DE4307353A1 - Peripheralpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Peripheralpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Peripheralpumpe ist durch die DE-PS 10 05 374 bekannt. Diese Peripheralpumpe weist ein in einer Pumpenkammer umlaufendes Laufrad auf, das an seinem Außenumfang einen Kranz von in Umfangs­ richtung des Laufrades mit Abstand zueinander angeordneten Flügeln aufweist. Die Pumpenkammer ist in Richtung der Drehachse des Lauf­ rades durch zwei Wände begrenzt, wobei zumindest in einer Wand ein ringförmiger Kanal ausgebildet ist. Die entgegen Umlaufrichtung des Laufrades weisende Rückseite jedes Flügels weist eine in tangential zum Laufrad geführten Längsschnitten gesehen gekrümmt ausgebildete Flasche auf. Die Flasche der Rückseite kann dabei als bezüglich der angrenzenden Wand im Mittel geneigt betrachtet werden, wobei die Fläche zu deren zur angrenzenden Wand weisenden Randbereich hin entgegen der Umlaufrichtung des Laufrades weist. Die in Umlauf­ richtung des Laufrades weisende Vorderseite jedes Flügels ist ebenfalls gekrümmt ausgebildet, wobei deren zur angrenzenden Wand weisender Randbereich bezüglich dem von dieser wegweisenden Rand­ bereich im Umlaufrichtung des Laufrades vorauseilt. Die Einströmung des zu fördernden Mediums in die zwischen den Flügeln gebildeten Zwischenräume erfolgt aus dem in der angrenzenden Wand gebildeten Kanal entgegen der Umlaufrichtung des Laufrades geneigt. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung der Rückseiten der Flügel erfolgt die Einströmung des zu fördernden Mediums in die zwischen den Flü­ geln gebildeten Zwischenräume nicht parallel zur Fläche der Rück­ seite der Flügel, so daß im Bereich der Rückseiten der Flügel Strö­ mungsablösungen auftreten und sich Wirbel bilden, die der Strömung kinetische Energie entziehen und in Wärme dissipieren. Diese Ver­ luste, auch Stoßverluste genannt, vermindern die erzielbare Druck­ hohe und den Wirkungsgrad der Pumpe.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Peripheralpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die zumindest in deren zum angrenzenden Kanal weisenden Randbereich in Umlaufrichtung des Lauf­ rades weisend geneigten Fläche der Rückseiten der Flügel die Wirbel­ bildung bei der Einströmung in die Zwischenräume wesentlich vermin­ dert ist und somit die erzielbare Druckhöhe und der Wirkungsgrad der Peripheralpumpe verbessert ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Kraftstofförderaggregat mit einer im Längsschnitt dargestellten Peripheralpumpe, Fig. 2 einen in Fig. 1 mit II be­ zeichneten Ausschnitt der Peripheralpumpe in vergrößerter Darstel­ lung, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Peripheralpumpe gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III, Fig. 4 ausschnittsweise eine Abwicklung eines Längsschnitts durch die Peripheralpumpe entlang der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 den Ausschnitt von Fig. 3 mit einer Variante eines Flügels des Laufrads der Peripheralpumpe und Fig. 6 den Ausschnitt von Fig. 4 mit der Variante.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 dargestelltes Aggregat 10 dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratstank zur ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftstofförderaggregat 10 weist eine Strömungspumpe 12 auf, deren Laufrad 14 mit einer durch einen nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Welle 16 drehschlüssig verbunden ist.

Das Laufrad 14 besteht beispielsweise aus Kunststoff und sitzt auf einem Lagerzapfen 18 und ist in einer Pumpenkammer 20 angeordnet, die, in Richtung der Drehachse 22 des Laufrades 14 gesehen, beidsei­ tig durch Wände 24 und 26 von Gehäuseteilen begrenzt ist. Der Lager­ zapfen 18 ist an der Wand 24 ausgebildet und die Wand 26 weist eine Lagerstelle 28 für die Welle 16 auf. Während des Betriebs des Kraft­ stofförderaggregats 10 saugt die Strömungspumpe 12 Kraftstoff durch einen Saugstutzen 30 an und drückt diesen über einen Pumpenausgang 32 in der Wand 26 in einen Raum 34, in welchem der nicht darge­ stellte Antriebsmotor untergebracht ist. Von dort aus wird der Kraftstoff über einen Ausgangs- oder Druckstutzen 36 der Brennkraft­ maschine zugeführt.

In Fig. 3 ist ausschnittsweise das Laufrad 14 in einem senkrecht zur Drehachse 22 liegenden Querschnitt dargestellt, wobei das Lauf­ rad 14 einen zentralen Bereich 38 aufweist, in dem eine Lagerbuchse ausgebildet ist, in die der Lagerzapfen 18 eingreift. Auf einem sich an den zentralen Bereich 38 radial nach außen anschließenden, um die Drehachse 22 gebildeten Teilkreis weist das Laufrad 14 über dessen Umfang verteilt eine Vielzahl von sich im wesentlichen radial er­ streckenden Flügeln 42 auf. Zwischen jeweils zwei aufeinanderfol­ genden Flügeln 42 ist eine Lücke oder ein Zwischenraum 44 gebildet. Radial an die Flügel 42 nach außen anschließend weist das Laufrad 14 einen geschlossenen Ring 46 auf, durch den die Zwischenräume 44 radial nach außen begrenzt werden. Im Bereich der Zwischenräume 44 erstreckt sich ein Steg 50, der jedoch radial nach außen nicht bis zum Ring 46 reicht, so daß zwischen dem Steg 50 und dem Ring 46 dabei eine Öffnung oder ein Durchbruch 48 verbleibt.

In Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Laufrad 14 an beiden Stirnflä­ chen jeweils einen Kranz mit den Flügeln 42 aufweist. Die Flügel 42 der beiden Stirnflächen sind dabei durch den in der Mitte der Breite des Laufrades 14 in Richtung der Drehachse 22 gesehen angeordneten Steg 50 voneinander getrennt. Die sich jeweils durch den Steg 50 getrennt einander gegenüberliegenden Zwischenräume 44 sind durch die Durchbrüche 48 miteinander verbunden. In den die Pumpenkammer 20 axial begrenzenden Wänden 24 und 26 ist jeweils ein ringförmiger Kanal 52 und 54 ausgebildet, der in axialen, das heißt die Drehachse 22 enthaltenden Längsschnitten durch die Pumpe 12 gesehen die Form eines Kreisabschnitts aufweist und sich auf demselben Umfang be­ züglich der Drehachse 22 erstreckt wie die Flügel 42. Der äußere Ring 46 des Laufrades 14 reicht radial nach innen bis zum radial äußeren Rand des Kanals 52 bzw. 54, so daß die Durchbrüche 48 sich ausgehend vom radial nach außen weisenden Ende des Stegs 50 bis zum radial äußeren Rand des Kanals 52 bzw. 54 erstrecken. Die Zwischen­ räume 44 zwischen den Flügeln 42 sind in axialen Längsschnitten durch die Pumpe 12 gesehen nutartig ausgebildet und weisen einen Grund 55 in Form eines Kreisabschnitts auf. Der den Kanal 52 bzw. 54 bildende Kreisabschnitt und der den Grund der Zwischenräume 44 bildende Kreisabschnitt weisen ein gemeinsames Zentrum 56 auf, das innerhalb der Kontur des Laufrades 14 liegt.

In Fig. 3 ist ersichtlich, daß die in Umlaufrichtung 58 des Lauf­ rades 14 weisende Vorderseite 60 jedes Flügels 42 eine im wesent­ lichen ebene Fläche 62 aufweist, die sich in Querschnitten senkrecht zur Drehachse 22 des Laufrades 14 betrachtet etwa radial erstreckt.

Wie in Fig. 4 dargestellt erstreckt sich die Fläche der Vorder­ seite 60 in Längsschnitten betrachtet etwa parallel zur Drehachse 22 des Laufrades 14. Die entgegen der Umlaufrichtung 58 weisende Rück­ seite 64 jedes Flügels 42 weist auf einer zur Fläche 62 der Vorder­ seite etwa parallele Fläche aufgesetzt einen höckerartigen Körper auf, der durch drei unterschiedlich angeordnete Flaschen begrenzt ist. In Fig. 4 ist der Verlauf dieser Flächen in einem tangential geführten Längsschnitt durch das Laufrad 14 dargestellt. Eine erste, den Körper entgegen der Umlaufrichtung 58 begrenzende Fläche 66 erstreckt sich an den Steg 50 angrenzend in einem mittleren Bereich des Laufrades 14 und verläuft etwa parallel zur Drehachse 22 und ist im wesentlichen eben ausgebildet, kann jedoch auch gewölbt ausge­ bildet werden. Zu der angrenzenden Wand 24 bzw. 26 hin ist der Körper durch eine sich an die erste Fläche 66 anschließende zweite Fläche 68 begrenzt, die bezüglich der ersten Fläche 66 und bezüglich der senkrecht zur Drehachse 22 angeordneten Stirnfläche der angren­ zenden Wand 24 bzw. 26 geneigt angeordnet ist und zwar in Umlauf­ richtung 58 weisend, so daß sich der höckerartige Körper zur Stirn­ fläche der angrenzenden Wand 24 bzw. 26 in Umlaufrichtung 58 des Laufrades 14 verjüngt. Beim Ausführungsbeispiel ist die geneigte Fläche 68 eben ausgebildet, sie kann jedoch auch gewölbt ausgebildet werden. Die zweite Fläche 68 ist dabei unter einem spitzen Winkel α zur Stirnfläche der angrenzenden Wand 24 bzw. 26 geneigt und die Breite oder Erstreckung, die der höckerartige Körper über den Umfang des Laufrades 14 gesehen aufweist, verringert sich in Richtung der Drehachse 22 zur angrenzenden Wand 24 bzw. 26 hin. Der Winkel α beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 40 Grad. Die geneigte zweite Fläche 68 bildet einen Einlaufbereich für den aus dem in der angrenzenden Wand 24 bzw. 26 gebildeten Kanal 52 bzw. 54 in den Zwischenraum 44 einströmenden Kraftstoff. Der Kraftstoff strömt dabei etwa in der in Fig. 4 mit dem Pfeil 72 angegebenen Richtung etwa parallel zur zweiten Fläche 68 in den Zwischenraum 44 ein. Der Übergang zwischen der ersten Fläche 66 und der zweiten Fläche 68 ist gerundet ausgebildet. Außerdem ist der höckerartige Körper radial nach außen durch eine in Fig. 4 nur in der Draufsicht erkennbare dritte Fläche 74 begrenzt.

In Fig. 3 ist die Ausbildung der Rückseite 62 der Flügel 42 in einem senkrecht zur Drehachse 22 geführten Querschnitt durch das Laufrad 14 erkennbar. Die zweite Fläche 68 erstreckt sich etwa radial zur Drehachse 22. Die erste Fläche 66 erstreckt sich eben­ falls etwa radial zur Drehachse 22 ausgehend vom zur Drehachse 22 weisenden Innenrand des Zwischenraums 44. Die erste Fläche 66 reicht in radialer Richtung etwa bis zur Mitte der radialen Erstreckung des Zwischenraums 44. An die erste Fläche 66 schließt sich radial nach außen die dritte Fläche 74 an, die bezüglich der ersten Fläche 66 in Umlaufrichtung 58 geneigt angeordnet ist. Die dritte Fläche 74 ist beim Ausführungsbeispiel eben ausgebildet, kann jedoch auch gewölbt ausgebildet werden. Die dritte Fläche 74 erstreckt sich radial nach außen bis in Höhe des radial nach außen weisenden Endes des Stegs 50. Die Breite oder Erstreckung, die der höckerartige Körper über den Umfang des Laufrades 14 gesehen aufweist, verringert sich somit in radialer Richtung nach außen. Der Übergang zwischen der ersten Fläche 66 und der dritten Fläche 74 ist gerundet ausgebildet.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Variante der vorstehend beschrie­ benen Peripheralpumpe 12 dargestellt, bei der der höckerartige Körper auf der Rückseite der Flügel 142 nur durch zwei unter schied­ lich angeordnete Flächen begrenzt wird, nämlich radial nach außen durch die der dritten Fläche 74 entsprechende Fläche 174 und in Richtung der Drehachse 22 zur angrenzenden Wand 24 bzw. 26 hin durch die der zweiten Fläche 68 entsprechende Fläche 168. Die Fläche 168 erstreckt sich dabei durchgehend von der zur angrenzenden Wand 24 bzw. 26 weisenden Stirnfläche des Laufrades 114 ausgehend bis zum Steg 150. Die Fläche 168 ist bezüglich der Stirnfläche der angren­ zenden Wand 24 bzw. 26 in Umlaufrichtung 58 weisend geneigt ange­ ordnet und im wesentlichen eben ausgebildet. Die geneigte Fläche 168 bildet dabei wie die zweite Fläche 68 in ihrem zur angrenzenden Wand 24 bzw. 26 weisenden Randbereich einen Einlaufbereich für den aus dem in der angrenzenden Wand 24 bzw. 26 gebildeten Kanal 52 bzw. 54 in den Zwischenraum 144 einströmenden Kraftstoff. Die Fläche 174 ist wie in Fig. 6 erkennbar mit ihrem radial nach außen weisenden Ende in Umlaufrichtung 58 geneigt angeordnet und im wesentlichen eben ausgebildet. Die Fläche 174 kann auch, wie in Fig. 6 gestrichelt dargestellt, gekrümmt ausgebildet sein und auf demselben Umfang um die Drehachse 122 liegen, wie das radial nach außen weisende Ende des Stegs 150. Schließlich könnte die Fläche 174 auch eben ausge­ bildet sein und etwa tangential zur Drehachse 22 angeordnet sein.

Claims (11)

1. Peripheralpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einer Pumpenkammer (20) umlaufenden Laufrad (14; 114), wobei die Pumpenkammer (20) in Richtung der Drehachse (22) des Laufrades (14; 114) jeweils durch eine Wand (24; 26) begrenzt ist, wobei zumin­ dest in einer Wand (24, 26) ein ringförmiger Kanal (52; 54) ausgebil­ det ist und das Laufrad (14; 114) an einem Umfang ausgehend von wenigstens einer dem Kanal (52; 54) zugewandten Stirnfläche einen Kranz von in Umfangsrichtung des Laufrades (14; 114) mit Abstand zueinander angeordneten Flügeln (42; 142) aufweist, wobei die ent­ gegen der Umlaufrichtung (58) des Laufrades (14; 114) weisende Rückseite (64) jedes Flügels (42; 142) in tangential zum Laufrad (14; 114) durch den Flügel (42; 142) geführten Längsschnitten gesehen zumindest abschnittsweise eine bezüglich der angrenzenden Wand (24; 26) geneigt angeordnete Fläche (68; 168) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Fläche (68; 168) zumindest im zur angrenzenden Wand (24; 26) weisenden Randbereich des Flügels (42; 142) und zur Wand (24; 26) hin in Umlaufrichtung (58) des Laufrades (14; 114) weisend angeordnet ist.

2. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Fläche (68; 168) im wesentlichen eben ausgebildet ist.

3. Peripheralpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im tangential zum Laufrad (14; 114) durch den Flügel (42; 142) geführten Längsschnitten gesehen geneigte Fläche (68; 168) in senk­ recht zur Drehachse (22) geführten Querschnitten durch das Laufrad (14; 114) gesehen sich etwa radial bezüglich der Drehachse (22) erstreckt.

4. Peripheralpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückseite (64) jedes Flügels (42) in tangential zum Laufrad (14) durch den Flügel (42) geführten Längsschnitten gesehen an die sich nur im zur angrenzenden Wand (24, 26) weisenden Randbereich des Flügels (42) erstreckende geneigte Fläche (68) in Richtung der Drehachse (22) des Laufrades (14) anschließend eine im wesentlichen ebene, sich etwa parallel zur Drehachse (22) erstrec­ kende weitere Fläche (66) aufweist.

5. Peripheralpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in tangential zum Laufrad (14) durch den Flügel (42) geführten Längsschnitten gesehen geneigte Fläche (68) zur angrenzenden Wand (24; 26) unter einem spitzen Winkel (α) geneigt ist.

6. Peripheralpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der geneigten Fläche (68) etwa 20 bis 40 Grad beträgt.

7. Peripheralpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die geneigte Fläche (68) in Umfangsrichtung des Laufrades (14) gesehen bis etwa zur Mitte des zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Flügeln (42) vorhandenen Zwischenraums (44) erstreckt.

8. Peripheralpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die weitere Fläche (66) in senkrecht zur Dreh­ achse (22) durch das Laufrad (14) geführten Querschnitten gesehen zumindest im radial nach innen zur Drehachse (22) weisenden Ab­ schnitt des Flügels (42) etwa radial bezüglich der Drehachse (22) erstreckt.

9. Peripheralpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die weitere Fläche (66) radial nach außen eine dritte, im wesent­ lichen ebene Fläche (74) anschließt, die, in senkrecht zur Drehachse (22) durch das Laufrad (14) geführten Querschnitten gesehen, bezüg­ lich der weiteren Fläche (66) mit ihrem radial nach außen weisenden Randbereich in Umlaufrichtung (58) des Laufrades (14) weisend ge­ neigt angeordnet ist.

10. Peripheralpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Drehachse (22) enthaltenden Längsschnitten durch das Laufrad (14) gesehen der Grund (55) der zwischen den Flügeln (42) vorhan­ denen Zwischenräume (44) nutartig ausgebildet ist in Form eines Kreisabschnitts und daß die weitere Fläche (66) sich in senkrecht zur Drehachse (22) durch das Laufrad (14) geführten Längsschnitten gesehen in bezüglich der Drehachse (22) radialer Richtung etwa bis auf Höhe des Zentrums (56) des Kreisabschnitts erstreckt.

11. Peripheralpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Übergänge zwischen den Flächen (66, 68, 74) ge­ rundet ausgebildet sind.