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Gegenstand
der Erfindung ist eine Ansaugeinheit, bestehend aus einer Saugstrahlpumpe
mit einer Treibstrahldüse
und einem Mischrohr, wobei das Mischrohr einen Einlassbereich, einen
Mischbereich und einen Auslassbereich aufweist, einer stromaufwärts der
Treibstrahldüse
angeordneten Treibmittelleitung, einem zwischen Mischrohr und Treibstrahldüse angeordneten
Ansaugbereich und einer mit dem Ansaugbereich verbundenen Ansaugleitung. Derartige
Ansaugeinheiten finden Verwendung zur Kraftstoffförderung
in Kraftstoffbehältern.
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Saugstrahlpumpen
mit nebeneinander liegenden Mischrohren sind aus den US 2005/0064255 A1
und US 2005/0129527 A1 bekannt.
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Ansaugeinheiten
der eingangs genannten Art sind seit langem bekannter Stand der
Technik. Neben dem Einsatz am Boden eines Kraftstoffbehälters, bei
dem die Ansaugeinheit direkt im zu fördernden Medium angeordnet
ist, gibt es andere Anwendungen, bei denen die Ansaugeinheit in
einer Entfernung zum zu fördernden
Medium angeordnet ist (
DE 198
55 433 A1 ). In diesen Fällen
spricht man von saugenden Saugstrahlpumpen, da diese eine Ansaugleitung
besitzen, die vom Ansaugbereich der Saugstrahlpumpe bis zum zu fördernden
Medium geführt
ist. Der Vorteil gegenüber
der erst genannten Ansaugeinheiten besteht darin, dass mit der Ansaugleitung
nur noch eine Leitung bis zum zu fördernden Medium benötigt wird,
während
herkömmliche Saugstrahlpumpen
mit einer Treibmittelleitung und einer Summenstrahlleitung zwei
Leitungen erfordern. Der Nachteil saugender Saugstrahlpumpen besteht jedoch
in dem erforderlichen Unterdruck, den diese Pumpen aufgrund der
langen Ansaugleitungen benötigen.
Hierzu ist es bekannt, das Auslassende des Mischrohres in einem Überlauftopf
anzuordnen (
DE 102
37 050 B3 ). Mit dieser Anordnung wird ein Flüssigkeitsverschluss
im Mischrohr erzeugt, der für
die Ausbildung des notwendigen Un terdrucks im Ansaugbereich der
Saugstrahlpumpe, beziehungsweise in der Ansaugleitung zwingend erforderlich
ist. Nachteilig dabei ist das Vorsehen des Überlauftopfes, der neben zusätzlichen
Material-, Herstell- und Montagekosten wertvollen Bauraum beansprucht, der
zu Lasten des nutzbaren Volumens in einem Kraftstoffbehälter geht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugeinheit zu
schaffen, welche ohne zusätzlichen
Aufwand einen guten Wirkungsgrad aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass zu der Saugstrahlpumpe eine zweite Saugstrahlpumpe derart angeordnet
ist, dass die beiden aus den jeweiligen Auslassbereichen der Mischrohre
austretenden Flüssigkeitsstrahlen
zu einem Flüssigkeitsverschluss
in dem Mischrohr der jeweils anderen Saugstrahlpumpe führen.
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Mit
der Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe derart, dass es zu einem
Flüssigkeitsverschluss
der beiden Mischrohre in Folge der austretenden Flüssigkeitsstrahlen
kommt, wird in beiden Saugstrahlpumpen ein ausreichender Unterdruck
erzeugt, so dass die Saugstrahlpumpen als saugende Saugstrahlpumpen
mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten können. Der Vorteil besteht darin,
dass zum Erreichen des Flüssigkeitsverschlusses
in den beiden Mischrohren keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden.
Da insbesondere in Kraftstoffbehältern aufgrund
der Geometrie der Kraftstoffbehälter
mit mehreren Kammern, beziehungsweise mehreren Kammern und einem
in einer Kammer angeordneten Schwalltopf, ohnehin mindestens zwei
Saugstrahlpumpen benötigt
werden, erfordert die Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe keinen
zusätzlichen Aufwand.
Doch auch bei Anwendungen, die bisher nur eine Saugstrahlpumpe erforderten,
ist die Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe ein geringer Mehraufwand,
der die Kosten nicht wesentlich erhöht.
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In
einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung sind die Mischrohre der
Saugstrahlpumpen einander gegenüberliegend
angeordnet, wobei die Längsachsen
der Mischrohre zueinander axial ausgerichtet sind. Beim Start der
Saugstrahlpumpen treffen die Treibstrahlen frontal aufeinander,
wodurch es zu einer Verwirbelung der Treibstrahlen kommt. Diese Verwirbelungszone
hat eine derartige räumliche
Ausdehnung, dass zumindest die Auslassbereiche der Mischrohre von
der verwirbelten Flüssigkeit
verschlossen werden, so dass es zum Flüssigkeitsverschluss kommt.
Im Betrieb der Saugstrahlpumpen sorgen anschließend die aus den Mischrohren
austretenden und aufeinandertreffenden Summenstrahlen für den Flüssigkeitsverschluss
in den Mischrohren. Neben der horizontalen Anordnung der Ansaugeinheit
ist eine vertikale Anordnung ebenfalls denkbar. In dieser Anordnung
kommt es insbesondere bei der von unten nach oben fördernden
Saugstrahlpumpe in Folge der Schwerkraft zu einem sehr schnellen Flüssigkeitsverschluss.
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Ein
verbessertes Startverhalten der Saugstrahlpumpen wird mit einer
Anordnung erreicht, bei der die Mischrohre der beiden Saugstrahlpumpen
im Bezug auf ihre Längsachsen
zueinander achsparallel angeordnet sind, und der Versatz zwischen
den beiden Längsachsen
kleiner als der Innendurchmesser der Mischrohre ist. Aufgrund des
Versatzes treffen die aus den Mischrohren austretenden Treibstrahlen
nicht aufeinander, sondern laufen aneinander vorbei und treten in
das jeweils gegenüberliegende
Mischrohr der anderen Saugstrahlpumpe ein, wodurch es zur Verwirbelung
und damit zu einem sehr frühzeitigen
Flüssigkeitsverschluss
kommt, wodurch die erfindungsgemäße Ansaugeinheit
eine sehr kurze Ansprechzeit besitzt. Die Verwirbelung wird dabei
aufgrund der Wechselwirkung mit dem entgegengesetzt verlaufenden
Treibstrahl im Mischrohr, durch das Auftreffen des eintretenden
Treibstrahls auf die Innenkontur des Mischrohres oder das Auftreffen
des eintretenden Treibstrahls auf die Treibstrahldüse bewirkt.
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In
Abhängigkeit
vom Druck und der Durchflussmenge der Treibstrahlen und der Summenstrahlen
kann der Abstand zwischen den Auslassbereichen der Mischrohrenden
in weiten Grenzen variiert werden, so dass sich die Anordnung an
die unterschiedlichsten Einbausituationen anpassen lässt. Dabei
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den Abstand der Mischrohre nicht
größer als
das Fünffache
des Innendurchmessers der Mischrohre zu wählen.
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Unter
Umständen
können
die Einbauverhältnisse
einer Anordnung der beiden Saugstrahlpumpen mit einander gegenüberliegenden
Mischrohren nicht zulassen. In diesen Fällen hat sich eine Anordnung
als vorteilhaft erwiesen, bei der die Mischrohre der beiden Saugstrahlpumpen
derart angeordnet sind, dass sich die beiden Längsachsen der Mischrohre in
einem Winkel schneiden und der Abstand des Schnittpunkts der Längsachsen
zu jedem Auslassbereich der Mischrohre das Zweieinhalbfache des
Innendurchmessers der Mischrohre nicht überschreitet. Die aufeinander
treffenden Strahlen bewirken eine verwirbelnde Flüssigkeit,
wobei die räumliche
Ausdehnung der Verwirbelungszone so groß ist, dass es zum Flüssigkeitsverschluss
in den Mischrohren kommt.
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In
Abhängigkeit
vom Druck und der Durchflussmenge der Treibstrahlen und der Summenstrahlen
kann der Abstand zwischen den Auslassbereichen der Mischrohrenden
und dem Schnittpunkt der Längsachsen
der Mischrohre und der Winkel, in dem die Längsachsen der Mischrohre zueinander
angeordnet sind, in weiten Grenzen variieren. Für die Ausbildung einer ausreichenden
Verwirbelungszone hat es sich jedoch als günstig herausgestellt, wenn
der Winkel zwischen den Längsachsen
der Mischrohre zwischen 30° und
150° beträgt.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind der Winkel zwischen
den Längsachsen
und der Abstand der Mischrohre zueinander so gewählt, dass die jeweilige Längsachse
des Mischrohres auf die Innenkontur des Mischrohres der jeweils
anderen Saugstrahlpumpe auftriff, wobei sich die Längsachsen
nicht schneiden. Das Schneiden der Längsachsen wird durch einen
Versatz der Längsachsen
zueinander gewährleistet,
wobei der Versatz senkrecht zu dem von den Längsachsen aufgespannten Winkel ausgebildet
ist. Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, dass der Flüssigkeitsstrahl
einer Saugstrahlpumpe den Flüssigkeitsverschluss
im Mischrohr der jeweils anderen Saugstrahlpumpe bewirkt. Hierbei
haben sich Winkel im Bereich zwischen 2° und 10° als vorteilhaft erwiesen.
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Bei
Anwendungen, die nur eine Saugstrahlpumpe benötigen, bestehen weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ansaugeinheit darin, dass
die Ansaugbereiche der beiden Saugstrahlpumpen einen gemeinsamen
Ansaugbereich bilden, dass die Ansaugbereiche oder die Ansaugleitungen
beider Saugstrahlpumpen in einer Ansaugleitung übergehen. Damit entfällt die
zweite Ansaugleitung, wodurch die Kosten gesenkt werden.
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An
mehreren Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
Eine schematische Darstellung eines Kraftstoffbehälters im
Schnitt,
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2:
Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ansaugeinheit,
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3:
Eine weitere Ausführungsform
der Ansaugeinheit gemäß 2 und
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4–6:
3 weitere Ausführungen
einer Ansaugeinheit mit sich schneidenden Treibstrahlen.
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Der
in 1 dargestellte Kraftstoffbehälter 1 besitzt zwei
im Bodenbereich voneinander getrennte Kammern 2, 3.
In der Kammer 2 ist ein Schwalltopf 4 mit einer
darin befindlichen Kraftstoffpumpe 5 angeordnet. Die Kraftstoffpumpe 5 fördert Kraftstoff über die
Vorlaufleitung 6 zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
Zur Befüllung
des Schwalltopfes 4 wird die erfindungsgemäße Ansaugeinheit 7 verwendet,
welche aus einer ersten Saugstrahlpumpe 7a und einer zweiten
Saugstrahlpumpe 7b besteht. Die Ansaugeinheit 7 ist
im Bereich des oberen Rands des Schwalltopfs 4 an diesen
befestigt. Über eine
von der Kraftstoffpumpe 5 gespeiste Treibmittelleitung 8 werden
die Saugstrahlpumpen 7a, 7b angetrieben. Jede
der Saugstrahlpumpen 7a, 7b besitzt eine Ansaugleitung 9a, 9b, die
bis in den Bodenbereich jeweils einer Kammer 2, 3 geführt sind,
um Kraftstoff aus den Kraftstoffbehälter 1 in den Schwalltopf 4 zu
fördern.
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2 zeigt
die Ansaugeinheit 7 aus 1 ohne deren
Befestigung am Schwalltopf. Die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b besitzen
den gleichen Aufbau. An den Anschlussstutzen 10a, 10b sind
die nicht dargestellten Treibmittelleitungen angeschlossen. Den
Anschlussstutzen 10a, 10b folgen die Treibstrahldüsen 11a, 11b,
die in je einen Ansaugbereich 12a, 12b münden. An
den jeweiligen Ansaugbereich 12a, 12b schließt sich
in axialer Erstreckung ein Mischrohr 13a, 13b an.
Jeder Ansaugbereich 12a, 12b besitzt einen weiteren
Anschluss 14a, 14b, der mit den ebenfalls nicht
dargestellten Ansaugleitungen 9a, 9b in Verbindung
steht. Die Pfeile symbolisieren die Treibstrahlen, die über die
Anschlussstutzen 10a, 10b, den Treibstrahldüsen 11a, 11b zugeführt werden,
und über
die Auslassbereiche 15a, 15b der Mischrohre 13a, 13b die
jeweilige Saugstrahlpumpe 7a, 7b verlassen. Unmittelbar
nach dem Austreten aus den Auslassbereichen 15a, 15b treffen
die Treibstrahlen frontal aufeinander, so dass sie eine Verwirbelungszone
bilden. Die Verwirbelungszone ist so groß, dass sie einen Flüssigkeitsverschluss
in den beiden Mischrohren 13a, 13b bewirkt. Der
Abstand der beiden Mischrohre 13a, 13b zueinander
entspricht dabei etwa dem Innendurchmesser der Mischrohre 13a, 13b.
In Folge des Flüssigkeitsverschlusses
in den beiden Mischrohren 13a, 13b wird in den
jeweiligen Ansaugbereichen 12a, 12b ein ausreichender
Unterdruck erzeugt, um Kraftstoff anzusaugen.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Ansaugeinheit 7 nach 2. Die Saugstrahlpumpen 7a, 7b sind
derart versetzt zueinander ausgerichtet, dass die durch Pfeile symbolisierten
Treibstrahlen achsparallel zueinander verlaufen. Der in der Bildebene
liegende Versatz der Treibstrahlen ist so gewählt, dass die Treibstrahlen
durch das Mischrohr 13b, 13a der jeweils anderen
Saugstrahlpumpe 7b, 7a eindringen und auf die
gegenüber
liegende Treibstrahldüse 11b, 11a auftreffen.
In Folge des Auftreffens auf die Treibstrahldüse 11b, 11a werden
die Treibstrahlen verwirbelt, wodurch es zum Flüssigkeitsverschluss in den
jeweiligen Einlassbereichen 16a, 16b der Mischrohre 13a, 13b kommt.
Auf diese Weise wird ebenfalls der notwendige Unterdruck zum Ansaugen
des Kraftstoffes erreicht.
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Die
in den 4 und 5 dargestellten Ansaugeinheiten 7 besitzen
den gleichen Grundaufbau wie in 2. Die Anordnung
der Saugstrahlpumpen 7a, 7b in 4 ist
dergestalt, dass die Längsachsen der
Mischrohre 13a, 13b, welche den dargestellten Treibstrahlen
entsprechen, in der Bildebene einen Winkel X von 6° aufspannen.
Gleichzeitig sind die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b zueinander
versetzt, wobei der Versatz senkrecht zur Bildebene angeordnet ist.
Auf diese Weise schneiden sich die aus den Mischrohren 13a, 13b austretenden
Treibstrahlen nicht. Stattdessen treffen sie auf die Innenkontur des
jeweils anderen Mischrohres 13b, 13a, wo sie den
Flüssigkeitsverschluss
bewirken.
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In 5 sind
die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b ohne Versatz
jedoch in einem Winkel von 132° zueinander
angeordnet, so dass sich die durch die Treibstrahlen symbolisierten
Längsachsen
der Mischrohre 13a, 13b in einem Punkt schneiden.
In Folge dessen entsteht eine Verwirbelungszone, die zum Flüssigkeitsverschluss
in den Mischrohren 13a, 13b führt.
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Die
in 6 dargestellte Ansaugeinheit 7 unterscheidet
sich von der Ansaugeinheit nach 5 im Ansaugbereich 12.
Die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b sind im Ansaugbereich 12 miteinander
verbunden, wodurch sie einen gemeinsamen Ansaugbereich bilden. An
diesen gemeinsamen Ansaugbereich 12 schließt sich
ein Anschluss 14 für
die nicht dargestellte Saugleitung an.