DE4021500A1 - Foerderaggregat, insbesondere zum foerdern von kraftstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Förderaggregat, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer mit diesem gekup­ pelten Pumpeneinheit, die aus einer mit einer Einlaß­ öffnung versehenen Grundplatte, einer daran anliegen­ den Zwischenplatte mit einer Ausnehmung, in der die umlaufenden, aus einem Sintermetall bestehenden Pum­ penteile, insbesondere ein Gerotor, drehbar gelagert sind, und einem auf der Zwischenplatte aufliegenden Deckel mit einer Auslaßöffnung und einer Durchtritts­ öffnung für die Welle des Antriebsmotors.

Es sind bereits Förderaggregate dieser Gattung be­ kannt, bei denen die Grundplatte, die Zwischenplatte und der Deckel aus einem Sinterstahl bestehen. Die in der Ausnehmung der Zwischenplatte drehbar angeordneten umlaufenden Pumpenteile - es kann sich hierbei um eine Vielzahl von Rollen handeln, wenn die Pumpeneinheit als Rollenzeilenpumpe ausgebildet ist, oder um ein Zahnradpaar, das ein innenverzahntes und ein außenver­ zahntes Zahnrad umfaßt, eine sogenannte Innenzahnrad­ pumpe, oder aber auch um zwei außen verzahnte Zahnrä­ der einer üblichen Zahnradpumpe - bestehen ebenfalls aus Sinterstahl. Um den Verschleiß zwischen den dre­ henden Pumpenteilen und den feststehenden Pumpenteilen gering zu halten werden die Grundplatte, die Zwischen­ platte und der Deckel einer oxydierenden Dampfbehand­ lung unterworfen, wodurch sich auf diesen Teilen eine harte Oxydhaut bildet, durch die der Verschleiß zwi­ schen den verschiedenen Pumpenteilen wesentlich ver­ ringert wird.

Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Pumpe zu er­ reichen, werden kleinstmögliche Axialspalte zwischen den drehenden Pumpenteilen und dem Deckel bzw. der Grundplatte angestrebt. Durch entsprechende Behandlung der Sintermetallteile lassen sich zwar Unebenheiten bis zu 5 m erreichen. Aufgrund der erforderlichen Dampfbehandlung entstehen jedoch in dem so bearbeite­ ten Material Verwerfungen, die in der Größenordnung von 8-10 µm liegen. Da die durch die Dampfbehandlung entstehende Oxydschicht nur ca. 5-6 µm dick ist, kann auch durch eine Nachbearbeitung der der Dampfbehand­ lung unterworfenen Teile nur eine geringfügige Verbes­ serung der Unebenheiten erzielt werden.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Pumpen besteht darin, daß sich der Wirkungsgrad aufgrund des auch bei einer Materialpaarung von Sinterstahl und Sinterstahl­ oxyd entstehenden Verschleißes mit zunehmender Lebens­ dauer verschlechtert.

Diese Schwierigkeiten und Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Förderaggregat mit einer Pumpeneinheit zu schaffen, die einen möglichst hohen Wirkungsgrad hat, der sich auch während der Lebensdauer des Förder­ aggregats, wenn überhaupt, nur in engen Grenzen ver­ schlechtert. Darüber hinaus soll die Erhöhung des Wirkungsgrades mit möglichst wenig Aufwand einherge­ hen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Förderaggregat der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß zumindest die Grundplatte und der Deckel aus einem keramischen Material bestehen und daß die Grundplatte und der Deckel jeweils auf ihre der Zwischenplatte zugewandten Stirnseite zumindest im Be­ reich der umlaufenden Pumpenteile mit geschliffenen Oberflächen versehen sind.

Durch die Verwendung keramischen Materials für die Grundplatte und den Deckel und die Ausbildung der der Zwischenplatte zugewandten Stirnseite dieser Teile mit einer geschliffenen Oberfläche lassen sich Unebenhei­ ten von weniger als 1 µm erreichen und damit äußerst geringe axiale Luftspalte bei entsprechendem Aufbau der Pumpeneinheit. Eine Nachbehandlung der Grundplatte und des Deckels ist nicht erforderlich, so daß die Ge­ fahr einer Verschlechterung der geschliffenen Oberflä­ chen durch Verwerfungen ausgeschlossen ist. Da das ke­ ramische Material wesentlich härter als dasjenige Material ist, aus dem die beweglichen Pumpenteile her­ gestellt sind, ist der Verschleiß der Pumpeneinheit geringer als derjenige der bekannten Förderaggregate und damit erreicht die erfindungsgemäße Pumpeneinheit eine vergleichsweise hohe Lebensdauer.

Die erfindungsgemäße Materialpaarung und Ausbildung der Stirnseiten der Grundplatte und des Deckels führen darüber hinaus zu besseren Heißlaufeigenschaften der Pumpe. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß, wie bereits erwähnt, die Axialspalte besonders klein realisiert werden können und somit im heißen Kraftstoff vorhandene Dampfblasen sich dort nicht festsetzen, vielmehr durch die beweglichen Pumpenteile aus dem Pumpenraum transportiert werden können.

Die gewünschte glatte Oberfläche der relevanten Stirnseiten der Grundplatte und des Deckels kann durch Schleifen, Läppen oder Honen dieser Stirnseiten erhal­ ten werden. Wenn also im weiteren von geschliffenen Oberflächen die Rede ist, so sind im Sinne dieser Er­ findung auch gehonte oder geläppte Oberflächen bzw. Oberflächen mit einer Unebenheit kleiner 1 µm zu ver­ stehen.

Als keramisches Material wird am zweckmäßigsten Oxyd­ keramik, insbesondere Metalloxydkeramik Verwendung finden, wiewohl auch andere Keramiken wie z. B. Sili­ ciumoxydkeramik und dergleichen benutzt werden können, sofern sie nur die für den vorliegenden Einsatzzweck erforderliche mechanische Festigkeit aufweisen und mit einer geschliffenen Oberfläche mit einer Unebenheit kleiner 1 µm versehen werden können.

Da für den vorliegenden Zweck geeignetes keramisches Material wesentlich billiger ist als der bei den be­ kannten Pumpeneinheiten verwendete bearbeitete Sinter­ stahl, läßt sich die erfindungsgemäße Pumpeneinheit allein schon aus diesem Grunde mit geringerem Aufwand herstellen als die bekannten Pumpen. Dieser Aufwand kann des weiteren dadurch verringert werden, daß auch die Zwischenplatte aus keramischem Material herge­ stellt wird. Hierbei ist allerdings von Nachteil, daß die Radialabmessungen der Pumpeneinheit größer gewählt werden müssen als bei einer Zwischenplatte aus gesin­ tertem Material, da sich sonst die mechanischen Eigen­ schaften der Pumpeneinheit verschlechtern.

Die Verwendung einer Zwischenplatte aus keramischem Material bringt andererseits den Vorteil mit sich, daß die Heißlaufeigenschaften der Pumpeneinheit weiter verbessert werden, was darauf zurückzuführen ist, daß die Keramik einen kleineren linearen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten als Sinterstahl aufweist. So haben Kera­ miken üblicherweise einen Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen 6 und 8 × 10^-6 1/°C, während Sinterstahl ei­ nen solchen von etwa 12 × 10^-6 1/°C hat. Bei Erwärmung der Pumpeneinheit dehnt sich also der Sinterstahl stärker aus als die keramische Zwischenplatte, so daß mit zunehmender Erwärmung der Pumpeneinheit die Axial­ spalte zwischen den sich bewegenden Pumpenteilen und der Grundplatte bzw. dem Deckel immer kleiner werden. Dieser Effekt kann im übrigen in verstärktem Umfange durch Verwendung einer Zwischenplatte aus Hartkohle oder Kunstkohle genutzt werden, deren linearer Wärme­ ausdehnungskoeffizient zwischen 4 bis 6 × 10^-6 1/°C liegt. Bei Kunstkohlen handelt es sich im wesentlichen um eine Mischung aus Kunststoff oder Kunstharz und Graphit, die zusammengesintert ist, bei Hartkohle im wesentlichen um gepreßten und gebrannten Graphit.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Pumpeneinheit,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Pumpeneinheit ge­ mäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Zwischenplatte mit einem Gerotor der Pumpeneinheit ge­ mäß Fig. 1.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, besteht die Pumpeneinheit aus einer Grundplatte 1, einer Zwischen­ platte 2 und einem Deckel 3, die mittels vier Schrau­ ben 4 und dazugehöriger Muttern 5 zusammengehalten sind.

Die Grundplatte 1 ist mit einer sichelförmigen Einlaß­ öffnung 6 für das zu fördernde Medium, d. h. für den zu fördernden Kraftstoff, versehen sowie mit einer Füh­ rungsbuchse 7, deren Innenbohrung 8 zur Aufnahme der Antriebswelle des nicht dargestellten elektrischen An­ triebsmotors dient und deren nach innen ragender Fort­ satz 9 zur Lagerung des Außenzahnrades 10 des Gero­ tors 11 ausgebildet ist.

Der Deckel 3 ist mit einer Durchtrittsöffnung 12 für die Antriebswelle mit einer Auslaßöffnung 13 für das zu fördernde Medium versehen.

Der Deckel 3 und die Grundplatte 1 bestehen jeweils aus Aluminiumoxydkeramik. Die der Zwischenplatte 2 zugewandten Stirnseiten der Grundplatte 1 und des Deckels 3 sind spiegelglatt bearbeitet.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ent­ hält die Zwischenplatte 2 eine kreisförmige Ausneh­ mung 14, die um einen Betrag a exzentrisch zur Mitten­ achse 15 der Pumpeneinheit angeordnet ist. In der Aus­ nehmung 14 ist der Gerotor 11 gelagert, der aus einem Innenzahnrad 16 und dem zentrisch gelagerten Außenzahnrad 10 besteht. Innenzahnrad 16 und Außen­ zahnrad 10 unterscheiden sich um einen Zahn. Beide Zahnräder 10 und 16 sind aus Sintermetall, beispiels­ weise Sint D 30, hergestellt.

Das Außenzahnrad 10 ist auf seiner dem Deckel 3 zuge­ wandten Stirnseite mit axialen Zähnen 17 versehen, die in entsprechende Ausnehmungen eines auf der Antriebs­ welle des Antriebsmotors sitzenden Gegenstücks ange­ ordnet sind. Die beiden ineinandergreifenden Teile bilden also eine zahnartige Kupplung.

Wie bereits erwähnt, kann die Zwischenplatte 2 eben­ falls aus Sintermetall hergestellt sein. In diesem Falle ist zumindest die Innenfläche der kreisförmigen Ausnehmung dampfbehandelt, so daß sich dort ein hartes Sintermetalloxyd bildet, das den Verschleiß zwischen dem Innenzahnrad 16 und der Zwischenplatte 2 verrin­ gert.

Auf eine solche Dampfbehandlung kann verzichtet wer­ den, wenn die Zwischenplatte 2 aus Keramik hergestellt ist oder aus Hartkohle oder Kunstkohle. In diesen Fäl­ len sollte jedoch aus Festigkeitsgründen die Zwischen­ platte 2 radial vergrößert werden; andernfalls besteht die Gefahr eines Ausbrechens der Bohrungen 18, 19 oder 20.

Claims (6)

1. Förderaggregat, insbesondere zum Fördern von Kraft­ stoff mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer mit diesem gekuppelten Pumpeneinheit, die aus einer mit einer Einlaßöffnung versehenen Grundplat­ te, einer daran anliegenden Zwischenplatte mit einer Ausnehmung, in der die umlaufenden, aus einem Sintermetall bestehenden Pumpenteile, insbesondere ein Gerotor, drehbar gelagert sind, und einem auf der Zwischenplatte aufliegenden Deckel mit einer Auslaßöffnung und einer Durchtrittsöffnung für die Welle des Antriebsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Grundplatte (1) und der Deckel (3) aus keramischem Material bestehen und daß die Grundplatte (1) und der Deckel (3) jeweils auf ihrer der Zwischenplatte (2) zugewandten Stirnseite zumindest im Bereich der umlaufenden Pumpenteile (10, 16) mit geschliffenen Oberflächen versehen sind.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als keramisches Material Oxydkeramik vorgesehen ist.

3. Förderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Metalloxydkeramik vorgesehen ist.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (2) aus keramischem Material besteht.

5. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (2) aus Hartkohle besteht.

6. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (2) aus Kunstkohle besteht.