DE3311745A1

DE3311745A1 - Einrichtung zum foerdern, insbesondere von kraftstoff aus einem vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE3311745A1
Application number: DE19833311745
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 7250 Leonberg Knapp; Peter 7255 Rutesheim Ringwald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-10-04
Also published as: GB8402773D0; JPS59190493A; GB2138503A

Description

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16.3.1983 oa/Kc ' - & -

ROBERT BOSCH GMBH, JOOO Stuttgart 1

Einrichtung zum Fördern, insbesondere von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Fördereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Fördereinrichtung bekannt, bei der an beiden den Stirnflächen des Flügelrades benachbarten Kammervänden ein Förderkanal angeordnet ist. Bei einer solchen Fördereinrichtung sind die zwischen den einander benachbarten Flügeln vorhandenen Förderkammern zu beiden Stirnflächen des Flügelrads offen. Solche Förderpumpen arbeiten axial-schubfrei, vermögen aber nur einen relativ niedrigen Förderdruck aufzubauen.

Bei einer anderen bekannten Fördereinrichtung sind die Förderkammern des Flügelrades nur zu einer Flügelradstirnfläche offen. Dadurch wird eine deutliche Erhöhung des Förderdrucks erreicht. Durch die einseitige Beaufschlagung des Flügelrades durch den Förderdruck - der

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im einseitigen Förderkanal stetig ansteigt, wirken nur schwer zu beherrschende Kräfte auf das Flügelrad, welche entweder zum vorzeitigen Verschleiß der Förderpumpe führen oder zusätzliche Aufwendungen zum Abfangen dieser Kräfte erfordern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie hinsichtlich der genannten Kräfte völlig ausgeglichen ist, andererseits aber mit dieser Fördereinheit ein Förderdruck erreicht werden kann, der in der Größenordnung der Förderpumpen mit nur nach einer Flügelstirnfläche offenen Förderkammern liegt.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch die erfindungsgemäße kreisförmige Querschnittgestaltung der Ringkammer Strömungsverluste in der Pumpe reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fördereinrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Kraftstoff-Vorratstank, einem Kraftstoff-Förderaggregat und einer Brennkraftmaschine, Figur 2 einen Teilschnitt im Bereich der Förderpumpe durch eine erste Ausführung des Förderaggregats gemäß Figur 1, Figur 3 eine Ansicht einer zur Förderpumpe ge-

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maß Figur 2 gehörenden Gehäuseplatte in Richtung des Pfeiles III gesehen, mit strichpunktiert angedeutetem Flügelrad, Figur k einen Teilschnitt gemäß Figur 2 durch eine andere Ausführung des Förderaggregats und Figur 5 eine weitere Ausführung der zum Förderaggregat gehörenden Förderpumpe im Schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt einen Kraftstoffvorratstank 10, der über eine Saugleitung 12 mit der Saugseite eines Kraftstoff-Förderaggregats 1k verbunden ist. An der Druckseite des Kraftstoff-Förderaggregats 1U ist eine Druckleitung 16 angeschlossen, die zu einer Brennkraftmaschine 18 führt. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine fördert das Kraftstoff-Förderaggregat 1 U Kraftstoff aus dem Vorratstank 10 zur Brennkraftmaschine 18.

Das Kraftstoff-Förderaggregat 1U ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 20 ausgestattet (Figur 2), dessen Ankerwelle 22 drehfest mit einem Flügelrad 2k verbunden ist. Das Flügelrad 2k ist in einem Gehäusehohlraum 26 angeordnet, welcher die Pumpkammer einer Förderpumpe 28 bildet. Diese Pumpkammer 26 ist in zwei Gehäuseplatten 30 und 32 gebildet, welche zusammen das Pumpengehäuse darstellt. In der Gehäuseplatte 32 ist eine "Ringkammer 3k ausgespart, in welcher das Flügelrad 2k umläuft. In der Gehäuseplatte 30 befindet sich ein annähernd ringförmiger Förderkanal 36, (Figuren 2 und 3), der durch einen Trennsteg 38 unterbrochen ist. Weiter weist die Gehäuseplatte 30 eine Einlaßöffnung ^O auf, durch welche das zu fördernde Medium, im Betrieb der Fördereinrichtung, in die Pumpkammer 26 gesaugt wird. Das Pumpengehäuse 30, 32 ist gemeinsam mit

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dem Elektromotor 20 in einem Aggregatgehäuse ^2 untergebracht. Weiter weist die Gehäuseplatte 32 eine Auslaßöffnung kk auf, welche in die Pumpkammer 26 mündet und durch die das zu fördernde Medium die Förderpumpe 28 verläßt. Die Welle 22 durchdringt mit einer Verlängerung die Platte 32 und das Flügelrad 2k und wird von von einer Lagerstelle k6 in der anderen Gehäuseplatte 30 aufgenommen und geführt. Die sich - bezogen auf die Drehachse der Ankerwelle 22 - radial erstreckenden Flügel kQ des Flügelrads 2k sind mit Abstand voneinander angeordnet (Figur 3). Zwischen den einander benachbart angeordneten Flügeln kQ sind Förderkammern 50 gebildet. Der Trennsteg 38 ist in Drehrichtung des Flügelrades Pfeil 52, der gleichzeitig auch die Förderrichtung des zu fördernden Mediums angibt - breiter als der Abstand zwischen den einander benachbarten Flügeln kQ, so daß eine ordnungsgemäße Trennung zwischen der Saugseite und der Druckseite gewährleistet ist. Weiter ist aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, daß die radiale Länge 52 der Flügel kQ größer ist als die Breite 5^ des Förderkanals 36. Diese beiden Figuren zeigen auch, daß die Einlaßöffnung ko der Drehachse des Flügelrads 2k näherliegt als der Förderkanal 36. Der Abstand zwischen der Drehachse der Ankerwelle 22 und der Einlaßöffnung ko ist mit 56 bezeichnet, während der Abstand des 'Förderkanals 36 von der Drehachse der Ankerwelle 22 mit 58 angegeben ist.

Zum besseren Verständnis der Figuren 2 und 3 ist darauf hinzuweisen, daß der Verlauf des Schnitts durch die Figur 2 durch zwei zueinander in einem bestimmten Winkel stehenden Ebenen geht. Wie sich anhand der in Figur 3

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dargestellten Gehäuseplatte 30 feststellen läßt, befindet sich die Einlaßöffnung Uo nahe einem Saugbereich 39 des Förderkanals 36. Die in der anderen Gehäuseplatte 32 angeordnete Auslaßöffnung UU - die lediglich in Figur 2 dargestellt ist - befindet sich nahe dem Ende des Förderkanals 36, das in Förderrichtung 52 gesehen von der Einlaßöffnung Uo abliegt und auch als Druckbereich Ui des Förderkanals 36 bezeichnet werden kann.

Das zum Schnittverlauf gesagte gilt selbstverständlich auch für die Schnittdarstellungen gemäß den Figuren U und

Die zwischen den einander benachbarten Flügeln U8 vorhandenen Förderkammern 50 sind, in Achsrichtung der Drehachse der Ankerwelle 22 gesehen, offen. Die Flügel selbst sind gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform auf ihrer von dem Förderkanal 36 abgewandten Stirnseite 6o zum freien Flügelende hin mit einer Rundung 62 versehen, an welche der Verlauf der Wand 6U der Ringkammer 3U - unter Berücksichtigung des erforderlichen Spalts 66 zwischen der Wand 6U und der Stirnseite 6o - angepaßt ist. Der peripherale Bereich der Ringkammer 3U ist also ebenfalls gerundet. Der in der anderen Gehäuseplatte 30 ausgebildete Förderkanal 36 ist im Querschnitt gesehen halbkreisförmig ausgebildet. Der Verlauf der Wand 68 des Förderkanals 36 schließt sich stoßfrei an die Rundung der Wand 6U der Ringkammer 3U an. Um die Strömungsverluste in der Pumpe möglichst gering zu halten entspricht der Radius der Rundung der Wand 6U dem Radius, welcher den Verlauf der Wand 68 des Förderkanals 36· festlegt. Durch die obigen Erläuterungen ist auch festgelegt, daß der Förderkanal 36 im Bereich des Flugkreises der Flügel U8 des Flügelrads 2U angeordnet ist.

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Im Betrieb saugt die Förderpumpe 28 über die Einlaßöffnung Uo das zu fördernde Medium an (siehe Strömungspfeile 70), wobei das Medium zunächst in radialer Richtung beschleunigt dann in eine kreisförmige Bewegung versetzt wird, wobei während der Förderung in Richtung des Pfeils 52 eine Drucksteigerung eintritt, bis das Medium die Förderpumpe 28 über die Auslaßöffnung kk (Pfeil T1) verläßt. Es tritt dabei in einen Raum ein in dem der' Elektromotor untergebracht ist und der ein Teil der Druckleitung bildet.

Die Anordnung gemäß Figur h unterscheidet sich von der eben besprochenen Ausführungsform der Erfindung lediglich dadurch, daß die Einlaßöffnung 1U0 der Förderpumpe direkt in den Förderkanal 136 mündet. Dementsprechend ist die radiale Länge der Flügel 1U8 an die radiale Breite 15^· des Förderkanals I36 angepaßt. Bei dieser Ausführungsform ist die drehfeste Mitnahme des Flügelrads 12U durch die Ankerwelle 122 des Elektromotors durch Mitnahmeflächen 121, 123 an der Verlängerung der Ankerwelle 122 gegeben, welche passend in einen zentralen Durchbruch 125 des Flügelrads 12U eingreifen.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 sind die Flügel des Flügelrads 22^, ebenso wie der Querschnitt der Ringkammer 23U im wesentlich halbkreisförmig ausgebildet. Die Ringkammer ist dabei in der G-ehäus eplatxe 230 angeordnet, welche die Einlaßöffnung 2^0 aufweist, welche direkt in die Ringkammer 23^· mündet. Der in der anderen Gehäuseplatte 232 befindliche Förderkanal 236 hat ebenfalls einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt, so daß die Ringkammer 23^ zusammen mit einem mittleren Abschnitt des Förderkanals 236 einen Vollkreis bildet. Dieser Vollkreis kann auf den mittleren

Abschnitt des Förderkanals 236 beschränkt bleiben, veil sowohl das eine, nahe der Einlaßöffnung liegende Ende (Saugbereich) des Förderkänals 236, als auch dessen nahe der Auslaßäffnung 2UU liegende Ende (Druckbereich) d-es Förderkanals 236 eine von der Halbkreisform abweisenden Querschnitt aufweisen können. Bei dieser Ausführungsform ist also ersichtlich, daß die Flügel 2U8, die eine äußere Rundung 262 aufweisen auch mit einer inneren Rundung 263 versehen sind, so daß sich die besagte Halbkreisform, ergibt. Die Wand der Ringkammer 23U ist unter Berücksichtigung des Spalts 266 an dieser Form der Flügel 2k 8 angepaßt.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß sie die Flügel kB, 1U8, 2U8 auf ihrer von dem Förderkanal 36, 136, 236 abgewandten Stirnseite zum freien Flügelende hin gerundet sind, und daß die Wand 6k, 16U, 26k der Ringkammer unter Berücksichtigung des erforderlichen Spalts 66, 266 an die Rundung 62, 2Ö2, 263 der Flügel kB, 1U8, 2U8 angepaßt ist.

Bei separater Betrachtung des Flügelrades sind die zwischen den einander benachbarten Flügeln vorhandenen Förderkammern 50 zu den Stirnseiten 60, 61 des Flügelrades hin offen. Dadurch, daß die Wand 6k bzw. 26k der Ringkammer in ihrer Formgebung und in ihrem Abstand von der Stirnseite 60 des Flügelrades bis nahe an diese Stirnseite 60 heranrückt, kann auch von einseitig geschlossenen Förderkammern gesprochen werden. Die Wand 6k bildet also gewissermaßen eine feststehende Abschlußwand für die umlaufenden Förderkammern 50, Gleichwohl baut sich aber

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im Spalt 66 bzw. 26o ein Druck auf, der in seiner Größe und auch in Hinblick auf seine Steigerung in Richtung des Pfeiles 52 völlig dem Druck im Förderkanal 36 bzw. 236 entspricht, so daß das Flügelrad 2U , bzw. 12U bzw. 22U druckausgeglichen ist. Die Nachteile der Schub- oder Kippmomente, wie sie bei Fördereinrichtung mit einseitig geschlossenen Förderkammern auftreten, sind also bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung vermieden.

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Claims

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16. 3. 1983 Sa/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

Einrichtung zum Fördern, insbesondere von Kraftstoff," aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer vorzugsweise elektromotorisch ant'reibbaren Förderpumpe, deren Förderglied ein in einem Gehäusehohlraum umlaufendes Flügelrad ist, welches am Umfang mit Abstand voneinander angeordnete, sich vorzugsweise radial erstreckende Flügel aufweist, wobei zwischen jeweils einander benachbarten Flügeln Förderkammern gebildet sind, die zu beiden Stirnseiten des scheibenförmigen Flügelrades offen sind, wobei der Gehäusehohlraum durch wenigstens zwei zusammengebaute Gehäuseplatten gebildet ist, von denen die eine Gehäuseplatte eine Ringkammer für das Flügelrad und die andere Gehäuseplatte einen nahezu ringförmigen, durch einen Trennsteg unterbrochenen Förderkanal aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (U8 bzw. 1U8 bzw. 2U8) auf ihrer von dem Förderkanal (36 bzw. 136 bzw. 236) abgewandten Stirnseite (6θ) zum freien Flügelende hin gerundet sind und daß die Wand (61+ bzw. 16H bzw. 26U) der Ringkammer (3^ bzw. 13^ bzw. 23^) unter Berücksichtigung des erforderlichen Spalts {66 bzw. 266) an die Rundung (62 bzw. 262, 263) der Flügel (U8 bzw. 1U3 bzw. 2^8) angepaßt ist.

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2. Einrichtung zum Fördern insbesondere von Kraftstoff, aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer vorzugsweise elektromotorisch antreibbaren Förderpumpe, deren Förderglied ein in einem Gehäusehohlraum umlaufendes Flügelrad ist, welches- am Umfang mit Abstand voneinander angeordnete, sich vorzugsweise radial erstreckende Flügel aufweist wobei zwischen jeweils einander benachbarten Flügeln Förderkammern gebildet sind, die zu der einen Stirnseite des scheibenförmigen Flügelrades offen sind, wobei der Gehäusehohlraum durch wenigstens zwei zusammengebaute Gehäuseplatten gebildet ist, von denen die eine Gehäuseplatte eine Ringkammer für das Flügelrad und die andere Gehäuseplatte einen nahezuringf öraiigen, durch einen Trennsteg unterbrochenen Förderkanal aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Förderkammern 50 zur anderen Stirnseite 6o des Flügelrades 2U bzw 12U bzw. 22U) eine feststehende, bis nahe an die andere Stirnseite (βθ) heranreichende Wand (6U bzw. 26U) angeordnet ist, welche die Abschlußwand für die umlaufenden Förderkammern (50) bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel ( U8 bzw. 1 U8 ) radial außen gerundet sind und daß die dieser Stirnseite benachbarte Wand (6^ bzw. 16U bzw. 26U) der Ringkammer (3U, 13U bzw. 23U) unter Berücksichtigung des erforderlichen Spalts (66 bzw. 266) an die Rundung (62 bzw. 262, 263) der Flügel (U3 bzw. 1U8 bzw. 2U8) angepaßt ist.

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h. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Flügel (2U8) radial innen mit einer vorzugsweise an die äußere Rundung (262) anschließenden inneren Rundung (2Ö3) versehen sind und daß dieser inneren Rundung (263) die dieser benachbarte Wand (26U) der Ringkammer (23¹+) unter Berücksichtigung des erforderlichen Spalts (266) angepaßt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Förderkanals (36 bzw. 136 bzw. 236) im wesentlichen halbkreisförmig und im Bereich des Flußkreises der Flügel (U8 bzw. 1U8 bzw. 2U8) angeordnet ist und daß der Förderkanal (36 bzw. 136 bzw. 236) in die Rundung der Ringkammer (3U bzw. I3U bzw. 23*0 übergeht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (23U) im Querschnitt gesehen im wesentlich halbkreisförmig ist und daß diese zusammen mit wenigstens dem Mittelabschnitt des Förderkanals (236) einen Vollkreis bildet.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung der Wand (6U bzw. I6U) der Ringkammer (3U bzw. 13U) und die Rundung der Wand (68) des Förder-.kanals (36 bzw. 136) wenigstens annähernd 270 umschlingen .

8. Einrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung der Wand (6U bzw. I6U bzw. 26U) der Ringkammer (3U bzw. 13U bzw. 23¹O und die Rundung der Wand (68) des Förderkanals (36 bzw.'136 bzw. 236) den gleichen Radius aufweisen,

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, daurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (iUo) in den Förderkanal (136) mündet.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (Uo) der Drehachse des Flügelrads (2U) näher liegt als der Förderkanal (36).

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge (52) der Flügel (U8) größer ist als die Breite (5U) des Förderkanals.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (2U0) in die Ringkammer (23¹O mündet