EP2049801B1 - Förderpumpe mit filter - Google Patents

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EP2049801B1
EP2049801B1 EP07802474.2A EP07802474A EP2049801B1 EP 2049801 B1 EP2049801 B1 EP 2049801B1 EP 07802474 A EP07802474 A EP 07802474A EP 2049801 B1 EP2049801 B1 EP 2049801B1
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EP
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filter
feed pump
connection pipe
flow
section
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Johannes Deichmann
Christian Herbers
Patrick Herold
Bernd Jaeger
Antoine Rohaut
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/32—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements
    • F02M37/50—Filters arranged in or on fuel tanks
    • 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
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/708—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning specially for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a feed pump with a driven, rotating in a pump housing impeller, with at least one rim blade chambers bounding blades and at least one arranged in the region of the blades in the pump housing partially annular channel, which with the blade chambers for conveying a liquid from a Inlet port to a discharge channel provided delivery chamber forms, and a filter with a connection piece, wherein the connection piece is connected to the inlet channel of the feed pump.
  • feed pumps are known as peripheral or side channel pumps and are often used for conveying fuel from a fuel tank to an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the filter is upstream of the pump and serves to prevent contaminants from entering the delivery pump.
  • the fuel to be pumped can have different temperatures. Especially with hot fuel, e.g. at a warm start of the motor vehicle, the fuel tends to increased outgassing, which gas bubbles form from vaporous fuel, which in turn significantly affect the flow rate of the feed pump. In order to improve the hot conveying properties of feed pumps, it is known to provide a compression area in the part-annular channel in order to reduce the proportion of gas bubbles.
  • the invention has for its object to provide a feed pump with a filter having good hot-conveying properties by the outgassing of the fuel to be pumped is effectively reduced.
  • the object is achieved in that the connecting piece of the filter has a region with decreasing in the flow direction cross section and that the transition of the flow cross section of the connecting piece to the flow cross section of the inlet channel is formed continuously.
  • the region in the filter With the configuration of the flow region in the filter, the region is extended, is selectively supplied by the fuel of the feed pump, in particular the impeller. As a result, not only the inlet channel is now available for the flow guidance of the fuel.
  • the extended flow area with its concrete design allows a targeted guiding of the fuel flow. Turbulence is dissipated, resulting in an effective calming of the flow. As a result of targeted guidance, the fuel can outgas less.
  • the region in the filter with a flow-reducing cross-section also leads to a compression of the fuel, which has a positive effect on the hot conveyance property of the feed pump. Another advantage is that a calming area in the part-annular channel is no longer absolutely necessary, whereby the usable channel length increases for the pressure build-up.
  • the steady transition of the flow cross-sections of the connecting piece of the filter and the inlet channel of the feed pump contributes to a calming of the flowing fuel, as turbulence is avoided due to non-existent edges or crack
  • the flow cross-sections which are separated from one another can be formed particularly easily by a partition wall arranged in the connecting piece.
  • Turbulence in the fuel that promotes outgassing is avoided when the fuel is directed with changes in the direction of the filter when the radii of the directional changes in the flow of the filter are at least 20% of the height or width of the flow area in that range.
  • turbulences of the fuel due to cross-sectional changes are avoided in that cross-sectional changes in the flow profile are formed continuously.
  • a particularly good and tight connection of the filter with the feed pump is achieved in that the connecting piece of the filter is pressed or clipped into a receptacle of the pump housing, wherein the receptacle is arranged in the pump cover of the pump cover and pump bottom formed pump housing.
  • FIG. 1 shows a fuel tank 1 of a motor vehicle, not shown.
  • a feed pump 2 is arranged, which could also be arranged in a swirl pot.
  • the feed pump 2 has a housing 3, which connects the connecting piece 4 and the pumping stage 5 with each other.
  • a filter 6 is connected via its connecting piece 7 with the feed pump 2.
  • the feed pump 2 sucks fuel from the fuel tank 1 through the filter 6. About an outlet 8, the fuel is conveyed at a higher pressure by means of a flow line 9 to the engine 10 of the motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a section through the lower part of the feed pump 1 with the pumping stage 5 and the filter 6.
  • the pumping stage 5 consists of a pump housing 11 in which an impeller 12 is arranged.
  • the pump housing 11 is formed by a pump bottom 13 and a pump cover 14.
  • the impeller 12 is driven by a shaft 15, which is part of an electric motor, not shown, of the feed pump 2.
  • the impeller 14 has on its side surfaces in each case two concentrically arranged rings 16-19 of blade chambers bounding blades 20-23, wherein the blade chambers of opposing rings 16, 18; 17, 19 are formed so that the impeller 12 is axially flowed through.
  • the wreaths 16-19 opposite are partially annular channels 24-27 arranged in the pump housing 11, wherein the rings 16, 18; 17, 19 each have an inlet channel in the pump cover 14 and an outlet channel is assigned in the pump bottom 13. In the illustration shown, only the inlet channel 28 for the rings 16, 18 is in the cutting plane.
  • the pump cover 14 has a receptacle 29, in which the connection piece 7 of the filter 6 is pressed.
  • the connecting piece 7 contains a channel 30 through which the fuel, which was previously sucked in via the filter cloth 31 fastened to the connecting piece 7, flows to the inlet channel 28.
  • a region 32 is formed with decreasing in the flow direction cross-section. This funnel-shaped region 32 leads to a first compression of the fuel flowing through and thus to a calming of the flow. Any existing in fuel gas bubbles are already reduced in this area 32.
  • the flow is deflected by 90 °, wherein the radii 33, 34 of the deflection amount to approximately 30% of the height of the flow cross section of the region 32. Due to the large radii 33, 34 is a gentle deflection. Turbulences that can lead to outgassing of the fuel are thus avoided. Furthermore, the steady transition, i. H. without protrusions or edges, between the connecting piece 7 and the inlet channel 28 to supply the fuel in a quiet flow to the impeller.
  • the decreasing in the flow direction flow cross section in the inlet channel 28 in turn also contributes to prevent the outgassing of the fuel, or to eliminate existing gas bubbles in the fuel.
  • the connecting piece 7 has immediately before the transition to the pump cover 14, a partition wall 35 which divides the one flow cross section into two flow cross sections 36, 37.
  • the flow cross-section 37 serves to supply a portion of the fuel to the radially inner rings 16, 18.
  • Of the associated inlet channel 38 is only partially visible in the section due to its offset to the inlet channel 28 arrangement.
  • the partition wall 35 of the fuel flow is already divided accordingly before reaching the pump cover 14 to provide after the division of the fuel flow as long as possible routes that can be used for calming the flow of fuel.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit zumindest einem Kranz Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln und mit zumindest einem im Bereich der Laufschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal bis zu einem Auslasskanal vorgesehene Förderkammer bildet, und einem Filter mit einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mit dem Einlasskanal der Förderpumpe verbunden ist.
  • Solche Förderpumpen sind als Peripheral- oder Seitenkanalpumpen bekannt und werden häufig zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Der Filter ist der Pumpe vorgeschaltet und dient dazu, Verunreinigungen am Eintritt in die Förderpumpe zu hindern.
  • Der zu fördernde Kraftstoff kann verschiedene Temperaturen besitzen. Insbesondere bei heißem Kraftstoff, z.B. bei einem Warmstart des Kraftfahrzeugs, neigt der Kraftstoff zu verstärktem Ausgasen, wodurch sich Gasblasen aus dampfförmigem Kraftstoff bilden, die wiederum die Förderleistung der Förderpumpe erheblich beeinträchtigen. Um die Heißfördereigenschaften von Förderpumpen zu verbessern ist es bekannt, im teilringförmigen Kanal einen Kompressionsbereich vorzusehen, um den Anteil der Gasblasen zu reduzieren.
  • Aus der EP 0 934 466 B1 ist bekannt, zwischen dem Einlasskanal und einem Kompressionsbereich einen Beruhigungsbereich vorzusehen. Der Beruhigungsbereich dient der Beruhigung der Strömung, wodurch ein weiteres Ausgasen des Kraftstoffs verringert wird. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, dass der Beruhigungsbereich die wirksame Länge des teilringförmigen Kanals, die zum Druckaufbau benötigt wird, verringert.
  • Die Druckschrift US 2005/074347 A1 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe mit einem Filter zu schaffen, die gute Heißfördereigenschaften aufweist, indem das Ausgasen des zu fördernden Kraftstoffs wirksam verringert wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Anschlussstutzen des Filters einen Bereich mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und dass der Übergang des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens zum Strömungsquerschnitt des Einlasskanals stetig ausgebildet ist.
  • Mit der Ausgestaltung des Strömungsbereichs im Filter wird der Bereich verlängert, durch den Kraftstoff der Förderpumpe, insbesondere dem Laufrad, gezielt zugeführt wird. Dadurch steht nunmehr nicht nur der Einlasskanal zur Strömungsführung des Kraftstoffs zur Verfügung. Der verlängerte Strömungsbereich mit seiner konkreten Ausgestaltung ermöglicht ein gezieltes Führen der Kraftstoffströmung. Turbulenzen werden abgebaut, was zu einem wirksamen Beruhigen der Strömung führt. Infolge der gezielten Führung kann der Kraftstoff weniger ausgasen. Der Bereich im Filter mit sich in Strömungsrichtung verringerndem Querschnitt führt zudem zu einer Kompression des Kraftstoffs, die sich positiv auf die Heißfördereigenschaft der Förderpumpe auswirkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Beruhigungsbereich im teilringförmigen Kanal nicht mehr zwingend notwendig ist, wodurch die nutzbare Kanallänge für den Druckaufbau steigt. Ebenso trägt der stetige Übergang der Strömungsquerschnitte vom Anschlussstutzen des Filters und vom Einlasskanal der Förderpumpe zu einer Beruhigung des strömenden Kraftstoffs bei, da infolge nicht vorhandener Kanten oder Sprünge Turbulenzen vermieden werden.
  • Bei einer Förderpumpe, deren Laufrad zwei konzentrisch angeordnete Kränze von Schaufelkammern begrenzende Laufschaufeln mit entsprechend zugeordneten teilringförmigen Kanälen im Pumpengehäuse besitzt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jedem teilringförmigen Kanal ein Einlasskanal vorzuschalten und den Anschlussstutzen des Filters vor dem Übergang in die Einlasskanäle mit jeweils zwei voneinander getrennten Strömungsquerschnitten auszubilden. Dadurch wird jeder der beiden Einlasskanäle bis in den Bereich des Filters verlängert, so dass der Kraftstoff eine ausreichende Strecke zur Beruhigung gegeben ist.
  • Die voreinander getrennten Strömungsquerschnitte lassen sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besonders einfach durch eine im Anschlussstutzen angeordnete Trennwand ausbilden.
  • Verwirbelungen im Kraftstoff, welche das Ausgasen begünstigen, werden beim Leiten des Kraftstoffs mit Richtungsänderungen im Filter vermieden, wenn die Radien der Richtungsänderungen im Strömungsverlauf des Filters mindestens 20 % der Höhe oder Breite des Strömungsquerschnitts in diesem Bereich entsprechen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Verwirbelungen des Kraftstoffs infolge von Querschnittsänderungen dadurch vermieden, dass Querschnittsänderungen im Strömungsverlauf stetig ausgebildet sind.
  • Eine besonders gute und dichte Verbindung des Filters mit der Förderpumpe wird dadurch erreicht, dass der Anschlussstutzen des Filters in eine Aufnahme des Pumpengehäuses eingepresst oder eingeklipst ist, wobei die Aufnahme im Pumpendeckel des aus Pumpendeckel und Pumpenboden gebildeten Pumpengehäuses angeordnet ist.
  • An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Förderpumpe in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs und
    Figur 2
    einen Schnitt durch den Filter und die Pumpstufe der Förderpumpe nach Figur 1.
  • Figur 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. In dem Kraftstoffbehälter 1 ist eine Förderpumpe 2 angeordnet, welche auch in einem Schwalltopf angeordnet sein könnte. Die Förderpumpe 2 besitzt ein Gehäuse 3, welches das Anschlussstück 4 und die Pumpstufe 5 miteinander verbindet. Ein Filter 6 ist über seinen Anschlussstutzen 7 mit der Förderpumpe 2 verbunden. Die Förderpumpe 2 saugt durch den Filter 6 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 an. Über einen Auslassstutzen 8 wird der Kraftstoff mit höherem Druck mittels einer Vorlaufleitung 9 zur Brennkraftmaschine 10 des Kraftfahrzeug gefördert.
  • Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den unteren Teil der Förderpumpe 1 mit der Pumpstufe 5 und dem Filter 6. Die Pumpstufe 5 besteht aus einem Pumpengehäuse 11, in dem ein Laufrad 12 angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 11 wird von einem Pumpenboden 13 und einem Pumpendeckel 14 gebildet. Das Laufrad 12 wird von einer Welle 15 angetrieben, welche Bestandteil eines nicht näher dargestellten Elektromotors der Förderpumpe 2 ist. Das Laufrad 14 besitzt an seinen Seitenflächen jeweils zwei konzentrisch angeordnete Kränze 16-19 von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln 20-23, wobei die Schaufelkammern sich gegenüberliegender Kränze 16, 18; 17, 19 so ausgebildet sind, dass das Laufrad 12 axial durchströmbar ist. Den Kränzen 16-19 gegenüberliegend sind im Pumpengehäuse 11 teilringförmige Kanäle 24-27 angeordnet, wobei den Kränzen 16, 18; 17, 19 jeweils ein Einlasskanal im Pumpendeckel 14 und ein Auslasskanal im Pumpenboden 13 zugeordnet ist. In der gezeigten Darstellung liegt lediglich der Einlasskanal 28 für die Kränze 16, 18 in der Schnittebene.
  • Im Bereich des Einlasskanals 28 besitzt der Pumpendeckel 14 eine Aufnahme 29, in die der Anschlussstutzen 7 des Filters 6 eingepresst ist. Der Anschlussstutzen 7 enthält einen Kanal 30, durch den der Kraftstoff, der zuvor über das am Anschlussstutzen 7 befestigte Filtergewebe 31 angesaugt wurde, zum Einlasskanal 28 strömt. In dem Anschlussstutzen 7 ist ein Bereich 32 mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt ausgebildet. Dieser trichterförmige Bereich 32 führt zu einer ersten Kompression des durchströmenden Kraftstoffs und somit zu einer Beruhigung der Strömung. Eventuell im Kraftstoff vorhande Gasblasen werden bereits in diesem Bereich 32 reduziert.
  • Im weiteren Verlauf erfolgt eine Umlenkung der Strömung um 90°, wobei die Radien 33, 34 der Umlenkung in etwa 30 % der Höhe des Strömungsquerschnitts des Bereichs 32 betragen. Infolge der groß gestalteten Radien 33, 34 erfolgt eine sanfte Umlenkung. Verwirbelungen, die zum Ausgasen des Kraftstoffs führen können, werden somit vermieden. Des Weiteren trägt der stetige Übergang, d. h. ohne Vorsprünge oder Kanten, zwischen dem Anschlussstutzen 7 und dem Einlasskanal 28 dazu bei, den Kraftstoff in ruhiger Strömung dem Laufrad zuzuführen.
  • Der in Strömungsrichtung abnehmende Strömungsquerschnitt im Einlasskanal 28 trägt seinerseits ebenfalls dazu bei, das Ausgasen des Kraftstoffs zu verhindern, beziehungsweise im Kraftstoff vorhandene Gasblasen zu eliminieren.
  • Der Anschlussstutzen 7 besitzt unmittelbar vor dem Übergang zum Pumpendeckel 14 eine Trennwand 35, die den einen Strömungsquerschnitt in zwei Strömungsquerschnitte 36, 37 aufteilt. Der Strömungsquerschnitt 37 dient dazu, einen Teil des Kraftstoffs den radial inneren Kränzen 16, 18 zuzuführen. Der dazugehörige Einlasskanal 38 ist in dem Schnitt aufgrund seiner zum Einlasskanal 28 versetzten Anordnung nur teilweise sichtbar. Durch die Trennwand 35 wird der Kraftstoffstrom bereits vor Erreichen des Pumpendeckels 14 entsprechend aufgeteilt, um nach der Aufteilung des Kraftstoffstroms noch möglichst lange Strecken zur Verfügung zu stellen, die für die Beruhigung der Kraftstoffströmung nutzbar sind.

Claims (6)

  1. Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit zumindest einem Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln und mit zumindest einem im Bereich der Laufschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern eine zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal bis zu einem Auslasskanal vorgesehene Förderkammer bildet, und einem Filter mit einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mit dem Einlasskanal der Förderpumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) einen Bereich (32) mit sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und dass der Übergang des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens (7) zum Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (28) stetig ausgebildet ist.
  2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (12) auf jeder Seite zwei konzentrisch angeordneten Kränze (16-19) von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln (20-23) mit entsprechend zugeordneten teilringförmigen Kanälen (24-27) im Pumpengehäuse (11) besitzt, dass jedem teilringförmigen Kanal 24, 26; 25, 27) ein Einlasskanal (28, 38) vorgeschaltet ist und der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) vor dem Übergang in die Einlasskanäle (28, 38) zwei voneinander getrennte Strömungsquerschnitte (36, 37) aufweist.
  3. Förderpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voreinander getrennten Strömungsquerschnitte (36, 37) durch eine im Anschlussstutzen (7) angeordnete Trennwand (35) ausgebildet sind.
  4. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Radien (33, 34) von Richtungsänderungen im Strömungsverlauf im Filter (6) mindestens 20 % der Höhe oder Breite des Strömungsquerschnitts in diesem Bereich (32) entsprechen.
  5. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsverlauf Querschnittsänderungen (32) stetig ausgebildet sind.
  6. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (7) des Filters (6) in eine Aufnahme (29) des Pumpengehäuses (14) eingepresst oder eingeklipst ist.
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