ES2308561T3 - Bomba de carburante e instalacion de suministro de carburante para una maquina de combustion interna de un vehiculo automovil con una bomba de carburante. - Google Patents
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Abstract
Bomba de carburante con un rodete accionado, enfrentado a una parte de carcasa, con álabes directores dispuestos en el rodete, que limitan coronas de cámaras de álabes concéntricas entre sí que van alrededor, con las coronas de los álabes directores en canales con forma de anillo parcial enfrentados en la parte de carcasa, para suministrar carburante, con canales de salida unidos con los canales con forma de anillo parcial, formando las coronas de las cámaras de álabes y los canales con forma de anillo parcial una cámara de bombeo radialmente interior y una cámara de bombeo radialmente exterior, caracterizada porque la cámara de bombeo radialmente exterior (17) está unida con la cámara de bombeo radialmente interior (16) mediante un canal de unión (29).
Description
Bomba de carburante e instalación de suministro
de carburante para una máquina de combustión interna de un vehículo
automóvil con una bomba de carburante.
La invención se refiere a una bomba de
carburante con un rodete accionado, enfrentado a una parte de
carcasa, con álabes directores dispuestos en el rodete, que limitan
coronas de cámaras de álabes concéntricas entre sí que van
alrededor, con las coronas de los álabes directores en canales con
forma de anillo parcial enfrentados en la parte de carcasa, para
suministrar carburante, con canales de salida unidos con los canales
con forma de anillo parcial, formando las coronas de las cámaras de
álabes y los canales con forma de anillo parcial una cámara de
bombeo radialmente interior y una cámara de bombeo radialmente
exterior. Además, se refiere la invención a una instalación de
suministro de carburante para una máquina de combustión interna de
un vehículo automóvil, con una bomba de carburante como la indicada
para aspirar carburante de un depósito de carburante y para
suministrar carburante a la máquina de combustión interna.
Tales bombas de carburante se utilizan a menudo
en las instalaciones de suministro de carburante de los vehículos
automóviles actuales y son conocidas por la práctica (ver por
ejemplo el documento
DE-A-101.38.838). Al respecto
sirven las cámaras de bombeo de la bomba de carburante para llenar
un depósito de desbordamiento y para abastecer la máquina de
combustión interna del vehículo automóvil con carburante. El rodete
esta fijado por lo general sobre un eje del motor eléctrico y es
accionado en el funcionamiento normal a una velocidad de giro
nominal. No obstante, a menudo no se alcanza de manera fiable la
velocidad de giro nominal, en particular al arrancar la máquina de
combustión interna a temperaturas bajas, ya que el motor eléctrico
es accionado con una tensión baja y por lo tanto sólo puede ceder
una baja potencia. Esto da lugar, en particular en la cámara de
bombeo radialmente interior, a una fuerte reducción de la potencia
de bombeo de la bomba de carburante. En el caso más desfavorable,
deja de llenarse debido a ello el depósito de desbordamiento y se
interrumpe el suministro de carburante a la máquina de combustión
interna.
Otro inconveniente adicional de la instalación
de suministro de carburante conocida consiste en que el rodete debe
ser accionado en funcionamiento normal independientemente de la
demanda de carburante de la máquina de combustión interna
continuamente con la velocidad de giro nominal, para que la potencia
de bombeo de la cámara de bombeo radialmente interna no descienda.
Debido a ello presenta la bomba de carburante un consumo de energía
innecesariamente alto para accionar el rodete.
La invención tiene como base el problema de
configurar una bomba de carburante del tipo citado al principio tal
que, incluso para una baja velocidad de giro del rodete por debajo
de la velocidad de giro nominal, asegure una potencia de bombeo
suficientemente alta de la cámara de bombeo interior. Además, debe
lograrse una instalación de suministro de carburante con una bomba
de carburante tal que asegure un suministro fiable de carburante a
diferentes velocidades de giro del rodete.
El primer problema citado se resuelve según la
invención estando unida la cámara de bombeo radialmente exterior
con la cámara de bombeo radialmente interior a través de un canal de
unión.
Mediante esta configuración podría desbordarse
carburante desde la cámara de bombeo radialmente exterior a la
cámara de bombeo radialmente interior cuando descienda la presión
dentro de la cámara de bombeo radialmente interior. Puesto que para
una baja velocidad de giro del rodete la potencia de bombeo
desciende bastante menos en la cámara de bombeo radialmente
exterior que en la cámara de bombeo radialmente interior, se asegura
así un bombeo fiable de carburante en ambas cámaras de bombeo. Por
ello puede funcionar la bomba de carburante correspondiente a la
invención, con el correspondiente inferior consumo de carburante de
la máquina de combustión interna, sin el peligro de una
interrupción del suministro de carburante también con una velocidad
de giro por debajo de la velocidad de giro nominal.
La bomba de carburante correspondiente a la
invención se configura constructivamente especialmente sencilla
cuando el canal de unión está dispuesto en la parte de carcasa y une
los canales con forma de anillo parcial.
La fabricación de la bomba de carburante
correspondiente a la invención precisa de un coste especialmente
reducido cuando el canal de unión está configurado como ranura
dispuesta en la parte de carcasa. Puesto que la parte de carcasa de
la bomba de carburante la mayoría de las veces se fabrica sin más
por el procedimiento de sinterizado o por el procedimiento de
fundición inyectada, puede generarse el canal de unión mediante una
modificación muy sencilla constructivamente del molde de la
herramienta de la parte de carcasa.
Para una caída de presión entre la cámara de
bombeo radialmente exterior y la cámara de bombeo radialmente
interior, puede asegurarse una alimentación de la cámara de bombeo
radialmente interior con carburante de manera fiable cuando el
canal de unión está orientado desde la cámara de bombeo radialmente
exterior, visto en el sentido de giro del rodete, hacia la cámara
de bombeo radialmente interior. Puesto que la presión es por lo
general mayor en la cámara de bombeo radialmente exterior que en la
cámara de bombeo radialmente interior y además aumenta a lo largo
de su longitud, puede asegurarse mediante una elección adecuada de
la conexión del canal de unión a la cámara de bombeo radialmente
exterior, de manera sencilla, qué presión mínima ha de resultar en
la cámara de bombeo radialmente interior.
Puede evitarse de manera sencilla que los flujos
en las cámaras de bombeo se vean influidos por el canal de unión a
la velocidad de giro nominal, según otro perfeccionamiento ventajoso
de la invención, cuando las conexiones del canal de unión a las
cámaras de bombeo radialmente interior y radialmente exterior estén
colocadas tal que para una velocidad nominal de giro del rodete
exista en ambas conexiones la misma presión. Puesto que para una
baja velocidad de giro del rodete la presión en la cámara de bombeo
radialmente interior desciende de manera especialmente fuerte, se
eleva mediante esta configuración la presión en la cámara de bombeo
radialmente interior exclusivamente por debajo de la velocidad de
giro nominal mediante el canal de unión.
La conexión del canal de unión a la cámara de
bombeo exterior exige, según otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención, un coste especialmente bajo cuando un tramo inicial del
canal de unión conectado al canal radialmente exterior, con forma
de anillo parcial, está inclinado en un ángulo \alpha previsto
respecto a la recta conducida a través del eje de giro del
rodete.
La conexión del canal de unión a la cámara de
bombeo interior exige, según otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención, un coste especialmente bajo cuando un tramo final que
desemboca en el canal radialmente interior, con forma de anillo
parcial, del canal de unión, está inclinado en un ángulo previsto
\beta respecto a la recta conducida a través del eje de giro del
rodete.
Los torbellinos en las cámaras de bombeo al
desbordar el carburante, pueden mantenerse especialmente reducidos
según otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, cuando el
ángulo \alpha y/o el ángulo \beta son de unos 45º.
La longitud del canal de unión puede elegirse
libremente, según otro perfeccionamiento ventajoso de la invención,
y con ello puede ajustarse fácilmente la presión mínima en la cámara
de bombeo interior cuando el canal de unión presenta un tramo
central dispuesto concéntrico entre los canales con forma de anillo
parcial.
La influencia sobre el flujo en el canal de
unión debida al rozamiento en el rodete, puede mantenerse
especialmente baja según otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención cuando el rodete presenta en su zona enfrentada al canal
de unión una superficie lisa.
Contribuye a una reducción adicional de la
influencia el rozamiento en el rodete sobre el flujo, según otro
perfeccionamiento ventajoso de la invención, que el canal de unión
configurado como ranura sea más profunda que ancho. Mediante esta
configuración se mantiene especialmente reducida la superficie de
contacto del rodete con el medio que se encuentra en el canal de
unión.
El segundo problema citado, es decir, la
consecución de una instalación de suministro de carburante con una
bomba de carburante como la indicada, en la que quede asegurado un
suministro fiable del carburante a diferentes velocidades de giro
del rodete, se resuelve así según la invención estando unida la
cámara de bombeo radialmente exterior con la máquina de combustión
interna y la cámara de bombeo radialmente interior con un eyector
dispuesto dentro del depósito de carburante.
Mediante esta configuración puede diseñarse la
bomba de carburante exclusivamente para la demanda de carburante de
la máquina de combustión interna, quedando asegurado mediante el
canal de unión de la bomba de carburante que la cámara de bombeo
radialmente interior reciba suficiente carburante. En comparación
con una instalación de suministro de carburante en la que el
eyector sea alimentado a través de un ramal con carburante desde la
tubería conducida a la máquina de combustión interna, se configura
la instalación de suministro de carburante correspondiente a la
invención, en la que las cámaras de bombeo de la bomba de carburante
están unidas mediante un canal de unión, especialmente económica.
Gracias a la invención, tiene la instalación de suministro de
carburante correspondiente a la invención dos etapas unidas mediante
el canal de unión, de las cuales una suministra exclusivamente a la
máquina de combustión interna y la otra exclusivamente introduce
carburante dentro del depósito de carburante.
La instalación de suministro de carburante
correspondiente a la invención tiene, debido a un equipo de control
para regular la potencia de un motor eléctrico que acciona el rodete
en función de la demanda de carburante de la máquina de combustión
interna, un consumo de energía especialmente bajo.
La invención permite numerosas formas
constructivas. Para seguir clarificando su principio básico, se
representa una de ellas en el dibujo y se describirá a
continuación. Este muestra en
figura 1 esquemáticamente una instalación de
suministro de carburante con una bomba de carburante correspondiente
a la invención,
figura 2 una representación en sección a través
de la bomba de carburante de la figura 1 a lo largo de la línea
II-II.
La figura 1 muestra esquemáticamente una
instalación de suministro de carburante 1 para una máquina de
combustión interna 2 de un vehículo automóvil con una unidad de
alimentación 4 dispuesta en un depósito de carburante 3. La unidad
de alimentación 4 presenta una bomba de carburante 6 dispuesta en un
depósito de desbordamiento 5, con una etapa de bomba 8 accionada
por un motor eléctrico 7. El motor eléctrico 7 es alimentado con
corriente eléctrica a través de un equipo de control 9. El
carburante suministrado por la bomba de carburante 6 llega a través
de una tubería de avance 10 a la máquina de combustión interna 2. La
tubería de avance 10 y las líneas eléctricas 11 del motor eléctrico
7 se llevan a través de una brida 12 alojada en el depósito de
carburante 3.
La etapa de bomba 8 está configurada como bomba
de canal en derivación y presenta un rodete 15 dispuesto tal que
puede girar entre dos partes de carcasa 13, 14 y dos cámaras de
bombeo 16, 17. El rodete 15 está fijado, de manera resistente al
giro, sobre un eje 18 del motor eléctrico 7 y tiene dos álabes
directores 19, 20 que limitan dos coronas de cámaras de álabes
concéntricas entre sí que van alrededor. Las cámaras de los álabes
forman, con canales 21, 22 con forma de anillo parcial, dispuestos
enfrentados en las partes de carcasa 13, 14, las cámaras de bombeo
16, 17. La cámara de bombeo radialmente interior 16 suministra
carburante desde el depósito de desbordamiento 5 a un eyector 23,
mientras que la cámara de bombeo 17 radicalmente exterior
suministra carburante desde el depósito de desbordamiento 5 a través
de motor eléctrico 7 a la tubería de avance 10. El eyector 23
aspira carburante a través de un filtro previo 24 desde el depósito
de carburante 3 y lo suministra al depósito de desbordamiento 5.
Las cámaras de bombeo 16, 17 atraviesan en cada caso el rodete 15 y
presentan por lo tanto canales 21, 22 con forma de anillo parcial,
dispuestos en cada una de las partes de carcasa 13, 14. En la
figura 1 se representan, para mayor claridad, entradas 25, 26 y
salidas 27, 28 de las cámaras de bombeo 16, 17 en las partes de
carcasa 13, 14, representadas giradas en el plano del dibujo. En la
realidad se extienden los canales 21, 22 con forma de anillo parcial
por una zona angular de hasta 340º.
La figura 2 muestra una de las partes de carcasa
14 de la etapa de bomba 8 de la bomba de carburante 6 de la figura
1. Aquí pueden observarse claramente los canales 21, 22 con forma de
anillo parcial, que se rodean concéntricamente uno a otro,
enfrentados a las coronas de los álabes directores 19, 20 del rodete
15 representado en la figura 1. El sentido de giro del rodete 15
está señalado con una flecha. Además, muestra la figura 2 que los
canales 21, 22 con forma de anillo parcial están unidos entre sí
mediante un canal de unión 29. El canal de unión 29 está
configurado como ranura dispuesta en la parte de carcasa 14, siendo
más profunda que ancha. El canal de unión 29 presenta un tramo
inicial 30 conectado al canal exterior 22 con forma de anillo
parcial y un tramo final que desemboca en el canal interior 21 con
forma de anillo parcial. El tramo inicial 30 y el tramo final 31
están unidos entre sí mediante un tramo central 32 dispuesto en
paralelo a los canales con forma de anillo parcial 21, 22. El tramo
inicial 30 está inclinado en el ángulo \alpha y el tramo final 31
en el ángulo \beta respecto a la recta conducida a través del eje
de giro del rodete 15. Los ángulos \alpha y \beta son por
ejemplo de 45º en cada caso.
El canal de unión 29 está conectado de tal
manera a los canales 21, 22 con forma anillo parcial que en las
conexiones 33, 34 del canal de unión 29 con los canales 21, 22 con
forma de anillo parcial reina la misma presión para una velocidad
nominal del rodete 15. Con ello reina en el canal de unión 29 un
equilibrio de presión que impide el flujo de carburante. No
obstante, si desciende la velocidad de giro del rodete 15 por
debajo de la velocidad de giro nominal, descienden también las
presiones de bombeo en las cámaras de bombeo 16, 17 y con ello en
los canales 21, 22 con forma de anillo parcial. En el canal 21
radialmente interior, con forma de anillo parcial, es no obstante
la caída de presión bastante más acusada que en el canal radial
exterior con forma de anillo parcial 22. Una tal caída de presión
tendría no obstante como consecuencia que el eyector 23 ya no
pudiese ser alimentado de manera fiable con carburante como medio
propulsor. El canal 29 proporciona entonces ayuda, en el sentido de
que al descender la presión en la cámara de bombeo 16 radialmente
interior, se deriva carburante desde la cámara de bombeo 17
radialmente exterior y mantiene la presión prevista en la cámara de
bombeo 16 radialmente interior. De esta manera permite la
instalación de suministro de carburante 1 el control de la cesión
de potencia del motor eléctrico 7 a través del equipo de control 9
en función del consumo de carburante de la máquina de combustión
interna 2.
Claims (13)
1. Bomba de carburante con un rodete accionado,
enfrentado a una parte de carcasa, con álabes directores dispuestos
en el rodete, que limitan coronas de cámaras de álabes concéntricas
entre sí que van alrededor, con las coronas de los álabes
directores en canales con forma de anillo parcial enfrentados en la
parte de carcasa, para suministrar carburante, con canales de
salida unidos con los canales con forma de anillo parcial, formando
las coronas de las cámaras de álabes y los canales con forma de
anillo parcial una cámara de bombeo radialmente interior y una
cámara de bombeo radialmente exterior,
caracterizada porque la cámara de bombeo
radialmente exterior (17) está unida con la cámara de bombeo
radialmente interior (16) mediante un canal de unión (29).
2. Bomba de carburante según la reivindicación
1,
caracterizada porque el canal de unión
(29) está dispuesto en la parte de carcasa (14) y une los canales
(21, 22) con forma de anillo parcial.
3. Bomba de carburante según la reivindicación 1
ó 2,
caracterizada porque el canal de unión
(29) está configurado como ranura dispuesta en la parte de carcasa
(14).
4. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el canal de unión
(29) está orientado desde la cámara de bombeo radialmente exterior
(17), vista en la dirección de giro del rodete (15), hacía la cámara
de bombeo radialmente interior (16).
5. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque las conexiones (33,
34) del canal de unión (29) en las cámaras de bombeo radialmente
interior y radialmente exterior (16, 17) están colocadas tal que
para la velocidad nominal de giro del rodete (15) en ambas
conexiones (33, 34) reina la misma presión.
6. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque un tramo inicial
(30) del canal de unión (29) conectado al canal radialmente
exterior, con forma de anillo parcial (22), está inclinado en un
ángulo previsto \alpha respecto a la recta conducida a través del
eje de giro del rodete (15).
7. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque un tramo final (31)
del canal de unión (29), que desemboca en el canal radialmente
interior (21) con forma de anillo parcial, está inclinado en un
ángulo previsto \beta respecto a la recta conducida a través del
eje de giro del rodete (15).
8. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el ángulo \alpha
y/o el ángulo \beta son de aproximadamente 45º.
9. Bomba de carburante según al menos una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el canal de unión
(29) presenta un tramo central (32) dispuesto concéntrico entre los
canales (21, 22) con forma de anillo parcial.
10. Bomba de carburante según al menos una de
las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el rodete (15)
presenta en su zona opuesta al canal de unión (29) una superficie
lisa.
11. Bomba de carburante según al menos una de
las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el canal de unión
(29) configurado como ranura, es más profundo que ancho.
12. Instalación de suministro de carburante para
una máquina de combustión interna de un vehículo automóvil con una
bomba de carburante según una de las reivindicaciones precedentes
para aspirar carburante de un depósito de carburante y para
suministrar el carburante a la máquina de combustión
interna,
interna,
caracterizada porque la cámara de bombeo
radialmente exterior (17) está unida con la máquina de combustión
interna (2) y la cámara de bombeo radialmente interior (16) está
unida con un eyector (23) dispuesto dentro del depósito de
carburante (3).
13. Instalación de suministro de carburante
según la reivindicación 12,
caracterizada por un equipo de control
para regular la potencia de un motor eléctrico (7) que acciona el
rodete (15) en función de la demanda de carburante de la máquina de
combustión interna (2).
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