WO2001071193A1 - Förderpumpe - Google Patents

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Holger Barth
Peter Marx
Hans-Dieter Wilhelm
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D5/003—Regenerative pumps of multistage type
    • F04D5/005—Regenerative pumps of multistage type the stages being radially offset

Definitions

  • the invention relates to a feed pump with at least one driven impeller rotating in a pump housing, with a plurality of rings of vane chambers arranged on at least one end face of the impeller, with the rings of the vane chambers in the wall of the pump housing arranged opposite delivery channels and with the vane chambers each tangential to Impeller limiting vanes.
  • Delivery pumps of this type are frequently used to deliver fuel from a fuel tank in today's motor vehicles and are known from practice.
  • the feed pump known from practice has two rings of vane chambers concentrically enclosing each other on a common impeller. When the impeller rotates, the fuel first reaches the radially inner delivery channel via an inlet channel and then the radially outer delivery channel. As a result, the pump has two pump stages.
  • a disadvantage of the known feed pumps is that they produce very large noise emissions.
  • the noise emissions add up to an annoying whistle.
  • the invention is based on the problem of designing a feed pump of the type mentioned at the outset in such a way that it produces particularly little disturbing noise emission.
  • the noise emissions at each of the ring of the guide vanes are kept particularly low by varying their angular distances from one another. Therefore, no whistling sound is generated from any of the wreaths of the guide vanes.
  • the variation in the angular spacing of the guide vanes of the various rings prevents their noise emissions from adding up. Therefore, the rings of the guide vanes each generate noise emissions at different frequencies.
  • the noise emissions of the feed pump according to the invention are distributed over a large range of the audible frequency spectrum and are perceived by the human ear as uniform noise. As a result, the feed pump according to the invention produces particularly little disturbing noise emissions.
  • the invention contributes to the particularly broad distribution of the noise emissions on the audible frequency spectrum if the angular spacings of the guide vanes of different rings vary in different areas.
  • the feed pump according to the invention has a particularly high efficiency with low disturbing noise emissions if the number of guide vanes of two concentrically surrounding rings is smaller in the radially inner ring than in the radially outer ring.
  • one feed channel can lead to a suction jet pump arranged inside the fuel tank, while the other feed channel is provided for connection to a flow line leading to an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • one delivery channel can be provided for suction directly from the fuel tank and the other delivery channel for suction can be provided from a swirl pot.
  • the feed pump according to the invention has particularly low noise emissions with a high degree of efficiency if the angular spacings of the guide vanes of two concentrically surrounding rings in the radially outer ring vary in the range from 8 ° to 12 °. It contributes to a further reduction in the noise emissions of the feed pump according to the invention if the angular spacings of the guide vanes of two concentrically enclosing rings in the inner outer ring vary in the range from 16 ° to 20 °.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a feed pump according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through the feed pump of Figure 1 along the line II - II.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a feed pump designed as a side channel pump.
  • the feed pump has an impeller 4 fastened on a shaft 1 and rotatable between two fixed housing parts 2, 3.
  • the feed pump has two concentrically surrounding delivery chambers 5, 6.
  • the delivery chambers 5, 6 each extend from an inlet channel 7, 8 to an outlet channel 9, 10 and are each made up of delivery channels 11, 12 arranged in the housing parts 2, 3 and together in the impeller 4 and delimited by blades 13, 14 vane chambers 15, 16 together.
  • the blade chambers 15, 16 are each arranged as a depression in one of the end faces. Opposing vane chambers 15, 16 are interconnected.
  • Figure 2 shows a sectional view through the feed pump of Figure 1 along the line II - II a plan view of one of the end faces of the impeller 4. It can be seen that a total of two rings of the blade chambers 15, 16 are arranged in the impeller 4. The rings of the vane chambers 15, 16 surround one another concentrically.
  • Figure 3 the angular distances and ß of the blades 13, 14 to each other are shown.
  • the angular distances ⁇ of the guide vanes 13 of the inner ring vary between 16 ° and 20 °.
  • a stochastic distribution of the angular distances ⁇ 1 to ⁇ 20 is given as an example for 20 blades of the radially inner ring of the guide blades 13.
  • the radially outer rim has 36 blades 14.
  • the angular distances ⁇ 1 to ⁇ 36 of the blades 14 to one another vary analogously to the stochastic distribution indicated for the radially inner ring in the range between 8 ° and 12 °.

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Abstract

Eine Förderpumpe mit zwei einander konzentrisch umschließenden, in einem angetriebenen Laufrad (4) angeordneten Kränzen von Schaufelkammern (15, 16) begrenzende Leitschaufeln (13, 14) weisen unterschiedliche Winkelabstände (α, β) auf. Die Winkelabstände (α, β) variieren innerhalb des Kranzes der Leitschaufeln (13, 14) und den Kränzen untereinander. Hierdurch werden Additionen von Geräuschemissionen vermieden. Die Förderpumpe weist damit besonders wenige störende Geräusche auf.

Description

Beschreibung
Förderpumpe
Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit zumindest einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit mehreren an zumindest einer Stirnseite des Laufrades angeordneten Kränzen von Schaufelkammern, mit den Kränzen der Schaufelkammern in der Wandung des Pumpengehäuses gegenüberliegend angeordneten Förderkanälen und mit die Schaufelkammern jeweils tangential zum Laufrad begrenzenden Leitschaufeln.
Solche Förderpumpen werden zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die aus der Praxis bekannte Förderpumpe hat auf einem gemeinsamen Laufrad zwei einander konzentrisch umschließende Kränze von Schaufelkammern. Der Kraftstoff gelangt bei einer Drehung des Laufrades über einen Einlaßkanal zunächst in den radial inneren Förderkanal und anschließend in den radial äußeren Förderkanal. Die Pumpe hat hierdurch zwei Pumpstufen.
Weiterhin ist aus der Praxis eine Förderpumpe mit zwei Laufrädern mit jeweils einem Kranz Schaufelkammern bekannt geworden. Diese Laufräder bilden jeweils eine Pumpstufe der Förderpumpe.
Nachteilig bei den bekannten Förderpumpen ist, daß sie sehr große Geräuschemissionen erzeugen. Die Geräuschemissionen addieren sich zu einem störenden Pfeifton. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie eine besonders wenig störende Geräuschemission erzeugt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Winkelabstände der Leitschaufeln untereinander und auf unterschiedlichen Kränzen jeweils nach den Regeln einer stochastischen Verteilung geringfügig variieren.
Durch diese Gestaltung werden die Geräuschemissionen bei jedem der Kränze der Leitschaufeln durch die Variation ihrer Winkelabstände zueinander besonders gering gehalten. Deshalb wird von keinem der Kränze der Leitschaufeln ein Pfeifton erzeugt. Die Variation der Winkelabstände der Leitschaufeln der verschiedenen Kränze verhindert, daß sich deren Geräuschemissionen addieren. Daher erzeugen die Kränze der Leitschaufeln jeweils Geräuschemissionen auf unterschiedlichen Frequenzen. Die Geräuschemissionen der erfindungsgemäßen Förderpumpe sind hierdurch über einen großen Bereich des hörbaren Frequenzspektrums verteilt und werden vom menschlichen Ohr als gleichmäßiges Rauschen wahrgenommen. Hierdurch erzeugt die erfindungsgemäße Förderpumpe besonders wenig störende Geräuschemissionen.
Zur besonders breiten Verteilung der Geräuschemissionen auf dem hörbaren Frequenzspektrum trägt es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Winkelabstände der Leitschaufeln unterschiedlicher Kränze in verschiedenen Bereichen variieren.
Durch die Variation der Winkelabstände zufällig erzeugte Überlagerungen von Geräuschemissionen zweier Kränze der Leitschaufeln lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Anzahl der Leitschaufeln unterschiedlicher Kränze variiert.
Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat bei geringen störenden Geräuschemissionen einen besonders hohen Wirkungsgrad, wenn die Anzahl der Leitschaufeln zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem radial inneren Kranz kleiner ist als in dem radial äußerem Kranz.
Geräuschemissionen, die durch eine gegenseitige Beeinflussung der Kränze der Leitschaufeln über den zu fördernden Kraftstoff erzeugt werden, lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Förderkanäle jeweils zur Verbindung mit einem eigenen Verbraucher vorgesehen sind. Beispielsweise kann der eine Förderkanal zu einer innerhalb des Kraftstoffbehälters angeordneten Saugstrahlpumpe führen, während der andere Förderkanal zur Verbindung mit einer zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges führenden Vorlaufleitung vorgesehen ist. Weiterhin kann der eine Förderkanal zur Ansaugung unmittelbar aus dem Kraftstoffbehälter und der andere Förderkanal zur Ansaugung aus einem Schwalltopf vorgesehen sein. Hierdurch wird der Fluß des Kraftstoffs von dem einen Kranz Leitschaufeln auf einen weiteren Kranz unterbunden und damit die Übertragung und Verstärkung der Geräusche innerhalb der Förderpumpe vermieden.
Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat besonders geringe Geräuschemissionen bei einem hohen Wirkungsgrad, wenn die Winkelabstände der Leitschaufeln zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem radial äußeren Kranz zueinander in dem Bereich von 8° bis 12° variieren. Zur weiteren Verringerung der Geräuschemissionen der erfindungsgemäßen Förderpumpe trägt es bei, wenn die Winkelabstände der Leitschaufeln zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem inneren äußeren Kranz zueinander in dem Bereich von 16° bis 20° variieren.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Förderpumpe,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch die Förderpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine als Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe. Die Förderpumpe weist ein auf einer Welle 1 befestigtes, sich zwischen zwei feststehenden Gehäuseteilen 2, 3 drehbares Laufrad 4 auf. Die Förderpumpe hat zwei sich konzentrisch umschließende Förderkammern 5, 6. Die Förderkammern 5, 6 erstrecken sich jeweils von einem Einlaßkanal 7, 8 bis zu einem Auslaßkanal 9, 10 und setzen sich jeweils in aus in den Gehäuseteilen 2, 3 angeordneten Förderkanälen 11 , 12 und aus in dem Laufrad 4 angeordneten und von Laufschaufeln 13, 14 begrenzten Schaufelkammern 15, 16 zusammen. Die Schaufelkammem 15, 16 sind jeweils als Vertiefung in einer der Stirnseiten angeordnet. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern 15, 16 sind untereinander verbunden. Bei einer Drehung des Laufrades 4 entstehen in den Förderkammern 5, 6 von den Einlaßkanälen 7, 8 zu den Auslaßkanälen 9, 10 führende Zirkulationsströmungen. Figur 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Förderpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II eine Draufsicht auf eine der Stirnseiten des Laufrades 4. Hierbei ist zu erkennen, daß insgesamt zwei Kränze der Schaufelkammern 15, 16 in dem Laufrad 4 angeordnet sind. Die Kränze der Schaufelkammern 15, 16 umschließen sich konzentrisch. Weiterhin sind in Figur 3 die Winkelabstände und ß der Laufschaufeln 13, 14 zueinander dargestellt. Die Winkelabstände α der Leitschaufeln 13 des inneren Kranzes variieren zwischen 16° und 20°. Beispielhaft sind für 20 Laufschaufeln des radial inneren Kranzes der Leitschaufeln 13 eine stochastische Verteilung der Winkelabstände α1 bis α20 angegeben.
Figure imgf000006_0001
Der radial äußere Kranz weist 36 Laufschaufeln 14 auf. Die Winkelabstände ß1 bis ß36 der Laufschaufeln 14 zueinander variieren analog der für den radial inneren Kranz angegebenen stochastischen Verteilung im Bereich zwischen 8° und 12°.

Claims

Patentansprüche
1. Förderpumpe mit zumindest einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, mit mehreren an zumindest einer Stirnseite des Laufrades angeordneten Kränzen von Schaufelkammern, mit den Kränzen der Schaufelkammern in der Wandung des Pumpengehäuses gegenüberliegend angeordneten Förderkanälen und mit die Schaufelkammern jeweils tangential zum Laufrad begrenzenden Laufschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände ( , ß) der Laufschaufeln (13, 14) untereinander und auf unterschiedlichen Kränzen jeweils nach den Regeln einer stochastischen Verteilung geringfügig variieren.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände (α, ß) der Leitschaufeln (13, 14) unterschiedlicher Kränze in verschiedenen Bereichen variieren.
3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitschaufeln (13, 14) unterschiedlicher Kränze variiert.
4. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitschaufeln (13, 14) zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem radial inneren Kranz kleiner ist als in dem radial äußerem Kranz.
5. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (11 , 12) jeweils zur Verbindung mit einem eigenen Verbraucher vorgesehen sind.
6. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände (ß) der Leitschaufeln (13, 14) zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem radial äußeren Kranz zueinander in dem Bereich von 8° bis 12° variieren.
7. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände (α) der Leitschaufeln (13, 14) zweier einander konzentrisch umschließender Kränze in dem inneren äußeren Kranz zueinander in dem Bereich von 16° bis 20° variieren.
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