WO1992000449A1 - Aggregat zum fördern von kraftstoff vom vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Aggregat zum fördern von kraftstoff vom vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges Download PDF

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Kurt Frank
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Definitions

  • the invention relates to an aggregate according to the type of the main claim.
  • a delivery unit is already known (DE-OS 35 09 374), in which this bore is arranged directly in the delivery channel and is provided with an elastic valve flap which remains in its open position during gas delivery, but in the case of fuel change from the "tougher” medium the spring force is deformed and the channel-side mouth of the bore closes.
  • Such a structure requires a particularly complex assembly of the valve flap.
  • the open valve flap will graze the impeller of the feed pump, causing undesirable noises and ultimately being destroyed.
  • the conveyor unit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that there are no moving components that are subject to wear during operation.
  • the assembly of such parts is also eliminated.
  • the measures listed in the subclaims allow advantageous further developments and improvements of the delivery unit specified in the main claim.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an arrangement with a fuel delivery tank, a fuel delivery unit and an internal combustion engine of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a partial longitudinal section through the delivery unit according to FIG. 1 in an enlarged view, along the line II-II in FIG. 3
  • FIG 3 shows a section through a pump chamber cover belonging to the conveyor unit according to FIG. 2, on the suction opening side, along the line III-III.
  • FIG. 1 shows a fuel storage tank 10 in which a fuel delivery unit 12 is arranged.
  • a pressure line 16 which leads to an internal combustion engine 18, is connected to a pressure connection 14 of the fuel delivery unit 12.
  • the fuel delivery unit 12 sucks fuel from the storage tank 10 via a suction nozzle 13 and delivers it the fuel to the internal combustion engine 18.
  • the fuel delivery unit 12 is equipped with an electric drive motor 20 (FIG. 2), the motor armature 22 of which is seated on an armature shaft 24.
  • the armature shaft 24 penetrates at one end 26 a partition wall 28 which separates a space 30 in which the electric motor 20 is located from a feed pump 32.
  • the feed pump 32 is designed as a flow pump.
  • Your impeller 34 is rotatably connected to the end 26 of the armature shaft 24.
  • the impeller 34 is arranged in a pump chamber 36 which is delimited on the one hand by the partition wall 28 to the drive motor 20 and on the other hand by a cover 38 in which the suction nozzle 13 is located.
  • the feed pump is designed as a two-stage flow pump. However, this is meaningless with regard to the invention, because the invention can also be applied to a single-stage flow pump without difficulty.
  • the impeller 34 which has an inner, first ring 40 of vanes, rotates in the pump chamber 36. In its peripheral area, the impeller 34 has a second ring 42 of vanes.
  • the second ring 42 consists of two partial rings, each of which is formed on one of the two end faces 44, 46 of the substantially circular-cylindrical impeller 34.
  • the two partial wing rings of the second wing ring 42 have been given the reference numbers 51 and 53 in FIG.
  • the partition wall 28 is fixedly connected to a housing part 54 which surrounds the conveyor assembly 12.
  • the pump chamber 36 is closed by the cover 38. This is held in its receptacle by an inwardly shaped edge 56 of the housing part 54.
  • a first, inner conveying channel 50 extends counterclockwise from a suction opening 58 in the suction nozzle 13 to an intermediate channel 60 which extends essentially radially.
  • a second or outer delivery channel 52 connects to the intermediate channel 60. This extends along an edge shoulder 62 of the cover 38 to close to the intermediate channel 60
  • Corresponding conveyor channels 50, 52 are arranged in the dividing wall 28. Viewed in the radial direction, the two conveyor channels 50 and 52 are spaced apart from one another, so that a separating surface 64 remains between them the separating surfaces 64 of the dividing wall 28 and the cover 38 also lie opposite one another. 1, which has the pressure connection 14.
  • Figure 3 further shows that three bores 70 are arranged in the separating surface 64 of the cover 48, which lead from the pump chamber 36 to the suction side of the pump 32. These bores 70 therefore connect the Pump chamber with an area of the system in which there is low pressure piel the tank interior.
  • These three degassing bores 70 are arranged one behind the other in the running direction (arrow 72) of the impeller 34 in a groove-like groove 74 which extends essentially between the two delivery channels 50 and 52 in the direction of rotation arrow 72.
  • the two delivery channels 50 and 52 thus extend from the suction opening 58 to the pressure opening 68, the cover 38 having the suction opening 58 and the partition 28 having the pressure opening 68.
  • the hydraulic connection between the gegen ⁇ each other in the axial direction lying similar conveying channels is done once by the ⁇ between the wings of the first ring 40 existing openings or remaining annular gap by a between the edge of shoulder 62 and the outer circumferential surface of the impeller 34 76.
  • the course of the groove-like groove 74 can also be made clear by the fact that part of the groove 74 is in Direction of rotation (arrow 72) and another part of the groove 74 extends counter to this direction of rotation of the impeller 34.
  • the two pump chamber 36 in the axial direction of the Rades 34 bounding walls 28 and ⁇ are made of plastic in the embodiment.
  • the groove-like groove 74 is formed in the cover 38.
  • the conveyor unit according to the invention works as follows:
  • the feed pump 32 sucks fuel from the storage tank 10 via the suction opening 58 and presses it in the direction of arrow 72 through the first feed channel 50 and the intermediate channel 60 into the outer feed channel 52, from where from which fuel enters the space 30 of the drive motor 20 via the pressure opening 68 and leaves it via the pressure port 14.
  • gas bubbles mentioned occur, for example, through cavitation, which takes place in certain areas of the feed pump. Such gas bubbles can also be present in that the pump has been completely emptied and the feed pump now initially conveys this air. In all cases, it should be avoided that the gas bubbles remain in the system, reach the internal combustion engine 18 via the pressure line 16 and interfere with their operation.

Abstract

Es wird ein Aggregat vorgeschlagen, das zum Fördern von Kraftstoff vom Vorratstank (10) zur Brennkraftmaschine (18) eines Kraftfahrzeuges dient. Das Förderaggregat (12) umfasst eine im Vorratstank angeordnete, als Strömungspumpe ausgebildete Förderpumpe, deren im wesentlichen kreiszylinderförmiges, umlaufend angetriebenes Flügelrad (34) in einer entsprechend kreiszylindrischen Pumpenkammer (36) angeordnet ist und zumindest in einer der beiden Kammer-Stirnwänden wenigstens ein annähernd ringförmiger, im Querschnitt nutartiger Förderkanal (50) sich von einer in die Pumpenkammer mündenden Saugöffnung (58) zu einer aus dieser herausführenden Drucköffnung (68) erstreckt und diese Kammer-Stirnwand im Bereich der Drucköffnung von einer Bohrung (70) durchdrungen ist, welche die Pumpenkammer mit einem Bereich des Systems verbindet, in welchem Niederdruck herrscht. Eine besonders zuverlässige Abfuhr von Gasblasen aus der Pumpe und damit aus der Förderstrecke wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass sich diese Bohrung in einer Dichtfläche (64) befindet, welche den Förderkanal, bezogen auf die Drehachse des Flügelrades, in radialer Richtung begrenzt.

Description

Aσσreσat zum Fördern von Kraftstoff vom Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Aggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Förderaggregat bekannt (DE-OS 35 09 374), bei dem diese Bohrung direkt im Förderkanal angeordnet und mit einer elastischen Ventilklappe versehen ist, welche bei Gasförderung in ihrer Offenstellung verharrt, bei Kraftstoff rderung jedoch von dem "zäheren" Medium gegen die Federkraft verformt wird und die kanalseitige Mündung der Bohrung verschließt. Ein derartiger Aufbau erfordert jedoch eine besonders aufwendige Montage der Ventilklappe. Auch besteht die Gefahr, daß bei Gasförderung die offene Ventilklappe am Flügelrad der Förderpumpe streift, dabei unerwünschte Geräusche verursacht und schließlich zerstört wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merk¬ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß keine beweglichen, während des Betriebs einen Verschleiß unterworfenen Bauelemente vorhanden sind. Auch die Montage solcher Teile entfällt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregats möglich. Besonders vorteilhaft ist es, bei einem Förderaggregat dessen Flügelrand einen ersten und einen zweiten Kranz von Flügeln hat, von denen der zweite Flügelkranz einen größeren Radius als der erste Flügelkranz aufweist und sich in der Kammer-Stirnwand zwei, dem jeweiligen Flügelkranz zugeordnete Förderkanäle befinden, von denen der innere Förderkanal über einen Zwischenkanal mit dem äußeren Förderkanal verbunden ist, sowie die Saugöffnung am inneren und die Drucköffnung am äußeren Förderkanal angeordnet sind, sich die Bohrung in einem Bereich der Dichtfläche befindet, welcher sich zumindest im wesentlichen zwischen den beiden Förderkanälen erstreckt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Kraftstoffördertank, einem Kraftstofförderaggregat und einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, Figur 2 einen Teil-Längs¬ schnitt durch das Förderaggregat gemäß Figur 1 in vergrößerter Darstellung, entlang der Linie II-II in Figur 3 und Figur 3 einen Schnitt durch einen zum Förderaggregat gemäß Figur 2 gehörenden, saugöffnungsseitigen Pu penkammerdeckel, entlang der Linie III-III.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt einen KraftstoffVorratstank 10, in dem ein Kraft¬ stofförderaggregat 12 angeordnet ist. An einem Druckstutzen 14 des Kraftstofförderaggregats 12 ist eine Druckleitung 16 angeschlossen, die zu einer Brennkraftmaschine 18 führt. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 saugt das Kraftstofförderaggregat 12 über einen Saugstutzen 13 Kraftstoff aus dem Vorratstank 10 und fördert den Kraftstoff zur Brennkraftmaschine 18. Das Kraftstofförder¬ aggregat 12 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 20 ausgestattet (Figur 2), dessen Motoranker 22 auf einer Ankerwelle 24 sitzt. Die Ankerwelle 24 durchdringt mit ihrem einen Ende 26 eine Trennwand 28, welche einen Raum 30, in welchem sich der Elektromotor 20 befindet, von einer Förderpumpe 32 trennt. Die Förderpumpe 32 ist als Strömungspumpe ausgebildet. Ihr Flügelrad 34 ist drehfest mit dem Ende 26 der Ankerwelle 24 verbunden. Das Flügelrad 34 ist in einer Pumpenkammer 36 angeordnet, welche einerseits durch die Trennwand 28 zum Antriebsmotor 20 hin und andererseits durch einen Deckel 38 begrenzt ist, in welchem sich der Saugstutzen 13 befindet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Förderpumpe als zweistufige Strömungs¬ pumpe ausgebildet. Dies ist jedoch im Hinblick auf die Erfindung bedeutungslos, weil die Erfindung auch ohne Schwierigkeiten bei einer einstufigen Strömungspumpe angewendet werden kann. In der Pumpenkammer 36 läuft das Flügelrad 34 um, welches einen inneren, ersten Kranz 40 von Flügeln aufweist. In seinem peripheralen Bereich hat das Flügelrad 34 einen zweiten Kranz 42 von Flügeln. Dabei besteht der zweite Kranz 42 aus zwei Teilkränzen, von denen jeder an einer der beiden Stirnflächen 44, 46 des im wesentlichen kreis- zylinderförmigen Flügelrads 34 ausgebildet ist. Die beiden Teil¬ flügelkränze des zweiten Flügelkranzes 42 sind in Figur 2 mit den Bezugszahlen 51 und 53 versehen worden. Die Trennwand 28 ist fest mit einem Gehäuseteil 54 verbunden, welches das Förderaggregat 12 umschließt. Auf der von der Trennwand 28 abgewandten Seite des Flügelrades 34 ist die Pumpenkammer 36 durch den Deckel 38 ver¬ schlossen. Dieser wird in seiner Aufnahme durch einen nach innen geformten Rand 56 des Gehäuseteils 54 gehalten. Wie Figur 3 zeigt, erstreckt sich ein erster, innerer Förderkanal 50 von einer im Saug¬ stutzen 13 befindlichen Saugöffnung 58 aus im Gegenuhrzeigersinn bis zu einem Zwischenkanal 60, der sich im wesentlichen radial er¬ streckt. An den Zwischenkanal 60 schließt sich ein zweiter oder äußerer Förderkanal 52 an. Dieser erstreckt sich entlang einer Rand- schulter 62 des Deckels 38 bis nahe dem Zwischenkanal 60. Auch in der Trennwand 28 sind entsprechende "rörderkanäle 50, 52 angeordnet. In radialer Richtung gesehen liegen die beiden Förderkanäle 50 und 52 mit Abstand voneinander, so daß zwischen diesen eine Trennfläche 64 verbleibt. Da in Achsrichtung gesehen die beiden Förderkanäle 50 und die beiden Förderkanäle 52 einander gegenüberliegen, liegen sich auch die Trennflächen 64 der Trennwand 28 und des Deckels 38 einander gegenüber. Im Bereich des Auslaufs 66 des Förderkanals 52 im Deckel 38 liegt diesem in der Trennwand 28 eine Drucköffnung 68 gegenüber, welche den Förderkanal 52 mit dem Raum 30 verbindet, der, wie Figur 1 zeigt, den Druckstutzen 14 aufweist. Weiter zeigt Figur 3, daß in der Trennfläche 64 des Deckels 48 drei Bohrungen 70 angeordnet sind, welche von der Pumpenkammer 36 aus zur Saugseite der Pumpe 32 führen. Diese Bohrungen 70 verbinden also die Pumpen¬ kammer mit einem Bereich des Systems, in welchem Niederdruck herrscht. Dieser Bereich ist beim Ausführungsbeispiel der Tankinnen¬ raum. Diese drei Entgasungsbohrungen 70 sind in Laufrichtung (Pfeil 72) des Laufrades 34 gesehen hintereinander in einer rinnenartigen Nut 74 angeordnet, die sich im wesentlichen zwischen den beiden Förderkanälen 50 und 52 in Drehrichtung Pfeil 72 erstreckt. Die beiden Förderkanäle 50 und 52 erstrecken sich also ausgehend von der Saugöffnung 58 zur Drucköffnung 68, wobei der Deckel 38 die Saug¬ öffnung 58 und die Trennwand 28 die Drucköffnung 68 aufweisen. Die hydraulische Verbindung zwischen den einander in Achsrichtung gegen¬ überliegenden gleichartigen Förderkanälen geschieht einmal durch die ■ zwischen den Flügeln des ersten Kranzes 40 vorhandenen Durchbrüche bzw. durch einen zwischen der Randschulter 62 und der äußeren Mantelfläche des Flügelrades 34 verbleibenden Ringspalt 76. Wenn man davon ausgeht, daß die Erfindung auch mit nur einer einzigen Bohrung 70 relaisierbar ist und diese einzige Bohrung durch die mittlere Bohrung in Figur 3 dargestellt ist, kann der Verlauf der rinnen¬ artigen Nut 74 auch dadurch deutlich gemacht werden, daß sich ein Teil der Nut 74 in Umlaufrichtung (Pfeil 72) und ein anderer Teil der Nut 74 sich entgegen dieser Umlaufrichtung des Flügelrades 34 erstreckt. Die beiden die Pumpenkammer 36 in Achsrichtung des Lauf- rades 34 begrenzenden Wände 28 und ϊβ sind beim Ausführungsbeispiel aus Kunststoff hergestellt. Dabei ist die rinnenartige Nut 74 in den Deckel 38 eingeformt.
Im Betrieb arbeitet das erfindungsgemäße Förderaggregat wie folgt:
Wenn das Flügelrad 34 durch den Elektromotor 20 angetrieben wird, saugt die Förderpumpe 32 übr die Saugöffnung 58 Kraftstoff aus dem Vorratstank 10 an und drückt diesen in Richtung des Pfeiles 72 durch den ersten Förderkanal 50 und den Zwischenkanal 60 in den äußeren Förderkanal 52, von wo aus der Kraftstoff über die Drucköffnung 68 in den Raum 30 des Antriebsmotors 20 eintritt und diesen über den Druckstutzen 14 verläßt. Zwischen den beiden Stirnflächen des Flügelrades 34 und den diesen zugewandten Wänden 38, 28 sind gering¬ fügige Radialspalte vorhanden, über die im Förderkanal 50, 60, 52 vorhandene Gasblasen in Richtung der Pfeile 78 aus den Förderkanälen gedrückt und von der rinnenartigen Nut 74 aufgenommen werden. Von dort aus verlassen die Gasblasen die Pumpenkammer 36 über die Boh¬ rungen 70. Die angesprochenen Gasblasen treten beispielsweise durch Kavitation auf, welche in bestimmten Bereichen der Förderpumpe stattfindet. Auch können solche Gasblasen dadurch vorhanden sein, daß die Pumpe völlig entleert gewesen ist und die Förderpumpe zunächst nun diese Luft fördert. In allen Fällen soll vermieden werden, daß die Gasblasen in dem System verbleiben, über die Druck¬ leitung 16 zur Brennkraftmaschine 18 gelangen und deren Betrieb stören.

Claims

D -Ansprüche
1. Aggregat zum Fördern von Kraftstoff vom Vorratstank zur Brenn¬ kraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einer im Vorratstank ange¬ ordneten, als Strömungspumpe ausgebildeten Förderpumpe, deren im wesentlichen kreiszylinderförmiges, umlaufend angetriebenes Flügel¬ rad in einer entsprechend kreiszylindrischen Pumpenkammer angeordnet ist und zumindest in einer der beiden Kammer-Stirnwänden wenigstens ein annähernd ringförmiger, im Querschnitt nutartiger Förderkanal sich von einer in die Pumpenkammer mündenden Saugöffnung zu einer aus dieser herausführenden Drucköffnung erstreckt und diese Kammer-Stirnwand im Bereich der Drucköffnung von einer Bohrung durchdrungen ist, welche die Pumpenkammer mit einem Bereich des Systems verbindet, in welchem Niederdruck herrscht, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Bohrung (70) sich in einer Dichtfläche (64) befindet, welche den Förderkanal (50, 60, 52), bezogen auf die Dreh¬ achse des Flügelrades (34), in radialer Richtung begrenzt.
2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (64) ein rinnenartiger Kanal (74) angeordnet ist, der sich von der Bohrung (70) ausgehend, teilweise in Umlaufrichtung (Pfeil 72) und teilweise entgegen der Umlaufrichtung des Flügelrades (34) erstreckt.
3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurcn gekennzeichnet, daß in dem rinnenartigen Kanal (74) weitere Bohrungen (70) angeordnet sind.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Flügelrad einen ersten und einen zweiten Kranz von Flügeln hat, von denen der zweite Kranz einen größeren Radius als der Flügelkranz aufweist und sich in der Kammer-Stirnwand zwei dem jeweiligen Flügelkranz zuge¬ ordnete Förderkanäle befinden, von denen der innere Förderkanal über einen Zwischenkanal mit dem äußeren Förderkanal verbunden ist sowie die S ugöffnung am inneren und die Drucköffnung am äußeren Förder¬ kanal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung (70) in einem Bereich der Dichtfläche (64) befindet, welcher'sich zumindest im wesentlichen zwischen den beiden Förderkanälen (50, 52) erstreckt.
5. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der rinnenartige Kanal (74) in radialer Richtung zwischen den beiden Förderkanälen (50, 52) bis in den Bereich des Zwischenkanals (60) erstreckt.
6. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Kammerwand (48) aus Kunststoff hergestellt und vorzugs¬ weise gespritzt ist.
7. Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rinnen¬ artige Kanal (74) in die Stirnwand des Deckels (48) eingeformt ist.
8. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Bohrung (70) einen Bereich höheren Druckes in der Pumpenkammer (36) mit dem von dem Vorratstank (10) umschlossenen Raum verbindet.
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