WO2005026556A1 - Kraftstoffpumpe für einen kraftstoffbehälter - Google Patents

Kraftstoffpumpe für einen kraftstoffbehälter Download PDF

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WO2005026556A1
WO2005026556A1 PCT/EP2004/051673 EP2004051673W WO2005026556A1 WO 2005026556 A1 WO2005026556 A1 WO 2005026556A1 EP 2004051673 W EP2004051673 W EP 2004051673W WO 2005026556 A1 WO2005026556 A1 WO 2005026556A1
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Johannes Deichmann
Eberhard Geissel
Bernd Jaeger
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • 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
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a fuel pump for a fuel tank of a motor vehicle with an impeller rotatably arranged in a housing, with at least two rings arranged in both end faces of the impeller and concentrically surrounding wreaths delimiting vane chambers, wherein opposite vane chambers are connected to one another arranged in the housing, opposite the guide vanes partially annular channels to form concentrically enclosing delivery chambers for delivering fuel from an inlet channel to an outlet channel.
  • Such fuel pumps are often used to deliver fuel from fuel tanks to internal combustion engines of today's motor vehicles and are known from practice.
  • Kraf fuel pump one of the delivery chambers of the known fuel umpe to the P islasskanal and the other of the delivery chambers to an outlet through which, for example, a suction jet pump is supplied with fuel.
  • a very large cross section is too. the delivery chamber leading the outlet channel required.
  • DrLes leads to a very large axial height of the fuel pump. Since the fuel tanks of today's motor vehicles are usually designed very low and angled, only fuel pumps with a particularly low overall height can be used. In practice, it helps to use several fuel pumps in the fuel tank. However, this leads to a very expensive expenditure in the fuel tank.
  • the invention is based on the problem of designing a fuel umpe of the type mentioned at the outset in such a way that it has particularly small axial dimensions and has the highest possible delivery volume.
  • this problem is solved in that the two delivery chambers are each connected to a common inlet channel and a common outlet channel.
  • the two delivery chambers are arranged parallel to one another. Thanks to the invention, a cross section required to convey a large volume flow is distributed over two delivery chambers. These conveying chambers can have considerably smaller dimensions in the axial direction than a single conveying chamber. A particularly powerful internal combustion engine can therefore be supplied with fuel using a single fuel pump according to the invention.
  • the invention further contributes to a further increase in the delivery pressure and in the case of a high delivery volume if two impellers are arranged on a common shaft and are kept at a distance by means of a partition wall if delivery chambers are arranged concentrically on the impellers and if the conveying chambers of one impeller are connected to the conveying chambers of the other impeller in the partition and if the conveying chambers of one of the impellers are connected to the inlet duct and the conveying chambers of the other of the impellers are connected to the outlet duct.
  • Tests have shown that with the fuel pump according to the invention delivery volume of over 300 1 / h can be generated at a delivery pressure of more than 8 bar.
  • a different pressure build-up of the two delivery chambers of the impeller arranged closest to the inlet duct can be easily compared if a connection in the partition wall connects all of the delivery chambers of the two impellers to one another.
  • Delivery chambers of one impeller is connected to the radially outer delivery chamber of the other impeller.
  • the fuel pump according to the invention can be manufactured particularly easily if the radially outer delivery chambers and the radially inner delivery chambers are connected to one another. With this design, the connections can penetrate the partition wall in a straight path.
  • swirling in the inlet channel can be easily avoided if the inlet channel has a web for dividing the delivery chambers.
  • Turbulence in the outlet duct can be easily avoided according to another advantageous development of the invention. if the outlet channel has a web for dividing the delivery chambers.
  • supplying a suction jet pump with fuel requires a particularly low structural outlay if the impeller arranged on the inlet channel has a further delivery chamber which is arranged concentrically with the other delivery chambers and is separate therefrom and if the further delivery chamber has its own outlet.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a delivery unit with a fuel according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of the fuel pump according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of the fuel pump according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a delivery unit 1 for delivering fuel from a fuel tank 2 to an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle.
  • the delivery unit 1 is arranged in a surge pot 3 that is prestressed against a base region of the fuel tank 2.
  • the swirl pot 3 is supplied with fuel from the fuel tank 2 via a suction jet pump 4 crowded.
  • the feed unit 1 has a fuel pump 6 driven by an electric motor 5 and a connecting piece 7 for a fuel line leading to the internal combustion engine and the suction jet pump 4.
  • the fuel umpe 6 has two on a shaft 8 of the electric motor 5 rotatably arranged impellers 9, 10, each with two concentrically surrounding rings guide vanes 11, 12 vane chambers 13, 14 opposing vane chambers 13, 14 of each of the impellers 9, 10 are together connected.
  • the impellers 9, 10 are thus flowed through axially.
  • the impellers 9, 10 are each axially supported between a housing part 15, 16 and a partition 17.
  • the blade chambers 13, 14 each form a delivery chamber 20-23 with part-ring-shaped channels 18, 19 arranged in the partition 17 and the housing parts 15, 16.
  • a connection 24 for the four delivery chambers 20-23 is arranged in the partition 17.
  • the delivery chambers 20, 21 of one impeller 9 are connected to an inlet channel 25, while the delivery chambers 22, 23 of the other impeller 10 are connected to an outlet channel 26.
  • the inlet channel 25 and the outlet channel 26 each penetrate one of the housing parts 15, 16 and each have a web 27, 28.
  • the web 27, 28 separates the fuel delivered in the delivery chambers 20-23.
  • FIG. 2 shows schematically a further embodiment of the fuel pump according to the invention. This differs from that of FIG. 1 primarily in that a radially inner delivery chamber 29, 31 of a first impeller 33 is connected to a radially outer delivery chamber 30, 32 of a second impeller 34. Furthermore, one of the running wires 33 has a further delivery chamber 36 which leads to an outlet 35. Via this further delivery chamber 36, another consumer, such as the suction device shown in FIG. Jet pump 4, supply with fuel as a propellant.
  • a partition 45 holding the impellers 33, 34 at a distance from one another has two crossed connections 43, 44. These connections 43, 44 are arranged offset from one another in the direction of rotation of the impellers 33, 34.
  • FIG. 3 schematically shows a further embodiment of the fuel pump according to the invention, in each of which two delivery chambers 37-40 concentrically enclosing one another have two straight connections 41, 42 which are separated from one another. Otherwise, the fuel pump is constructed as described for FIG. 1.
  • connections 24, 41-44 between the delivery chambers 20-23, 29-32, 37-40 as well as the inlet channels (25) and the outlet channels (26) are each shown rotated in the drawing plane to clarify the drawing.
  • the delivery chambers 20-23, 29-32, 37-40 usually extend over an angular range of approximately 300 ° to 330 °.

Abstract

Bei einer als Seitenkanalpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe (6) sind jeweils zwei einander konzentrisch umschließende Förderkammern (20-23) auf zwei Laufrädern (9, 10) angeordnet. Die Förderkammern (20, 21) des einen Laufrades (9) sind mit einem Einlasskanal (25) verbunden, während die Förderkammern (22, 23) des anderen Laufrades (10) mit einem Auslasskanal (26) verbunden sind. In einer die Laufräder (9, 10) auf Abstand haltenden Trennwand (17) ist eine Verbindung (24) der Förderkammern (20-23) angeordnet. Hierdurch weist die Kraftstoffpumpe (6) einen besonders hohen Volumenstrom bei einem sehr hohen Förderdruck auf.

Description

Beschreibung
Kraftstoffpumpe für einen Kraftstoffbehälter
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftf hrzeuges mit einem in einem Gehäuse drehbar angeordneten Laufrad, mit zumindest zwei in beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten, einander konzentrisch umschließenden Kränzen Schaufelkammern begrenzende Leitschau- fein, wobei einander gegenüberliegende Sc aufelkammern miteinander verbunden sind, mit in dem Gehäuse angeordneten, den Leitschaufeln gegenüberstehenden teilringförmigen Kanälen zur Bildung von einander konzentrisch umschließenden Förderkammern zur Förderung von Kraftstoff von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal .
Solche Kraftstoffpumpen werden zur Förderung von Kraftstoff aus Kraftstoffbehältern zu Brennkraftmaschinen heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt und sind aus der- Praxis be- kannt . Bei der bekannten Kraf stoffpumpe wird eine der Förderkammern der bekannten Kraftstoff umpe zu dem P islasskanal und die andere der Förderkammern zu einem Auslass geführt, über den beispielsweise eine Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff versorgt wird. Für heutige leistungsstarke Brennkzraftmaschi- nen ist jedoch ein sehr großer Querschnitt der zu. dem Auslasskanal führenden Förderkammer erforderlich. DrLes führt zu einer sehr großen axialen Bauhöhe der Kraftstoffpumpe . Da die Kraftstoffbehälter heutiger Kraftfahrzeuge j edockt meist sehr niedrig und verwinkelt gestaltet sind, lassen sich nur Kraf - stoffpumpen mit einer besonders niedrigen Bauhöhe einsetzen. In der Praxis behilft man sich damit, mehrere Kraftstoffpumpen in dem Kraftstoffbehälter einzusetzen. Dies führt jedoch zu einem sehr kostenintensiven Aufwand im Kraftstoffbehälter. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoff umpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie besonders geringe axiale Abmessungen aufweist und ein möglichst hohes Fördervolumen aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Förderkammern jeweils mit einem gemeinsamen Einlasskanal und einem gemeinsamen Auslasskanal verbunden sind.
Durch diese Gestaltung sind die beiden Förderkammern parallel zueinander angeordnet . Ein zur Förderung eines großen Volumenstroms erforderlicher Querschnitt verteilt sich dank der Erfindung auf zwei Förderkammern. Diese Förderkammern können in axialer Richtung wesentlich geringere Abmessungen aufweisen als eine einzelne Förderkammer. Daher lässt sich mit einer einzelnen erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe eine besonders leistungsstarke Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen.
Zur weiteren Erhöhung des Förderdrucks und bei hohem Fördervolumen trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn zwei Laufräder auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und mittels einer Trennwand auf Ab- stand gehalten sind, wenn an den Laufrädern jeweils einander konzentrisch umschließende Förderkammern angeordnet sind und wenn die Förderkammern des einen Laufrades mit den Förderkammern des anderen Laufrades in der Trennwand eine Verbindung aufweisen und wenn die Förderkammern eines der Laufräder mit dem Einlasskanal und die Förderkammern des anderen der Laufräder mit dem Auslasskanal verbunden sind. Versuche haben gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe Förder- volumen von über 300 1/h bei mehr als 8 bar Förderdruck erzeugt werden können.
Ein unterschiedlicher Druckaufbau der beiden Förderkammern des dem Einlasskanal am nächsten angeordneten Laufrades lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vergleichmäßigen, wenn eine Verbindung in der Trennwand sämtliche Förderkammern der beiden Laufräder miteinander verbindet .
Eine gleichmäßige Beschleunigung der Strömungen in den Förderkammern zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die Trennwand zwei Ver- bindungen aufweist und wenn jeweils die radial innere der
Förderkammern des einen Laufrades mit der radial äußeren Förderkammer des anderen Laufrades verbunden ist .
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach fertigen, wenn jeweils die radial äußeren Förderkammern und die radial inneren Förderkammern untereinander verbunden sind. Durch diese Gestaltung können die Verbindungen die Trennwand auf geradem Wege durchdringen.
Verwirbelungen im Einlasskanal lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der Einlasskanal einen Steg zur Aufteilung der Förderkammern aufweist .
Verwirbelungen im Auslasskanal lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermei- den, wenn der Auslasskanal einen Steg zur Aufteilung der Förderkammern aufweist .
Eine Versorgung einer Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff erfor- dert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn das am Einlasskanal angeordnete Laufrad eine weitere, konzentrisch zu den anderen Förderkammern angeordnete und von diesen getrennte Förderkammer hat und wenn die weitere Förder- kammer einen eigenen Auslass hat.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind drei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Fördereinheit mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoff umpe,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer weite- ren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe . Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Fördereinheit 1 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 2 zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraf - fahrzeuges. Die Fördereinheit 1 ist in einem gegen einen Bodenbereich des Kraftstoffbehälters 2 vorgespannten Schwall- topf 3 angeordnet. Der Schwalltopf 3 wird über eine Saugstrahlpumpe 4 mit Kraftstoff aus dem Kra tstoffbehälter 2 be- füllt. Die Fördereinheit 1 weist eine von einem Elektromotor 5 angetriebene Kra tstoffpumpe 6 und einen Anschlussstutzen 7 für eine zu der Brennkraftmaschine und der Saugstrahlpumpe 4 führende Kraftstoffleitung auf. Die Kraftstoff umpe 6 hat zwei auf einer Welle 8 des Elektromotors 5 drehfest angeordnete Laufräder 9, 10 mit jeweils zwei sich konzentrisch umschließenden Kränzen Leitschaufeln 11, 12 begrenzende Schaufelkammern 13 , 14. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern 13, 14 jedes der Laufräder 9, 10 sind miteinander verbunden. Die Laufräder 9, 10 werden damit axial durchströmt. Die Laufräder 9, 10 sind jeweils axial zwischen einem Gehäuseteil 15, 16 und einer Trennwand 17 gelagert. Die Schaufelkammern 13, 14 bilden mit in der Trennwand 17 und den Gehäuseteilen 15, 16 angeordneten teilringförmigen Kanälen 18, 19 jeweils eine Förderkammer 20-23. In der Trennwand 17 ist eine Verbindung 24 für die vier Förderkammern 20-23 angeordnet. Die Förderkammern 20, 21 des einen Laufrades 9 sind mit einem Einlass- kanal 25 verbunden, während die Förderkammern 22, 23 des anderen Laufrades 10 mit einem Auslasskanal 26 verbunden sind. Der Einlasskanal 25 und der Auslasskanal 26 durchdringen jeweils eines der Gehäuseteile 15, 16 und weisen jeweils einen Steg 27, 28 auf. Der Steg 27, 28 trennt den in den Förderkammern 20-23 geförderten Kraftstoff.
Figur 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe. Diese unterscheidet sich von der aus Figur 1 vor allem dadurch, dass eine radial innere Förderkammer 29, 31 eines ersten Laufrades 33 mit einer radial äußeren Förderkammer 30, 32 eines zweiten Laufrades 34 verbunden ist. Weiterhin hat eines der Lauf äder 33 eine weitere, zu einem Auslass 35 geführte Förderkammer 36. Über diese weitere Förderkammer 36 lässt sich ein weiterer Verbraucher, wie beispielsweise die in Figur 1 dargestellte Saug- Strahlpumpe 4, mit Kraftstoff als Treibmittel versorgen. Eine die Laufräder 33, 34 auf Abstand zueinander haltende Trennwand 45 hat zwei gekreuzte Verbindungen 43, 44. Diese Verbindungen 43, 44 sind in Drehrichtung der Laufräder 33, 34 ver- setzt zueinander angeordnet .
Figur 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kra tstoffpumpe, bei der jeweils zwei einander konzentrisch umschließende Förderkammern 37-40 zwei voneinander getrennte gerade Verbindungen 41, 42 aufweisen. Ansonsten ist die Kraftstoffpumpe wie zu Figur 1 beschrieben aufgebaut .
Die Verbindungen 24, 41-44 zwischen den Förderkammern 20-23, 29-32, 37-40 sowie die Einlasskanäle (25) und die Auslasskanäle (26) sind zur Verdeutlichung der Zeichnung jeweils in die Zeichenebene gedreht dargestellt. Tatsächlich erstrecken sich die Förderkammern 20-23, 29-32, 37-40 meist über einen Winkelbereich von ungefähr 300° bis 330°.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem in einem Gehäuse drehbar ange- ordneten Laufrad, mit zumindest zwei in beiden Stirnseiten des Laufrades angeordneten, einander konzentrisch umschließenden Kränzen Schaufelkammern begrenzende Leit- schaufeln, wobei einander gegenüberliegende Schaufelkammern miteinander verbunden sind, mit in dem Gehäuse an geordneten, den Leitschaufeln gegenüberstehenden teilringförmigen Kanälen zur Bildung von einander konzentrisch umschließenden Förderkammern zur Förderung von Kraftstoff von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass die bei den Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) jeweils mit einem gemeinsamen Einlasskanal (25) und einem gemeinsamen Auslasskanal (26) verbunden sind.
2. Kraftstoffpumpe 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 zwei Laufräder (9, 10, 33, 34) auf einer gemeinsamen Welle (8) angeordnet und mit tels einer Trennwand (17) auf Abstand gehalten sind, dass an den Laufrädern (9, 10, 33, 34) jeweils einander konzentrisch umschließende Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) angeordnet sind und dass die Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) des einen Laufrades (9, 10, 33, 34) mit den Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) des anderen Laufrades (9, 10, 33, 34) in der Trennwand (17) eine Verbindung aufweisen und dass die Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) eines der Laufräder (9, 10, 33, 34) mit dem Einlasskanal (25) und die Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) des anderen der Laufräder (9, 10, 33, 34) mit dem Auslasskanal (26) verbunden sind.
3. Kraftstoff umpe nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , dass eine Verbindung (24) in der Trennwand (17) sämtliche Förderkammern (20-23) der beiden Laufräder (9, 10) miteinander verbindet.
4. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass die Trennwand (45) zwei Verbindungen (43, 44) aufweist und dass jeweils die ra- dial innere der Förderkammern (29, 31) des einen Laufrades (33, 34) mit der radial äußeren Förderkammer (30, 32) des anderen Laufrades (33, 34) verbunden ist.
5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass jeweils die radial äußeren Förderkammern (38, 40) und die radial inneren Förderkammern (37, 39) untereinander verbunden sind.
6. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t- , dass der Einlasskanal (25) einen Steg (27) zur Aufteilung der Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) aufweist.
7. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass der Auslasskanal (26) einen Steg (28) zur Aufteilung der Förderkammern (20-23, 29-32, 37-40) aufweist.
Kraftstoff umpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das am Einlasskanal (25) angeordnete Laufrad (33) eine weitere, konzentrisch zu den anderen Förderkammern (29-32) angeordnete und von diesen getrennte Förderkammer (36) hat und dass die weitere Förderkammer (36) einen eigenen Auslass (35) hat.
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