EP3058229A1 - Pumpe - Google Patents

Pumpe

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EP3058229A1
EP3058229A1 EP14783638.1A EP14783638A EP3058229A1 EP 3058229 A1 EP3058229 A1 EP 3058229A1 EP 14783638 A EP14783638 A EP 14783638A EP 3058229 A1 EP3058229 A1 EP 3058229A1
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EP
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pump
impeller
stage
additive
wheels
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002Regenerative pumps
    • F04D5/003Regenerative pumps of multistage type
    • F04D5/006Regenerative pumps of multistage type the stages being axially offset

Definitions

  • Such pumps are known and are used in particular in motor vehicles for conveying additives which are added to the fuel.
  • the admixed additives have the task of nitrogen oxides in the exhaust of motor vehicles to re ⁇ turn. Due to the resulting chemical reaction, these pumps are also referred to as SCR pumps.
  • the additive is supplied by the SCR pump from a container via a line to the fuel.
  • the line is emptied outside the driving. The emptying takes place by reversing the direction of rotation of the SCR pump so that the conveying direction of the SCR pump is directed from the line into the additive container.
  • Displacement pumps are used as the pump type because they can deliver both forward and reverse depending on the direction of rotation. The disadvantage of positive displacement pumps is their complex and therefore expensive construction.
  • the pump according to the invention is particularly suitable as an SCR pump for conveying an additive, which is admixed to the fuel of a motor vehicle.
  • the pump 1 has a housing in which the electric motor 6 is arranged with its shaft 10.
  • the shaft 10 is designed for the rotationally fixed entrainment of two wheels 11, 12, which are arranged in a pump housing 13.
  • the first impeller 11 forms with the associated Pum ⁇ penhunt 14, the first pumping stage 4, while the second impeller 12, with the pump chamber 15, the second pumping stage 5 forms.
  • Both wheels 11, 12 are formed as side channel wheels.
  • the wheels 11, 12 each have on their sides a ring of blade chambers 16, 17 bounding blades 18, 19.
  • the blades 18, 19 are formed on the respective impeller as V-Beschaufe- ment, wherein the orientation of the V blading of an impeller 11 is opposite to the V-blading of the other impeller 12.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Pumpe 1 mit einem Gehäuse, in dem ein Elektromotor 3 eine von einer Welle 10 des Elektromotors 3 antreibbare Pumpstufe 4 angeordnet ist. In Reihe zur ersten Pumpstufe 4 ist eine zweite von der Welle 10 antreibbare Pumpenstufe 5 angeordnet, wobei beide Pumpenstufen 4, 5 als Peripheral- oder Seitenkanalstufe ausgebildet sind und die Laufräder 11, 12 der beiden Pumpenstufen 4, 5 entgegen der Förderrichtung der jeweils anderen Pumpstufe 5, 4 angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Pumpe Gegenstand der Erfindung ist eine Pumpe mit einem Gehäuse, in dem ein Elektromotor eine von einer Welle des Elektromotors antreibbare Pumpstufe angeordnet ist.
Derartige Pumpen sind bekannt und werden insbesondere in Kraft- fahrzeugen zum Fördern von Additiven, die dem Kraftstoff beigemengt werden, eingesetzt. Die zugemischten Additive haben die Aufgabe, Stickstoffoxide im Abgas von Kraftfahrzeugen zu re¬ duzieren. Aufgrund der dadurch bewirkten chemischen Reaktion werden diese Pumpen auch als SCR-Pumpen bezeichnet. Das Additiv wird von der SCR-Pumpe aus einem Behälter über eine Leitung dem Kraftstoff zugeführt. Um ein Einfrieren der das Additiv ent¬ haltenden Leitung zu verhindern, wird die Leitung außerhalb des Fahrbetriebs entleert. Das Entleeren erfolgt durch Umpolen der Drehrichtung der SCR-Pumpe, so dass die Förderrichtung der SCR-Pumpe von der Leitung in den Additivbehälter gerichtet ist. Als Pumpentyp werden Verdrängerpumpen verwendet, da diese in Abhängigkeit der Drehrichtung sowohl vorwärts als auch rückwärts fördern können. Der Nachteil von Verdrängerpumpen ist ihr aufwändiger und damit kostenintensiver Aufbau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Pumpe zu schaffen, die mit geringem Aufwand durch Umkehr der Drehrichtung in zwei Richtungen fördern kann. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in Reihe zur ersten Pump¬ stufe eine zweite von der Welle antreibbare Pumpstufe angeordnet ist, dass beide Pumpstufen als Peripheral- und/oder Seiten- kanalstufe ausgebildet sind und die Laufräder der beiden Pumpen¬ stufen entgegen der Förderrichtung der jeweils anderen Pumpstufe angeordnet sind. Mit der Verwendung von Peripheral- und/oder Seitenkanalstufen werden Pumpstufen vom Strömungspumpentyp anstelle von Ver¬ drängerpumpen verwendet. Diese sind aufgrund ihres Auf aus deutlich kostengünstiger als Verdrängerpumpen. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass die Peripheral- oder Seiten- kanalstufen nur in eine Richtung fördern können, so dass für jede Förderrichtung eine Pumpstufe erforderlich ist. Mit dieser Anordnung übernimmt in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors jeweils ein Laufrad die Förderung, während das andere Laufrad aufgrund seiner gegenläufigen Anordnung der Förderung entgegenwirkt. Da der Einfluss des in Förderrichtung wirkenden Laufrads immer größer als das der Förderrichtung entgegenwirkende Laufrad ist, wird so eine Förderung in zwei Richtungen mit je einer Pumpstufe vom Strömungspumpentyp er¬ möglicht. Aufgrund der relativ geringen Fördermenge sowohl in Hauptförderrichtung beim Zumischen des Additivs als auch in Nebenförderrichtung beim Entleeren der Leitung wird die Minderung der Förderleistung von den Vorteilen der Verwendung von Peripheral- oder Seitenkanalstufen gegenüber einer Verdrängerpumpe übertroffen. Hinzu kommt die insbesondere bei geringer Fördermenge wesentlich bessere Regelbarkeit von Peripheral- und Seitenkanalpumpen gegenüber Verdrängerpumpen.
Eine Erhöhung der Förderleistung wird erreicht, wenn die beiden Laufräder eine V-Beschaufelung besitzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Winkel der V-Beschaufelung beider Laufräder unterschiedlich sind. Auf diese Weise lassen sich die Laufräder an ihre jeweilige Förderaufgäbe anpassen .
Ein besonders guter Wirkungsgrad wird erreicht, wenn der Winkel der V-Beschaufelung des in Hauptförderrichtung fördernden Laufrades größer als der Winkel der V-Beschaufelung des anderen Laufrades ist. Aufgrund des einfachen Aufbaus und der guten Regelbarkeit bei den gegebenen Förderbedingungen eignet sich die erfindungsgemäße Pumpe insbesondere als SCR-Pumpe zum Fördern eines Additivs, welches dem Kraftstoff eine Kraftfahrzeugs beigemischt wird.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be¬ schrieben. Es zeigt in der einzigen Figur eine erfindungsgemäße Pumpe als SCR-Pumpe in einem Kraftfahrzeug. Die Pumpe 1 ist in einem Additivbehälter 2 angeordnet, aus dem sie in Hauptför- derrichtung das Additiv über einen Einlass 3 ansaugt, über die erste Pumpstufe 4 und die zweite Pumpstufe 5, durch den Elek¬ tromotor 6 zu einem Auslass 7 fördert . Der Auslass 7 ist mit einer Förderleitung 8 verbunden, über die das Additiv dem Kraftstoff 9 zugemischt wird. Es ist aber auch denkbar die Pumpe 1 außerhalb des Additivbehälters 2 anzuordnen. Das Ansaugen des Additivs erfolgt dann über eine mit dem Einlass 3 verbundene Saugleitung, die in den Additivbehälter 2 geführt ist. Die Pumpe 1 besitzt ein Gehäuse in dem der Elektromotor 6 mit seiner Welle 10 angeordnet ist. Die Welle 10 ist zur drehfesten Mitnahme zweier Laufräder 11, 12 ausgebildet, die in einem Pumpengehäuse 13 angeordnet sind. Das erste Laufrad 11 bildet mit der dazugehörigen Pum¬ penkammer 14 die erste Pumpstufe 4, während das zweite Laufrad 12, mit der Pumpenkammer 15 die zweite Pumpstufe 5 bildet. Beide Laufräder 11, 12 sind als Seitenkanalräder ausgebildet. Die Laufräder 11, 12 besitzen zu beiden Seiten je einen Kranz von Schaufelkammern 16, 17 begrenzenden Schaufeln 18, 19. Die Schaufeln 18, 19 sind an dem jeweiligen Laufrad als V-Beschaufe- lung ausgebildet, wobei die Ausrichtung der V-Beschaufelung eines Laufrades 11 entgegengesetzt zur V-Beschaufelung des anderen Laufrades 12 ist.
Bei Drehung der Welle 10 des Elektromotors 3 in Hauptförder¬ richtung dreht sich das Laufrad 11 so, dass das Additiv über den Einlass 3 angesaugt wird und zu einem Auslass 20 der ersten Pumpstufe 4 gefördert wird. Von dort strömt das Additiv über einen Einlass 21 der zweiten Pumpstufe 5 in die Pumpenkammer 15 mit dem zweiten Laufrad 12. Dessen V-Beschaufelung ist der Strömungs- richtung des Additivs entgegengerichtet. Über einen Auslass 22 verlässt das Additiv nach Durchströmen der zweiten Pumpenkammer 15 das Pumpengehäuse 13. Für die Nebenförderrichtung wird der Elektromotor 3 umgepolt, so dass sich die Welle 10 entgegengesetzt dreht. Aufgrund der Ausrichtung der V-Beschaufelungen der beiden Laufräder 11, 12 saugt nunmehr das Laufrad 12 der zweiten Pumpstufe 5 Additiv über den Auslass 22 an und fördert dieses durch die Pumpenkammer 15 zum Einlass 21 und über den Auslass 20 entgegen des Widerstands des Laufrades 11 der ersten Pumpstufe 4 über den Einlass 3 in den Additivbehälter 2. Auf diese Weise wird die Förderleitung 8 entleert, wodurch ein Einfrieren der Förderleitung 8 mit dem damit verbundenen Ausfall der Additivzumischung vermieden wird. In der gezeigten Darstellung sind die Winkel , ß mit der die Schaufeln 18, 19 gegenüber der Welle 10 geneigt sind, gleich. Es ist aber auch denkbar den Winkel ß der Schaufeln 19 des in Nebenförderrichtung fördernden Laufrads 12 kleiner als den Winkel zu wählen.

Claims

Pumpe mit einem Gehäuse, in dem ein Elektromotor eine von einer Welle des Elektromotors antreibbare Pumpstufe an¬ geordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Reihe zur ersten Pumpstufe (4) eine zweite von der Welle (10) antreibbare Pumpenstufe (5) angeordnet ist, dass beide Pumpenstufen (4, 5) als Peripheral- oder Seiten- kanalstufe ausgebildet sind und die Laufräder (11, 12) der beiden Pumpenstufen (4, 5) entgegen der Förderrichtung der jeweils anderen Pumpstufe (5, 4) angeordnet sind.
Pumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Laufräder (11, 12) eine V-Beschaufelung besitzen.
Pumpe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Winkel ( , ß) der V-Beschaufelung beider Laufräder (11, 12) unterschiedlich sind.
Pumpe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Winkel ( ) der V-Beschaufelung des in Hauptförderrichtung fördernden Laufrades (11) größer als der Winkel (ß) der V-Beschaufelung des anderen Laufrades (12) ist.
Verwendung einer Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pumpe (1) eine SCR-Pumpe zum Zumischen eines Additivs zum Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug ist.
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