DE3313950A1

DE3313950A1 - Elektrisch angetriebene pumpe

Info

Publication number: DE3313950A1
Application number: DE19833313950
Authority: DE
Inventors: Kenji Aichi Hayashi; Kiyoshi Aichi Kato; Kazuaki Obu Aichi Koyanagi; Masato Kariya Aichi Sano
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1983-04-18
Publication date: 1983-10-27
Also published as: JPH032720Y2; DE3313950C2; JPS58161191U

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

Patentanwälte Kurfürstendamm 170, D-1000 Berlin 15

T58-59

3313950 Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr. phil. G. Henkel, München Dipl.-Ing. J. Pfenning, Berlin Dr. rer. nat L Feiler, München Dipl.-Ing. W Hänzel, München Dipl.-Phys. K. H. Meinig, Berlin Dr.-Ing. A Butenschön, Berlin

Kurfürstendamm 170 D-1000 Berlin 15

Tel.: 030/8812008-09 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: Seilwehrpatent

18. April 1983 Me/bschu

133213,(VGN)

AISAN KOGYO KABUSHIKI KAISHA 1-1, Kyowa-cho 1-chome, Obu-shi, Aichi-ken, Japan

Elektrisch angetriebene Pumpe

Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Pumpe, die durch einen Motor angetrieben ist, und betrifft insbesondere eine elektrisch angetriebene Pumpe zum Fördern einer Flüssigkeit in der Ausführungsform mit einer Kaskadenpumpe.

Eine Kaskadenpumpe ist im Stand der Technik als Pumpe zum Anheben von Wasser zu einem geeigneten höheren Hub und geringerer Fließgeschwindigkeit bekannt und im allgemeinen beträgt der Durchmesser ihres Flügelrades, der Hub und die Fließgeschwindigkeit 100 mm, 30-5Om und 100 l/min. Derartige Kaskadenpumpen werden üblicherweise für elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpen in der Ausführungsform mit niedrigem Druck in einem Kraftfahrzeug verwendet. Allerdings verlangt eine andere Ausführungsform einer Kraftstoffpumpe für die Verwendung in einem Kraftstoffeinspritzsystem einen höheren Druck, zum Beispiel nicht weniger

2
als 4 kg/cm als Abschaltdruck und daher ist die

Kaskadenpumpe nicht für Kraftstoffeinspritzsysteme verwendbar. Anstelle der Kaskadenpumpe werden daher in Kraftfahrzeugen Verdrängerpumpen, wie Flügel- oder Walzenpumpen, verwendet. Eine derartige Verdrängerpumpe ist allerdings nachteiligerweise teuer und kompliziert im Aufbau und daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch angetriebene Pumpe des Typs mit höherem Druck zu entwickeln, die eine kostengünstige und kompakte Kaskadenpumpe umfaßt, die in der Lage ist, Flüssigkeiten bei höheren Drücken und geringerer Durchflußgeschwindigkeit zu fördern.

Eine elektrisch angetriebene Pumpe nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gehäuse und ein an einem Ende des Gehäuses befestigten Deckel mit einer Flüssigkeitsausströmöffnung. Weiterhin ist ein in dem Gehäuse angeordneter Anker vorgesehen, der eine umlaufende drehbar im Deckel gelagerte Welle umfaßt. Ein Pumpbereich ist an dem anderen Ende des Gehäuses vorgesehen, wobei ein Verbindungsstück den Anker mit dem Pumpbereich verbindet. Der Pumpbereich umfaßt

eine erste Platte an der Ansaugseite mit einer Eintrittsöffnung, eine zweite Platte an der Ausströmseite mit einer Austrittsöffnung und ein zwischen ihnen angeordnetes Abstandsstück, die zusammen die Pumpenkammer bilden, in der ein Flügelrad aufgenommen ist, das mit dem Verbindungsstück umläuft. Eine Vielzahl von Lappen sind auf dem äußeren Umfang des Flügelrades angeordnet, die derart ausgebildet sind, daß sie eine erste Aushöhlung bilden. Eine zweite Aushöhlung ist in der ersten und zweiten

- to-

im Umgebungsbereich der Lappen vorgesehen, um einen Flüssigkeitsdurchgang zu bilden. Ein erster und zweiter ausgeschnittener Kanal sind in der inneren ümfangsfläche des Abstandsstückes angeordnet und arbeiten jeweils mit der Eintrittsöffnung der ersten Platte und der Austritts-. öffnung der zweiten Platte zusammen. Ein Trennbereich zum Trennen der Pumpenkammer wird zwischen dem ersten und zweiten Kanal gebildet. In dieser Anordnung weist das Flügelrad einen äußeren Durchmesser D von 25 = D ^ 55 mm auf, die Breite a der ersten Aushöhlung jedes Lappens beträgt 1,2 = a * 2,5 mm, die Dicke b jedes Lappens wird zu b = 0,7 mm festgelegt, der Abstand c zwischen der äußeren Ümfangsfläche der Pumpenkammer und der Spitze der Lappen im Trennbereich beträgt c = 0,1 mm, die Querschnittsfläche S des Flüssigkeitsdurchganges außer im Trennbereich beträgt 5 ^ S = 15 mm², die Höhe d des Flüssigkeits durchganges im Querschnitt ist festgelegt zu 2,8 = d ^ 4,5 mm, das Verhältnis d/e der Höhe d zum Abstand e zwischen der Seitenfläche des Flüssigkeitsdurchganges und der äußeren, der Seitenfläche gegenüberliegenden Kante des Lappens beträgt 0,5 = d/e = 2 und die Summe f₁ + f₂ der Abstände f, und f₂ zwischen dem Flügelrad und

jeder Seitenwand der ersten und zweiten Platte ₂

beträgt f^ + f₂ = 0,07 mm.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und- wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt

eines ersten Ausführungsbeispiels der elektrisch angetriebenen Pumpe;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie IH-III nach Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des

mit A bezeichneten Bereichs aus

Fig. 3; und

Fig. 5 eine Kennlinie des Abschaltdruckes

P (kg/cm ) und der Ausströmgeschwindigkeit Q (Liter/Stunde), die durch eine bestimmte Festlegung jeder Abmessung der wesent

lichen Elemente des Pumpbereichs erhalten wird.

Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrisch angetriebene Pumpe, wobei die Bezugsziffern 1 und 2 ein zylindrisches Gehäuse und einen mit dem oberen Ende des zylindrischen Gehäuses 1 durch Kröpfen verbundener Deckel. Der Deckel ist mit einer Kraftstoffausströmöffnung 3 versehen. Eine Harzplatte 4 ist mit der inneren Fläche des Deckels 2 verbunden. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen eine Kaskadenpumpe bildenden Pumpbereich, der im unteren Ende des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Eine Platte 6 an der Ausströmseite ist durch ümbördeln mit dem unteren Ende des Gehäuses

-Λ

verbunden. Bezugsziffer 7 und 7a bezeichnen einen Anker mit sich drehender Welle. Die Welle 7a ist drehbar an ihrem oberen Bereich in einem Lager 9 gelagert, das über einen Lagerhalter 8 mit dem Deckel 2 befestigt ist und ist ebenfalls in ihrem unteren Bereich in einem Lager 11 gelagert, das über einen Lagerhalter mit der Platte 6 auf der Ausströmseite verbunden ist. Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Anschlußstift,

an dem der Anschluß eines externen elektrischen Leiters (nicht dargestellt) über eine Unterlegscheibe 14 und Muttern 13 befestigt werden kann. Der Anschlußstift 12 ist durch den Deckel 2 und die Platte 4 geführt und umfaßt einen Bund 12a,

der gegen die Platte 4 abgestützt ist. Eine Kunstharz- bzw. Kunststoffbuchse 15 und eine Gummi-0-Ringdichtung 16 sind zwischen den Anschlußstift 12 und den Deckel 2 gelegt. Eine Bürste 18 ist auf der Platte 4 vorgesehen, um den elektrischen Strom über einen Kommutator 17 dem Anker 7 zuzuführen.

Anschließend wird der Aufbau des Pumpbereiches 5 beschrieben. Bezugsziffer 19 bezeichnet eine Platte

auf der Ansaugseite mit einer Eintrittsöffnung Die Platte 19 an der Ansaugseite ist mit der Platte 6 an der Ausströmseite durch eine Vielzahl von Schrauben 21 befestigt, wobei zwischen sie ein Abstandsstück 22 zwischengelegt ist. In Fig.

wird aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine Schraube 21 gezeigt. Die Platte 6 an der Ausströmseite ist mit einer Austrittsöffnung 23 versehen. Die Platte 19 an der Ansaugseite, das Abstandsstück 22 und die Platte 6 an der Ausströmseite bilden die Umhüllung der Pumpe, durch die

die Pumpenkammer definiert ist. Das obere Ende der Platte 19 an der Ansaugseite und das untere Ende der Platte 6 an der Ausströmseite bilden jeweils die Seitenwände Wa, und Wa- der Pumpenkammer und die innere Umfangsflache des Abstandsstückes bildet die Umfangs-Begrenzungswand Wb der Pumpenkammer. Bezugsziffer 24 bezeichnet ein Flügelrad, das über ein Lager 26 auf einer mit der Platte 19 .an der Ansaugseite verbundener Welle angeordnet ist. Das Flügelrad 24 ist auf seinem äußeren Umfangsbereich mit einer Vielzahl von Lappen 27 versehen. Die Platte 19 auf der Ansaugseite und die Platte 6 an der Ausströmseite sind in dem die Lappen 27 umgebenden Bereich mit ringförmigen Aushöhlungen versehen, außer für einen einen Flüssigkeitsdurchgang 28 bildenden getrennten Bereich, wie später beschrieben wird Die Bezugsziffer 29 bezeichnet ein Verbindungsstück, das mit dem unteren Ende der Welle 7a des Ankers 7 befestigt ist. Das Verbindungsstück 29 ist mit Klinkenteilen 29a versehen, die in durch das Flügelrad 24 hindurchgehende Aussparungen 24a eingefügt sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 5 wird der äußere Durchmesser D des Flügelrades 24 auf 25 "^ D = 55 mm festgelegt. Die Spitze geht beim = nach links. Die Breite der Aushöhlungen 27a, die längs der Lappen 27 gebildet sind, ist auf 1,2 = a - 2,5_#mm festgesetzt und die Dicke b jedes Lappens 27 beträgt b - 0,7 mm. Das Abstandsstück 22 ist mit halbkreisförmig ausgeschnittenen Kanälen 22a und 22b versehen, die mit der Eintrittsöffnung 20 der Platte 19 an der Ansaugseite und mit der Austrittsöffnung 23 der Platte 6 an der Ausströmseite zusammenarbeiten.

- r-Ein Flüssigkeitsdurchgang 28a ist zwischen den ausgeschnittenen Kanälen 22a und 22 b in Umfangsrichtung des AbstandsStückes 22 gebildet, der einen Umfangsabstand entsprechend dem Kreisbogen L., wie in Fig. 2 gezeigt, aufweist und einen Trennbereich zum Trennen der Eintrittsöffnung in und der Austrittsöffnung aus der Pumpenkammer, wobei die Lücke c zwischen der Umfangswand Wb an dem Flüssigkeitsdurchtritt 28a und der Spitze der Lappen 27 c * 0,1 mm beträgt. Andererseits ist ein Flüssigkeitsdurchgang 28b in dem Kreisbogenbereich L₂ gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt, und der Querschnittsbereich S des Flüssigkeitsdurchganges 28b ist zu 5 = S = 15 mm festgelegt.

-^⁵ Wie in Fig. 4 gezeigt, beträgt die Höhe des Flüssigkeitsdurchganges 28b im Schnitt 2,8 - d - 4,5 mm. Die Bezeichnung e .zeigt den Abstand zwischen der Seitenwand Wc. des Flüssigkeitsdurchganges 28b und der unteren, der Seitenwand Wc, gegenüberliegenden Kante 27b des Lappens 27,oder zwischen der Seitenwand Wc₂ des Flüssigkeitsdurchganges 28b und der unteren, der Seitenwand Wc₂ gegenüberliegenden Kante 27b des Lappens 27. Das Verhältnis der Höhe d zum Abstand e d/e ist zu 0,5 = d/e =

festgelegt. Weiterhin zeigen die Symbole f, und f₂ den Abstand zwischen dem Flügelrad 24 und der Seitenwand Wa, der Pumpenkammer und einen anderen Abstand zwischen dem Flügelrad 24 und der Seitenwand Wa- der Pumpenkammer. Die Summe von f, und f_ beträgt ^₁ ⁺ f₂ ~ °'^{07 1}^¹*

Derartig festgelegte Dimensionen der beschriebenen, für den Aufbau notwendigen Elemente werden wie

folgt zusammengefaßt:
35

- .KT-

(1) D = 25 - 55 mm, a = 1,2 - 2,5 mm, b ^ 0,7 mm

(2) c = 0,1 mm

(3) S = 5 - 15 mm²

(4) d = 2,8 - 4,5 mm, d/e =0,5-2 (5) f_x + f₂ = 0,07 mm

Die obigen Abmessungen wurden durch die Erfindung als Ergebnis ihrer umfangreichen Experimente erhalten, wobei festgestellt wurde, daß sie wesentlich für den Aufbau einer kompakten Kaskadenpumpe

ο mit hohem Druck (nicht weniger als 4 kg/cm des Abschaltdruckes) und geringer Durchflußgeschwindigkeit (ungefähr 2 l/min) für den Pumpbereich 5) sind.

Für den Betrieb wird, wenn elektrischer Strom über den Anschlußstift 12 dem Anker 7 zugeführt wird, die Drehung des Ankers über das Verbindungsstück 29 dem Flügelrad 24 mitgeteilt. Kraftstoff wird

durch die Eingangsöffnung 20 in das Pumpengehäuse 20

des Pumpbereiches durch die Drehung des Flügelrades angesaugt und strömt dann durch die Ausströmöffnung 23 in das Gehäuse 1. Der Kraftstoffstrom in dem Gehäuse 1 wird über die Umgebung

des Ankers der Kraftstoffausströmöffnung 3 zuge-25

führt und der Kraftstoff fließt danach durch die Öffnung 3 bei höherem Druck und geringerer Durchflußgeschwindigkeit hindurch, um zu einem Motor (nicht dargestellt) zugeleitet zu werden.

Wenn die jeweilige Abmessung der wesentlichen Elemente wie oben beschrieben festgelegt ist zu D = 35 mm, a = 1,7 mm, b = 0,3 mm, c = 0,05 mm, S = 8 mm², d = 3,7 mm, d/e =1,8 und ΐ_χ + f₂ = 0,02 mm, ergibt sich eine Kennlinie des Abschaltdruckes P (kg/cm ) und der Ausströmgeschwindigkeit

- Zi -

Q (Liter/Stunde) entsprechend Fig. 5 und der maximale Abschaltdruck von 6 kg/cm wird erhalten, wenn die Drehgeschwindigkeit des Ankers 4400 Umdrehungen/min beträgt.

Obwohl die Erfindung in bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist die Beschreibung nur erläuternd und ist nicht als den Erfindungsgedanken begrenzend zu betrachten. Eine Vielzahl von Abwandlungen und Änderungen können durch den Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne den in den Ansprüchen definierten Schutzbereich zu verlassen.

ι Ή·· Leerseite

Claims

Patentansprüche

Elektrisch angetriebene Pumpe zum Fördern einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse und einem an einem Ende des Gehäuses befestigten Deckel, der eine Ausströmöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Gehäuse (1) ein Anker (7) vorgesehen ist, der eine umlaufende drehbar im Deckel (2) gelagerte Welle (7a) umfaßt, daß ein mit dem anderen Ende des Gehäuses (1) verbundener Pumpbereich und ein Verbindungsstück (29) zum Verbinden des Ankers (7) mit dem Pumpbereich (5) vorgesehen sind, wobei der Pumpbereich (5) eine erste an der Ansaugseite vorgesehene Platte (19) mit einer Eintrittsöffnung (20) und eine zweite an der Ausströmseite vorgesehene Platte (6) mit einer Austrittsöffnung (23) aufweist und daß zwischen erster und zweiter Platte (6,19) ein Abstandsstück (22) angeordnet ist, das zusammen mit den Platten (6,19) die Pumpenkammer bildet, die ein mit dem Verbindungsstück (29) umlaufendes Flügelrad (24) umfaßt,
2. Elektrisch angetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (24) auf seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von Lappen(27) aufweist, daß durch die Lappen (27) eine erste Aushöhlung (27a) und in der ersten . und zweiten Platte (6,19) im Umgebungsbereich der Lappen (27) eine zweite Aushöhlung gebildet werden, die den Flüssigkeitsdurchgang (28) definieren, daß in der inneren Umfangsflache des AbstandsStückes (22) ein erster Kanal (22a)

ausgeschnitten ist, der mit der Eintrittsöffnung (20) der ersten Platte (19) zusammenarbeitet, daß in der inneren Umfangsflache des Abstandsstückes (22) ein zweiter Kanal (22b) ausgeschnitten ist, der mit der Austrittsöffnung (23) der zweiten Platte (6) zusammenarbeitet, und daß zwischen dem ersten und zweiten Kanal (22a,22b) ein Trennbereich (28a) zum Trennen der Pumpenkammer vorgesehen ist.
3. Elektrisch angetriebene Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (24) einen Außendurchmesser (D) von 25 = D = 55 mm aufweist, daß die Breite (a) der ersten Aushöhlung (27a) der Lappen (27) 1,2 = a 2,5 mm beträgt, daß die Lappen (27) eine Dicke (b) von b = 0,7 mm aufweisen, daß der Abstand (c) zwischen äußerer Umfangsflache der Pumpenkammer und der Spitze der Lappen (27) in dem Trennbereich (28a)c ^ 0,1 mm beträgt, daß die Querschnittsfläche (S) des Flüssigkeitsdurchganges (28) außer in dem Trennbereich (28a) festgelegt ist zu 5 = S ^ 15 mm

daß die Höhe (d) des Flüssigkeitsdurchganges

(28) im Schnitt 2,8 = d = 4,5 mm beträgt, daß das Verhältnis £/e) der Höhe (d) zum Abstand (e) zwischen der Seitenfläche des Flüssigkeitsdurchganges (28) und der äußeren der Seiten- fläche gegenüberliegenden Kante der Lappen fest-■ gelegt ist zu 0,5 = d/e = 2 und daß die Summe f + f_ der Abstände f^ und ±₂ zwischen dem Flügelrad (24) und der jeweiligen Seitenwand der ersten und zweiten Platte f^ + f₂ = 0,07 mm beträgt.