durchströmt. Daher sind die schrägen Flächen 39 zur hydrodynamischen Lagerung jeweils an einem bezüglich der Strömungsrichtung im Axialspalt 20 stromabwärtigen Ende der Vertiefung 38 anzuordnen. Die Vertieftingen 38 sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel radial innerhalb des Förderkanals 14 bezüglich der Pumpenachse 8 angeordnet. Die Vertiefungen 38 verlaufen im Bereich der tiefsten Stelle 40 beispielsweise zumindest annähernd parallel zu den Stirnwänden 15,16. Stromab verlaufen sie über eine bezüglich der Strömungsrichtung im Axialspalt 20 hintere schräge Fläche 39 zur hydrodynamischen Lagerung unter Verringerung der Tiefe bis zu einer stromabwärtigen Nut 42 und münden in diese. Nach stromauf verringert sich die Tiefe der Vertiefung 38 entweder über einen stufenförmigen Absatz 43 oder über eine stromaufwärtige schräge Fläche 39 und mündet in eine in Strömungsrichtung gesehen vorgeordnete Nut 42.
Die Vertiefungen 38 der einen Stirnwand 15 der Pumpenkammer 4 liegen den Vertiefungen 38 der anderen Stirnwand 16 der Pumpenkammer 4 beispielsweise spiegelsymmetrisch bezüglich einer in der Mitte zwischen den Stirnwänden 15,16 liegenden und zu diesen parallel verlaufenden Mittelfläche gegenüber.
Fig.6 zeigt eine Schnittansicht mit dem Laufrad und mit in einer Stirnwand der Pumpenkammer angeordneten Vertiefungen gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem Förderaggregat nach Fig.6 sind die gegenüber dem Förderaggregat nach Fig.l bis Fig.5 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Claims

26.11.2004 Hue/OyROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartAnsprüche
1. Förderaggregat mit einem in einer Pumpenkammer angeordneten Laufrad, das mittels eines Aktors rotierend antreibbar ist und zwei Stirnseiten aufweist, denen jeweils eine Stirnwand der Pumpenkammer gegenübersteht, mit mehreren Vertiefungen zur hydrodynamischen Lagerung in wenigstens einer der Stirnseiten des Laufrades und/oder wenigstens einer der Stirnwände der Pumpenkammer, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Vertiefungen (38) der wenigstens einen Stirnseite (28,29) und/oder der wenigstens einen Stirnwand (15,16) über jeweils eine Nut (42) miteinander verbunden sind.
2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) und/oder die Nuten (42) ringförmig angeordnet sind.
3. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) und/oder die Nuten (42) bogenförmig, teilringförmig, langlochförmig oder ähnlich verlaufen.
4. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) und die Nuten (42) einen gemeinsamen Ring bilden.
5. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) eine größere Tiefe aufweisen als die Nuten (42).
6. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) jeweils wenigstens eine bezüglich der Stirnseiten (28,29) und/oder Stirnwände (15,16) schräge Fläche (39) zur hydrodynamischen Lagerung des Laufrades (5) aufweisen.
7. Förderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schräge Fläche (39) bei der Anordnung der Vertiefungen am Laufrad (5) jeweils an einem bezüglich einer Drehrichtung (41) des Laufrades (5) nacheilenden Ende der Vertiefung (38) vorgesehen ist.
8. Förderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schräge Fläche (39) bei der Anordnung der Vertiefungen an den Stirnwänden (15,16) der Pumpenkamer (4) jeweils an einem stromabwärtigen Ende der Vertiefung (38) vorgesehen ist.
9. Förderaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) jeweils eine tiefste Stelle (40) haben, die parallel zu wenigstens einer Stirnseite (28,29) und/oder Stirnwand (15,16) verläuft.
lO.Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (38) der einen Stirnseite (28) des Laufrades (5) den Vertiefungen (38) der anderen Stirnseite (16) des Laufrades (5) spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelfläche (45) gegenüberliegen, wobei die sich spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden Vertiefungen (38) über einen Druckausgleichskanal (46) miteinander verbunden sind.
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