WO2013068512A1 - Kreiselpumpe zum fördern von flüssigkeiten in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Kreiselpumpe zum fördern von flüssigkeiten in einem kraftfahrzeug Download PDF

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Peter Köppler
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Continental Automotive Gmbh
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    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
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    • F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2266—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for sealing or thrust balance

Definitions

  • Centrifugal pump for conveying liquids in a motor vehicle
  • the invention relates to a centrifugal pump for conveying fluids in a motor vehicle having a housing, with an intake passage and an outlet passage in the housing, with a driven, rotatable in the housing impeller, projecting from a support disc of the impeller blades and with a free ends of Blades connecting cover plate and with a gap seal between the cover plate and a cover plate of the opposite housing part of the housing.
  • centrifugal pumps are widely used in today's motor vehicles for pumping water and are known in practice.
  • the intake of the known centrifugal pump is guided to the center of the impeller.
  • the outlet channel adjoins the radially outer periphery of the impeller. Liquid located in the center of the impeller reaches the blades and, upon rotation of the impeller, is conveyed radially outward to the exhaust passage.
  • Between the cover plate having the side of the impeller and the cover plate opposite housing part thus creates a leading from the exhaust passage to the intake passage gap which is sealed by a gap seal.
  • the gap seal is a particularly narrow gap, which throttles the flow from the high-pressure, radially outer side to the low-pressure, radially inner side of the impeller.
  • the throttling has a decisive influence on the efficiency of the centrifugal pump.
  • the gap can not be arbitrarily reduced, because it must be prevented that tolerances of the components can lead to a grinding of the cover plate on the housing part.
  • the invention is based on the problem, a centrifugal pump of the type mentioned so on to form that it has a particularly high efficiency and is particularly inexpensive to manufacture.
  • the centrifugal pump according to the invention has a particularly high efficiency.
  • the webs are particularly easy to manufacture, so that the inventive centrifugal pump also has particularly low production costs.
  • the webs could, for example, each be guided to the middle of the gap seal.
  • it in order to increase the number of deflections and to increase the throttling effect of the gap seal, it contributes, when webs arranged opposite one another, in each case over half the height of the gap seal.
  • the gap seal has a particularly high throttling effect if a plurality of chambers limited by the webs have different cross sections in the gap seal.
  • the different cross sections of the chambers in the gap seal lead to a number of speed changes of the flow, which leads to their throttling.
  • a particularly high throttling effect of the gap seal can be achieved in a simple manner if the gap seal near the intake duct and near the outlet duct respectively has an annular channel arranged perpendicular to the plane of the support disk of the impeller Ring channels are connected to each other via a transverse channel and when the webs protrude into the transverse channel.
  • the components which limit the gap seal can simply be axially inserted and manufactured inexpensively, for example by injection molding. Furthermore, the gap seal is thereby designed stepped, which contributes to a particularly high throttle effect.
  • the webs are contrary to another advantageous development of the invention, the flow in the gap seal when the annular channels interconnecting transverse channel is inclined to the plane of the support disk of the impeller and when the projecting into the transverse channel webs are arranged perpendicular to the plane of the support disk of the impeller.
  • the alignment of the webs to the cross channel creates high turbulences in the flow, so that the gap seal has a particularly high throttling effect. Since the height of the blades to the radially outer boundary of the impeller decreases anyway, this design also leads to a particularly low material usage and thus to very low production costs.
  • the webs can be according to another advantageous embodiment of the invention particularly easy to manufacture in the manufacture of components by injection molding, when the webs to rejuvenate to their free end.
  • the cover plate and housing can be easily manufactured during production by injection molding. This leads, in particular in a production of components in mass production, as is common in motor vehicles, at very low production costs. The production of the webs and thus the generation of the gap seal is thereby cost neutral.
  • At least one of the components of the housing part or the cover plate is made of plastic.
  • Fig. 1 a centrifugal pump according to the invention with adjacent
  • Fig. 2 is a sectional view through a pump stage of
  • FIG. 1 shows a centrifugal pump 1 with a pump stage 3 driven by an electric motor 2.
  • the centrifugal pump 1 sucks in liquid via a suction line 4 from a storage container 5 and conveys it via a delivery line 6 to a consumer 7.
  • FIG. 2 shows a sectional illustration through the pump stage 3 of the centrifugal pump 1 from FIG. 1.
  • the pump stage 3 has a housing 8 with an impeller 9 rotatably arranged therein and driven by the electric motor 2 from FIG. 1.
  • the housing 8 has one connected to the intake line 4 Intake channel 10 and an outlet channel 11 connected to the feed line 6.
  • the impeller 9 has an on a shaft 12 of the electric motor. 2 rotatably arranged support plate 13 with projecting blades 14. Free ends of radially outer blades 14 are connected to a cover plate 15.
  • a gap seal 17 is arranged between the cover disk 15 and a housing part 16 of the housing opposite the cover disk 15.
  • the gap seal 17 has two concentric with the axis of rotation of the impeller 9 and perpendicular to the support plate 13 arranged annular channels 18, 19. Between the annular channels 18, 19 a first transverse channel 20 is arranged. Furthermore, the gap seal 17 has a second, arranged on the intake passage 10 transverse channel 21. The first transverse channel 20 is inclined to the plane of the support plate 13 is arranged.
  • the cover plate 15 and the cover plate 15 opposite housing part 16 each have in the gap seal 17 projecting and mutually offset webs 22 - 24 on. The webs 22-24 each project beyond half the height of the gap seal 17 and delimit chambers 25, 26 with different cross sections. At the second transverse channel 21, a further chamber 27 of webs 28, 29 of the cover plate 15 and a flat wall of the housing part 16 is limited.

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Abstract

Bei einer Kreiselpumpe (1) zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug ragen ringförmige Stege (22 - 24, 28, 29) in eine Spaltdichtung (17) zwischen einem Gehäuseteil (16) und einer Deckscheibe (16) eines Laufrades (9). Die Stege (22 - 24, 28, 29) sind auf beiden Bauteilen des Gehäuseteils (16) und der Deckscheibe (15) angeordnet und begrenzen Kammern (25 - 27), welche eine Strömung beschleunigen, verzögern und umlenken. Hierdurch hat die Spaltdichtung (17) eine hohe Drosselwirkung.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, mit einem Ansaugkanal und einem Auslasskanal in dem Gehäuse, mit einem angetriebenen, in dem Gehäuse drehbaren Laufrad, mit von einer Tragscheibe des Laufrades abstehenden Laufschaufeln und mit einer freie Enden von Laufschaufeln verbindenden Deckscheibe und mit einer Spaltdichtung zwischen der Deckscheibe und einem der Deckscheibe gegenüberstehenden Gehäuseteil des Gehäuses.
Solche Kreiselpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zum Fördern von Wasser eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Der Ansaugkanal der bekannten Kreiselpumpe ist zu dem Zentrum des Laufrades geführt. Der Auslasskanal schließt sich an den radial äußeren Umfang des Laufrades an. Im Zentrum des Laufrades befindliche Flüssigkeit gelangt auf die Laufschaufeln und wird bei einer Drehung des Laufrades radial nach außen zu dem Auslasskanal gefördert. Zwischen der die Deckscheibe aufweisenden Seite des Laufrades und dem der Deckscheibe gegenüberstehenden Gehäuseteil entsteht damit ein von dem Auslasskanal bis zu dem Ansaugkanal führender Spalt, der durch eine Spaltdichtung abgedichtet ist. Im einfachsten Fall ist die Spaltdichtung ein besonders enger Spalt, der die Strömung von der einen hohen Druck aufweisenden, radial äuße- ren Seite zu der einen geringen Druck aufweisenden, radial inneren Seite des Laufrades drosselt. Die Drosselung hat einen entscheidenden Einfluss auf den Wirkungsgrad der Kreiselpumpe. Jedoch lässt sich der Spalt nicht beliebig verkleinern, weil verhindert sein muss, dass Toleranzen der Bauteile zu einem Schleifen der Deckscheibe auf dem Gehäuseteil führen können . Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie einen besonders hohen Wirkungsgrad hat und besonders kostengünstig zu fertigen ist .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeweils zumindest ein hervorstehender ringförmiger Steg der Spaltdichtung auf der Deckscheibe und auf dem Gehäuseteil angeordnet ist und dass der Steg des Gehäuseteils zu dem Steg der Deckscheibe zueinander versetzt ist.
Durch diese Gestaltung wird eine von dem Ansaugkanal zu dem Auslasskanal führende Strömung in der Spaltdichtung entlang eines besonders langen Weges geführt. Weiterhin erfährt die Strömung hierdurch mehrere Umlenkungen, was zu einer besonders hohen Drosselwirkung der Spaltdichtung führt. Durch die hohe Drosselwirkung der Spaltdichtung hat die erfindungsgemäße Kreiselpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad. Die Stege lassen sich besonders einfach fertigen, so dass die erfin- dungsgemäße Kreiselpumpe zudem besonders geringe Fertigungskosten aufweist.
Die Stege könnten beispielsweise jeweils bis zur Mitte der Spaltdichtung geführt sein. Zur Erhöhung der Anzahl der Um- lenkungen und der Erhöhung der Drosselwirkung der Spaltdichtung trägt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn einander gegenüberstehend angeordnete Stege jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung überragen.
Die Spaltdichtung weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Drosselwirkung auf, wenn mehrere von den Stegen begrenzte Kammern in der Spaltdichtung unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Die unter- schiedlichen Querschnitte der Kammern in der Spaltdichtung führen zu mehreren Geschwindigkeitsänderungen der Strömung, was zu deren Drosselung führt. Eine besonders hohe Drosselwirkung der Spaltdichtung bei einer besonders einfachen Herstellung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die Spaltdichtung nahe des Ansaugkanals und na- he des Auslasskanal jeweils einen senkrecht zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades angeordneten Ringkanal hat, wenn die Ringkanäle über einen Querkanal miteinander verbunden sind und wenn die Stege in den Querkanal hineinragen. Durch diese Gestaltung lassen sich die die Spaltdichtung begrenzen- den Bauteile einfach axial fügen und kostengünstig, beispielsweise im Spritzgussverfahren, fertigen. Weiterhin ist die Spaltdichtung hierdurch gestuft gestaltet, was zu einer besonders hohen Drosselwirkung beiträgt. Die Stege stehen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Strömung in der Spaltdichtung entgegen, wenn der die Ringkanäle miteinander verbindende Querkanal zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades geneigt ist und wenn die in den Querkanal hineinragenden Stege senkrecht zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades angeordnet sind. Durch die Ausrichtung der Stege zum Querkanal entstehen hohe Ver- wirbelungen in der Strömung, so dass die Spaltdichtung eine besonders hohe Drosselwirkung aufweist. Da sich die Höhe der Laufschaufeln zur radial äußeren Begrenzung des Laufrades oh- nehin verringert, führt diese Gestaltung zudem zu einem besonders geringen Materialeinsatz und damit zu besonders geringen Fertigungskosten .
Zur weiteren Erhöhung der Anzahl der Umlenkungen der Strömung und damit der Drosselwirkung in der Spaltdichtung trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn zumindest einer der Ringkanäle über einen Querkanal mit dem Ansaugkanal oder dem Auslasskanal verbunden ist. Die Stege lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach bei der Fertigung der Bauteile im Spritzgussverfahren fertigen, wenn die Stege sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen. Durch diese Gestaltung lassen sich Deckscheibe und Gehäuse einfach bei der Fertigung im Spritzgussverfahren fertigen. Dies führt insbesondere bei einer Fertigung der Bauteile in Großserie, wie sie bei Kraftfahrzeugen üblich ist, zu sehr geringen Fertigungskosten. Die Fertigung der Stege und damit die Erzeugung der Spaltdichtung ist hierdurch kostenneutral.
Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfin- dungsgemäßen Kreiselpumpe trägt es bei, wenn zumindest eines der Bauteile des Gehäuseteils oder der Deckscheibe aus Kunststoff gefertigt ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wei- teren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit angrenzenden
Bauteilen eines Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine Pumpenstufe der
Kreiselpumpe aus Figur 1. Figur 1 zeigt eine Kreiselpumpe 1 mit einer von einem Elektromotor 2 angetriebenen Pumpenstufe 3. Die Kreiselpumpe 1 saugt Flüssigkeit über eine Ansaugleitung 4 aus einem Vorratsbehälter 5 an und fördert diese über eine Förderleitung 6 zu einem Verbraucher 7.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Pumpenstufe 3 der Kreiselpumpe 1 aus Figur 1. Die Pumpenstufe 3 hat ein Gehäuse 8 mit einem darin drehbar angeordneten, von dem Elektromotor 2 aus Figur 1 angetriebenen Laufrad 9. Das Gehäuse 8 hat einen mit der Ansaugleitung 4 verbundenen Ansaugkanal 10 und einen mit der Förderleitung 6 verbundenen Auslasskanal 11. Das Laufrad 9 hat eine auf einer Welle 12 des Elektromo- tors 2 drehfest angeordnete Tragscheibe 13 mit davon abstehenden Laufschaufeln 14. Freie Enden radial äußerer Laufschaufeln 14 sind mit einer Deckscheibe 15 verbunden. Zwischen der Deckscheibe 15 und einem der Deckscheibe 15 gegenü- berstehenden Gehäuseteil 16 des Gehäuses ist eine Spaltdichtung 17 angeordnet.
Die Spaltdichtung 17 weist zwei konzentrisch zur Drehachse des Laufrades 9 und senkrecht zur Tragscheibe 13 angeordnete Ringkanäle 18, 19 auf. Zwischen den Ringkanälen 18, 19 ist ein erster Querkanal 20 angeordnet. Weiterhin hat die Spaltdichtung 17 einen zweiten, an dem Ansaugkanal 10 angeordneten Querkanal 21. Der erste Querkanal 20 ist geneigt zur Ebene der Tragscheibe 13 angeordnet. Die Deckscheibe 15 und das der Deckscheibe 15 gegenüberstehende Gehäuseteil 16 weisen jeweils in die Spaltdichtung 17 hineinragende und zueinander versetzt angeordnete Stege 22 - 24 auf. Die Stege 22 - 24 überragen jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung 17 und begrenzen Kammern 25, 26 mit unterschiedlichen Quer- schnitten. An dem zweiten Querkanal 21 ist eine weitere Kammer 27 von Stegen 28, 29 der Deckscheibe 15 und einer ebenen Wandung des Gehäuseteils 16 begrenzt.

Claims

Kreiselpumpe (1) zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (8), mit einem Ansaugka nal (10) und einem Auslasskanal (11) in dem Gehäuse (8) mit einem angetriebenen, in dem Gehäuse (8) drehbaren Laufrad (9), mit von einer Tragscheibe (13) des Laufrades (9) abstehenden Laufschaufeln (14) und mit einer freie Enden von Laufschaufeln (14) verbindenden Deckscheibe (15) und mit einer Spaltdichtung (17) zwischen der Deckscheibe (15) und einem der Deckscheibe (15) gegenüberstehenden Gehäuseteil (16) des Gehäuses (8), d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils zumindest ein hervorstehender, ringförmiger Steg (22 - 24, 28, 29) der Spaltdichtung (17) auf der Deckscheibe (15) und auf dem Gehäuseteil (16) angeordnet ist und dass der Steg (24) des Gehäuseteils (16) zu dem Steg (22, 23) der Deckscheibe (15) zueinander versetzt ist.
Kreiselpumpe 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 einander gegenüberstehend angeordnete Stege (22 - 24) jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung (17) überragen.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere von den Stegen (22 - 24, 28, 29) begrenzte Kammern (25, 26) in der Spaltdichtung (17) unterschiedliche Querschnitte aufwei sen .
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spaltdichtung (17) nahe des Ansaugkanals (10) und nahe des Auslasskanal (11) jeweils einen senkrecht zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) angeordneten Ringkanal (18, 19) hat, dass die Ringkanäle (18, 19) über ei- nen Querkanal (20) miteinander verbunden sind und dass die Stege (22 - 24) in den Querkanal (20) hineinragen.
5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der die Ringkanäle (18,
19) miteinander verbindende Querkanal (20) zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) geneigt ist und dass die in den Querkanal (20) hineinragenden Stege (22 - 24) senkrecht zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) angeordnet sind.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 4 oder 5, d a du r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest einer der Ringkanäle (18) über einen Querkanal (21) mit dem Ansaugkanal /10) oder dem Auslasskanal (11) verbunden ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stege (22 - 24, 28, 29) sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen .
8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eines der Bauteile des Gehäuseteils (16) oder der Deckscheibe (15) aus Kunststoff gefertigt ist.
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