WO2011082930A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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WO2011082930A1
WO2011082930A1 PCT/EP2010/069241 EP2010069241W WO2011082930A1 WO 2011082930 A1 WO2011082930 A1 WO 2011082930A1 EP 2010069241 W EP2010069241 W EP 2010069241W WO 2011082930 A1 WO2011082930 A1 WO 2011082930A1
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Matthias Fischer
Bernd Jaeger
Zlatko Penzar
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Continental Automotive Gmbh
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    • F04D5/002—Regenerative pumps
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/50—Inlet or outlet
    • F05B2250/503—Inlet or outlet of regenerative pumps

Definitions

  • Subject matter of the invention is a fuel pump with a driven, rotating in a pump housing, in its sides each having a ring vane chambers bounding vanes having impeller and arranged on both sides in the region of the vanes in the pump housing partially annular channels, which with the vane chambers for conveying fuel Forming delivery chambers, wherein an inlet channel into the one delivery chamber and the other randomlykam ⁇ mer opens into an outlet channel and mutuallytablelie ⁇ ing blade chambers are interconnected.
  • Such fuel pumps on the principle of a side channel pump are used for conveying fuel from a fuel tank ⁇ to an internal combustion engine of a motor vehicle and are thus known. Upon rotation of the impeller, the fuel is drawn in via the inlet channel and brought to a higher pressure level during the passage of the part-annular channels.
  • the fuel is conveyed via the outlet and the electric motor of the fuel pump to a pre ⁇ line, which directs the fuel to Brennkraftma ⁇ machine .
  • the guide vanes in the delivery chambers thereby generate a circulation flow running transversely to the direction of movement of the guide vanes, which enters the partially annular channel in the radially outer region of the impeller and flows from radially outward to radially inward in the partially annular channel, radially inside the partially annular channel leaves and radially inside a blade chamber of Laufra ⁇ the re enters.
  • the circulation flow is thus distributed in half on the part-annular channel and the show ⁇ felsch screeningn.
  • the partially annular channels end. While the outlet side channel more or As the exhaust port changes less into the exhaust passage, the intake side passage reduces its cross sectional area to zero. This Ver ⁇ ring réelle the cross-sectional area usually takes place over an angular range up to 40 °.
  • a disadvantage with these fuel pumps force that they generate a significant noise level which is particularly troublesome in an assembly in a motor ⁇ fuel tank of a motor vehicle.
  • the invention is therefore based on the object to provide a fuel pump with significantly reduced noise emissions, the fuel pump should be inexpensive to produce.
  • the object is achieved with a fuel pump characterized in that the cross-sectional area of the inlet side is arranged part-annular channel is reduced to the end of the part-ring ⁇ shaped channel to zero, wherein the range in which the cross-sectional area decreases, a win ⁇ angle range of more than 45 ° extends.
  • a sufficiently shallow rise of the partially annular channel with a concomitant reduction in the cross-sectional area is achieved with an angular range of 70 ° to 150 °, in particular of 90 °.
  • the DHW circulation ⁇ onsströmung has time to shift sufficiently to.
  • the part-ring-shaped channel is designed in the region of reduction of the cross-sectional area in such a way that the reduction in the cross-sectional area takes place uniformly. That is, the slope of the semi-annular channel is straight.
  • the range of reduction of the cross-sectional area of two areas ⁇ part is formed, whereby the cross-sectional area more decreased in the first portion than in the second rich ⁇ Operabe. This ensures that in the first part of a stronger influence on the circulation flow takes place, with the associated increased noise emissions, however, to a much lesser extent than is known in the prior art. In contrast, in the second subarea, there is a particularly small influence on the circulating flow. This leads to an additional stabilization of the circulation flow.
  • the critical area based on the length of the part-annular channel, shifted away from the end of the semi-annular channel away. This circumstance is not insignificant insofar as begins with the end of the part-annular channel of the scraper, which in each case the end and the beginning of the ⁇ ring-shaped channels and thus outlet and inlet with each other connects, and the area of the scraper is also a Be ⁇ rich noise emissions.
  • the two subregions are particularly easily formed when the reduction of the cross-sectional area therefore occurs uniformly in both partial areas ⁇ and each straight line.
  • a transition between the two portions in the form of a kink is avoided in another embodiment that the two sections merge continuously into one another, so that the channel bottom of the partially annular channel, based on the length of the two partial areas, konvexartig approximates the running ⁇ rad.
  • the transition from the part-annular channel in the region in which the cross-sectional area decreases, can be formed both as a kink and steadily. In the latter case, this results in a concave formation of the transition.
  • the invention will be explained in more detail. It show in
  • FIG. 1 a fuel pump according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the pump housing
  • Figure 3-5 further embodiments of the pump housing.
  • the fuel pump 1 shows a fuel pump 1 for pumping force ⁇ material from a fuel tank 2 of a motor vehicle 3 to an internal combustion engine, the fuel pump 1 has a pump stage having a pump housing 4 which consists of a
  • Pump cover 5 and a pump bottom 6 is.
  • Pumpenge ⁇ housing an impeller 7 is arranged.
  • the impeller 7 is driven by a shaft 8 of an electric motor 9.
  • the fuel drawn in from the fuel tank 2 via an inlet channel 10 from the fuel tank 2 is conveyed via an outlet channel 11 and the electric motor 9 to an outlet 12. From there the fuel passes through a feed line 13 to the engine. 3
  • FIG. 2 shows the pump housing 4 with the pump cover 5, the pump bottom 6 and the impeller 7.
  • the impeller 7 has on both sides in each case a ring 14 of blades 15, 15a, 15b, wherein two blades 15, 15a, 15b each have a blade ⁇ limit chamber 18, 19.
  • the pump housing 4 has in the region of the blades 15, 15a, 15b on both sides in each case a part-annular channel 16, 17.
  • the delivery chambers 20, 21 are split in half on each a partially annular channel 16, 17 and the blade ⁇ chambers 18, 19, the respective teilringförmi- gene channel 16 , 17 opposite each other.
  • the part-annular channels 16, 17 begin in the region of the inlet channel 10 and end after an angular range of about 330 ° in the region of the outlet channel 11. Based on the direction of rotation of the impeller 7 closes at the end of the partially annular channels 16, 17, a scraper 22, which is arranged between the outlet channel 11 and the inlet channel 10.
  • the part-annular channel 17 in the pump base 6 over large parts of its extension has a constant cross-sectional area
  • the part ⁇ annular channel 16 in the pump cover 5 its end a loading rich 23 with a decreasing cross-sectional area.
  • this area is limited by the letters A and B.
  • This region extends over a Winkelbe ⁇ range from 90 °, even more angle ranges may be possible by for example 110 ° ⁇ game. Over the course of the region 23, the cross-sectional area decreases constantly, so that there is a straight course of the channel bottom.
  • Figure 3 shows a second embodiment, which differs from the fuel pump of Figure 2 only in the formation of the region 23.
  • the area is divided into two Partbe ⁇ rich 24, 25, the first portion 24 a greater reduction of the cross-sectional area than the second Part 25 has.
  • the first sectionbe ⁇ rich extends over an angular extent of 30 °
  • the second portion 25 extends over 60 °.
  • Both sections 24, 25 each have a rectilinear channel bottom.
  • FIG. 4 A further embodiment is shown in FIG. 4.
  • the channel bottom in region 23 bulges convexly in the direction of impeller 7, the curvature being formed most strongly at the beginning of region 23, relative to the direction of rotation of impeller 7.
  • the About ⁇ transition from the part-annular channel 17 to the area 23 is formed in the form of a kink at the point A. However, it is also conceivable ⁇ to form the transition steadily and thus concave.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen beiden Seiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad und mit beidseitig im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern von Kraftstoff Förderkammern bilden, wobei ein Einlasskanal in die eine Förderkammer und die andere Förderkammer in einen Auslasskanal mündet und einander gegenüberliegende Schaufelkammern miteinander verbunden sind. Die Querschnittsfläche des einlassseitig angeordneten teilringförmigen Kanals verringert sich bis zum Ende des teilringförmigen Kanals auf Null, wobei der Bereich, in dem sich die Querschnittsfläche verringert, über einen Winkelbereich von mehr als 45° erstreckt.

Description

Beschreibung
Kraftstoffpumpe Gegenstand der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen Seiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad und mit beidseitig im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern von Kraftstoff Förderkammern bilden, wobei ein Einlasskanal in die eine Förderkammer und die andere Förderkam¬ mer in einen Auslasskanal mündet und einander gegenüberlie¬ gende Schaufelkammern miteinander verbunden sind.
Solche Kraftstoffpumpen nach dem Prinzip einer Seitenkanal- pumpe werden zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoff¬ behälter zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und sind somit bekannt. Bei einer Drehung des Laufrades wird der Kraftstoff über den Einlasskanal angesaugt und während des Durchlaufens der teilringförmigen Kanäle auf ein höheres Druckniveau gebracht. Am Ende der teilringförmi¬ gen Kanäle, welche sich über einen Winkelbereich von 300° bis 330° erstrecken können, wird der Kraftstoff über den Auslass- kanal und den Elektromotor der Kraftstoffpumpe zu einer Vor¬ laufleitung gefördert, die den Kraftstoff zur Brennkraftma¬ schine leitet. Die Leitschaufeln in den Förderkammern erzeugen dabei eine quer zur Bewegungsrichtung der Leitschaufeln verlaufende Zirkulationsströmung, die im radial äußeren Be- reich des Laufrades aus- und in den teilringförmigen Kanal eintritt, im teilringförmigen Kanal von radial außen nach radial innen strömt, den teilringförmigen Kanal radial innen verlässt und radial innen in eine Schaufelkammer des Laufra¬ des wieder eintritt. Die Zirkulationsströmung verteilt sich somit hälftig auf den teilringförmigen Kanal und die Schau¬ felkammern. Im Bereich des Auslasskanals enden die teilringförmigen Kanäle. Während der auslassseitige Kanal mehr oder weniger in den Auslasskanal übergeht, verringert der einlass- seitige Kanal seine Querschnittsfläche auf Null. Dieser Ver¬ ringerung der Querschnittsfläche erfolgt üblicherweise über einen Winkelbereich bis zu 40°. Nachteilig bei diesen Kraft- stoffpumpen ist, dass sie einen erheblichen Geräuschpegel erzeugen, der insbesondere bei einer Montage in einem Kraft¬ stoffbehälter eines Kraftfahrzeugs störend ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Kraft- stoffpumpe mit deutlich verringerten Geräuschemissionen zu schaffen, wobei die Kraftstoffpumpe kostengünstig herstellbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Kraftstoffpumpe dadurch gelöst, dass die Querschnittsfläche des einlassseitig angeordnete teilringförmige Kanal bis zum Ende des teilring¬ förmigen Kanals auf Null verringert, wobei der Bereich, in dem sich die Querschnittsfläche verringert, über einen Win¬ kelbereich von mehr als 45° erstreckt.
Es wurde gefunden, dass die Zirkulationsströmung bei einer Reduzierung der Querschnittsfläche über einen kurzen Winkelbereich zu wenig Zeit hat, dem sich ändernden Querschnitt zu folgen und sich zu verlagern. Dieser Umstand ist für einen erheblichen Teil der Geräuschemissionen einer Kraftstoffpumpe verantwortlich. Mit der Erstreckung des Bereichs des teilringförmigen Kanals, in dem sich die Querschnittsfläche ver¬ ringert, über eine Winkelbereich von mehr 45° wird nun eine lange Auslaufzone des einlassseitig angeordneten teilringför- migen Kanals geschaffen. Als Folge davon besitzt dieser Bereich einen geringen Anstieg. Aufgrund dieses langgestreckten Bereichs hat die Zirkulationsströmung mehr Zeit sich aus dem teilringförmigen Kanal in die Schaufelkammern des Laufrades und in den gegenüberliegenden teilringförmigen Kanal mit dem Auslasskanal zu verlagern. Dies führt zu einer Reduzierung der Geräuschemissionen der Kraftstoffpumpe. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass diese Kanalgestaltung nahezu keinen zusätzlichen Aufwand erfordert. Unabhängig davon, ob die Kanalgeometrie im Pumpendeckel des Pumpengehäuses durch span¬ nende Bearbeitung oder durch Urformen erzeugt wird, entsteht in der Herstellung kein größerer Aufwand, da die Verwendung anderer Bearbeitungsprogramme oder anderer Werkstückformen kostenneutral sind.
Einen ausreichend flachen Anstieg des teilringförmigen Kanals mit einer einhergehenden Verringerung der Querschnittsfläche wird mit einem Winkelbereich von 70° bis 150°, insbesondere von 90° erreicht. Bei dieser Ausgestaltung hat die Zirkulati¬ onsströmung ausreichend Zeit sich zu verlagern.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist der teilring- förmige Kanal in dem Bereich der Verringerung der Querschnittsfläche derart ausgestaltet, dass die Verringerung der Querschnittsfläche gleichmäßig erfolgt. Das bedeutet, der Anstieg des teilringförmigen Kanals ist geradlinig. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird der Bereich der Verringerung der Querschnittsfläche von zwei Teil¬ bereichen gebildet, wobei sich im ersten Teilbereich die Querschnittsfläche stärker verringert als im zweiten Teilbe¬ reich. Damit wird erreicht, das im ersten Teilbereich eine stärkere Beeinflussung der Zirkulationsströmung erfolgt, mit den damit verbundenen erhöhten Geräuschemissionen, die jedoch in einem wesentlich geringerem Umfang entstehen als das bei Stand der Technik bekannt ist. Im zweiten Teilbereich tritt dagegen eine besonders geringe Beeinflussung der Zirkulati- onsströmung auf. Dadurch kommt es zu einer zusätzlichen Stabilisierung der Zirkulationsströmung. Zudem wird durch diese Gestaltung der kritische Bereich, bezogen auf die Länge des teilringförmigen Kanals, vom Ende des teilringförmigen Kanals weg verlagert. Dieser Umstand ist insofern nicht unerheblich, da mit dem Ende des teilringförmigen Kanals der Abstreifer beginnt, welcher jeweils das Ende und den Anfang der teil¬ ringförmigen Kanäle und somit Auslass und Einlass miteinander verbindet, und der Bereich des Abstreifers ebenfalls ein Be¬ reich von Geräuschemissionen ist.
Die beiden Teilbereiche sind besonders einfach ausgebildet, wenn die Verringerung der Querschnittsfläche in beiden Teil¬ bereichen gleichmäßig und somit jeweils geradlinig erfolgt.
Ein Übergang zwischen den beiden Teilbereichen in Form eines Knicks wird in einer anderen Ausgestaltung dadurch vermieden, dass die beiden Teilbereiche stetig ineinander übergehen, so dass sich der Kanalgrund des teilringförmigen Kanals, bezogen auf die Länge der beiden Teilbereiche, konvexartig dem Lauf¬ rad annähert. Der Übergang vom teilringförmigen Kanal in den Bereich, in dem sich die Querschnittsfläche verringert, kann sowohl als Knick als auch stetig ausgebildet sein. Im letzteren Fall ergibt sich damit eine konkave Ausbildung des Übergangs. An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in
Figur 1: eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe,
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung des Pumpengehäuses,
Figur 3-5: weitere Ausführungsformen des Pumpengehäuses.
Figur 1 zeigt eine Kraftstoffpumpe 1 zum Fördern von Kraft¬ stoff aus einem Kraftstoffbehälter 2 eines Kraftfahrzeuges zu einer Brennkraftmaschine 3. Die Kraftstoffpumpe 1 besitzt ei- ne Pumpstufe mit einem Pumpengehäuse 4, welches aus einem
Pumpendeckel 5 und einem Pumpenboden 6 besteht. Im Pumpenge¬ häuse ist ein Laufrad 7 angeordnet. Das Laufrad 7 wird über eine Welle 8 eines Elektromotors 9 angetrieben. Der von der Pumpstufe über einen Einlasskanal 10 aus dem Kraftstoffbehäl- ter 2 angesaugte Kraftstoff über einen Auslasskanal 11 und den Elektromotor 9 zu einem Auslass 12 gefördert. Von dort gelangt der Kraftstoff über eine Vorlaufleitung 13 zur Brennkraftmaschine 3.
Figur 2 zeigt das Pumpengehäuse 4 mit den Pumpendeckel 5, dem Pumpenboden 6 und dem Laufrad 7. Das Laufrad 7 besitzt zu beiden Seiten jeweils einen Kranz 14 von Schaufeln 15, 15a, 15b, wobei zwei Schaufeln 15, 15a, 15b jeweils eine Schaufel¬ kammer 18, 19 begrenzen. Das Pumpengehäuse 4 hat im Bereich der Schaufeln 15, 15a, 15b auf beiden Seiten jeweils einen teilringförmigen Kanal 16, 17. Die teilringförmigen Kanäle
16, 17 bilden zusammen mit den Schaufelkammern 18, 19 Förderkammern 20, 21. Die Förderkammern 20, 21 sind dabei hälftig auf je einen teilringförmigen Kanal 16, 17 und die Schaufel¬ kammern 18, 19 aufgeteilt, die dem jeweiligen teilringförmi- gen Kanal 16, 17 gegenüberliegen. Die teilringförmigen Kanäle 16, 17 beginnen im Bereich des Einlasskanals 10 und enden nach einem Winkelbereich von ca. 330° im Bereich des Auslasskanals 11. Bezogen auf die Drehrichtung des Laufrades 7 schließt sich am Ende der teilringförmigen Kanäle 16, 17 ein Abstreifer 22 an, der zwischen dem Auslasskanal 11 und dem Einlasskanal 10 angeordnet ist. Während der teilringförmige Kanal 17 im Pumpenboden 6 über weite Teile seiner Erstreckung eine konstante Querschnittsfläche besitzt, weist der teil¬ ringförmige Kanal 16 im Pumpendeckel 5 seinem Ende einen Be- reich 23 mit einer sich verringernden Querschnittsfläche auf. In der Figur ist dieser Bereich mit den Buchstaben A und B begrenzt. Dieser Bereich erstreckt sich über einen Winkelbe¬ reich von 90°, wobei auch größere Winkelbereiche von bei¬ spielsweise 110° möglich sein können. Über den Verlauf des Bereiches 23 nimmt die Querschnittsfläche konstant ab, so dass sich ein geradliniger Verlauf des Kanalgrundes ergibt.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform, die sich von der Kraftstoffpumpe nach Figur 2 lediglich in der Ausbildung des Bereiches 23 unterscheidet. Der Bereich ist in zwei Teilbe¬ reiche 24, 25 unterteilt, wobei der erste Teilbereich 24 eine größere Reduzierung der Querschnittsfläche als der zweite Teilbereich 25 aufweist. So erstreckt sich der erste Teilbe¬ reich über eine Winkelerstreckung von 30°, während sich der zweite Teilbereich 25 über 60° erstreckt. Beide Teilbereiche 24, 25 weisen dabei jeweils einen geradlinig verlaufenden Kanalgrund auf.
Es ist aber auch denkbar, beide Teilbereiche 24, 25 gleich lang auszubilden.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 4. Der Kanalgrund im Bereich 23 wölbt sich konvex in Richtung Laufrad 7, wobei die Wölbung am stärksten am Anfang des Bereichs 23, bezogen auf die Drehrichtung des Laufrades 7, ausgebildet ist. Der Über¬ gang vom teilringförmigen Kanal 17 zum Bereich 23 ist in Form eines Knicks im Punkt A ausgebildet. Es ist aber auch denk¬ bar, den Übergang stetig und somit konkav auszubilden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden, in seinen beiden Seiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln aufweisenden Laufrad und mit beidseitig im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanälen, welche mit den Schaufelkammern zum Fördern von Kraftstoff Förderkammern bilden, wobei ein Ein- lasskanal in die eine Förderkammer und die andere Förder¬ kammer in einen Auslasskanal mündet und einander gegenü¬ berliegende Schaufelkammern miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer¬ schnittsfläche des einlassseitig angeordnete teilringför- mige Kanal bis zum Ende des teilringförmigen Kanals auf
Null verringert, wobei der Bereich, in dem sich die Querschnittsfläche verringert, über einen Winkelbereich von mehr als 45° erstreckt.
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich 70° bis 150°, insbe¬ sondere 90°, beträgt.
3. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der teilringförmige Kanal in dem Bereich der Verringerung der Querschnittsfläche derart ausgestaltet ist, dass die Verrin¬ gerung der Querschnittsfläche gleichmäßig erfolgt.
4. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Verringerung der Querschnittsfläche von zwei Teilberei¬ chen gebildet wird, wobei sich im ersten Teilbereich die Querschnittsfläche stärker verringert als im zweiten Teilbereich. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzei chnet , dass die Verringerung der Querschnittsflä¬ che in beiden Teilbereichen gleichmäßig erfolgt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzei chnet , dass die beiden Teilbereiche kontinuierlich ineinander übergehen.
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