DE4022467A1 - Foerderaggregat, insbesondere zur foerderung von kraftstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Förderaggregat, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer mit dieser gekup­ pelten Pumpeneinheit, die aus einem ersten Gehäuseteil mit einem ersten ringsektorförmigen, in eine axiale Einlaßöffnung mündenden Förderkanal und einem zweiten Gehäuseteil mit einem zweiten ringsektorförmigen, in eine axiale Auslaßöffnung mündenden Förderkanal glei­ chen Durchmessers wie der erste und einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Antriebswelle des Antriebs­ motors besteht sowie aus einem mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden, zwischen den beiden Ge­ häuseteilen angeordneten Pumpenrad mit einer Vielzahl von zahnartigen, im Umfangsbereich angeordneten Schau­ feln, die mit den kreisringförmigen Förderkanälen zu­ sammenwirken.

Es sind bereits Förderaggregate dieser Gattung be­ kannt, bei denen die beiden Gehäuseteile und das Pum­ penrad der Pumpeneinheit aus Aluminium bestehen. Die Teile werden im Metall-Spritzguß-Verfahren hergestellt und anschließend eloxiert oder hartcoatiert, was die Teile sehr stark verteuert. Diese bekannten Förderag­ gregate werden im Kraftfahrzeug zur Benzineinspritzung verwendet, wo ein Nenndruck in der Größenordnung von 1,5 bar benötigt wird. Dieser Nenndruck läßt sich unter Berücksichtigung eines möglichst hohen Wirkungs­ grades nur dann erzielen, wenn die Axialspalte zwi­ schen dem Pumpenrad und den Gehäuseteilen möglichst klein sind. Angestrebt sind Axialspalte von insgesamt 3/100 mm. Aus diesem Grunde lassen sich derartige Pum­ peneinheiten auch nicht aus thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen herstellen, da diese Kunststoffe in Verbindung mit Kraftstoff zum Aufquel­ len neigen und mithin bereits nach wenigen Stunden das aufgequollene Pumpenrad zwischen den Gehäuseteilen blockieren würden. Zur Herstellung dieser Teile hat sich daher Aluminium durchgesetzt, das im Spritzguß­ verfahren verarbeitet werden kann. Nachteilig und stark verteuernd sind jedoch, wie bereits erwähnt, die bei diesem Material unumgänglichen Nachbearbeitungs­ maßnahmen.

Der Wirkungsgrad der Pumpeneinheit hängt des weiteren entscheidend vom Verlauf der Ringkanäle und deren Oberflächenrauhigkeit ab. Je geringer letztere ist, desto höher ist der Wirkungsgrad. Durch Verwendung von Aluminium lassen sich sehr geringe Oberflächenrauhig­ keiten erreichen, so daß auch aus diesem Grunde an der Verwendung von Aluminium bisher festgehalten wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Pumpen der eingangs beschriebenen Gattung hinsichtlich ihrer Lei­ stungsfähigkeit zu verbessern und sie darüber hinaus so zu gestalten, daß sie mit einem möglichst geringen Aufwand herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Gehäuseteile und das Pumpenrad der Pumpen­ einheit jeweils als Guß- oder Preßteil aus einer Graphit-Kunststoff-Mischung ausgebildet sind und daß die einander berührenden Stirnflächen des Pumpenrades und der beiden Gehäuseteile aufgerauht sind.

Es hat sich gezeigt, daß Teile aus einer Graphit- Kunststoff-Mischung im Kraftstoff keinem meßbaren Quellen unterworfen sind, so daß sie sich, nachdem auch ihre Festigkeit in brauchbaren Grenzen liegt, zur Herstellung von Komponenten eignen, die mit Vergaser­ kraftstoffen in Berührung kommen. Als besonders vor­ teilhaft haben sich Mischungen aus 60 bis 80 Prozent Graphit und einem Restanteil von Phenolharz erwiesen.

Beim Herstellen von Komponenten aus Graphit-Kunst­ stoff-Mischungen im Guß- oder Preßverfahren ergeben sich sehr glatte Oberflächen, deren Rauhtiefe bei ent­ sprechender Herstellung der Formwerkzeuge vorzugsweise bei R_z 1 liegt. Es lassen sich somit Förderkanäle herstellen, deren Oberfläche spiegelglatt oder, anders ausgedrückt, eine äußerst geringe Rauhtiefe haben. Die Oberflächen der so hergestellten Teile sind anderer­ seits jedoch so glatt, daß ein Festfressen des Pumpen­ rades an den Gehäuseteilen spätestens beim Fördern heißen Kraftstoffs auftritt. Um dies zu verhindern werden die einander berührenden Stirnflächen des Pum­ penrades und der beiden Gehäuseteilen aufgerauht und zwar in vorteilhafterweise bis zu einer Rauhtiefe zwi­ schen R_z 3 und R_z 20.

Durch diese sich gegenseitig stützenden und fortbil­ denden Maßnahmen und Merkmale wird somit eine Pumpen­ einheit geschaffen, die nicht nur mit äußerst geringem Aufwand sondern auch mit sehr engen Toleranzen her­ stellbar ist, so daß auch der erwünschte hohe Wir­ kungsgrad erzielt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß eine Optimierung des Wirkungsgrades dann erreicht wird, wenn die Rauhtiefe für die angerauhten Stirnflä­ chen des Pumpenrades und der Gehäuseteile in der Größenordnung von R_z 10 liegt.

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

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Pumpenein­ heit des Förderaggregats,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Pumpeneinheit nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine auseinandergezogene Schnittdar­ stellung der Pumpeneinheit nach Fig. 1.

Die Pumpeneinheit besteht aus einem ersten, deckel­ artigen Gehäuseteil 1, einem zweiten, napfförmig aus­ gebildeten Gehäuseteil 2 und einem Pumpenrad 3, das in dem durch die beiden Gehäuseteile gebildeten Hohlraum drehbar gelagert ist. Die drehbare Lagerung erfolgt durch eine an das Pumpenrad 3 angeformte Buchse 4, die in einer entsprechenden Ausnehmung 5 im Gehäuse­ teil radial geführt ist. Auf dem Innenumfang der Buch­ se 4 sind axiale Zähne 6 angeformt, die in entspre­ chende Ausnehmungen eines auf der nicht dargestellten Antriebswelle des Antriebsmotors sitzenden Gegenstücks eingreifen, so daß die Antriebswelle und das Pumpenrad 3 über diese zahnartige Kupplung miteinander in Wirk­ verbindung stehen. Die Antriebswelle des Antriebsmo­ tors ist des weiteren in einer zentral angeordneten Laufbuchse 7 des Gehäuseteils 1 geführt.

Das Gehäuseteil 1 weist des weiteren eine im wesentli­ chen axial verlaufende Einlaßöffnung 8 auf, die in einen ringsektorförmig verlaufenden Förderkanal 9 mün­ det. Dieser Förderkanal 9 bildet mit dem ringsektor­ förmig verlaufenden Förderkanal 10 im Gehäuseteil 2 einen schlauchartigen Förderraum, in dem der Kraft­ stoff von der Einlaßöffnung 8 mittels des Laufrades zur Auslaßöffnung 11 transportiert wird, die in das Gehäuseteil 2 eingeformt ist und in den Förderkanal 10 mündet.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Pumpenrad in Form eines Peripheralrades ausgebildet. Es ist mit einer vielzahl von zahnartigen Schaufeln 12 versehen, die durch axiale Ausnehmungen aus den beiden Stirnbereichen des Pumpenrades gebildet sind. Die Schaufeln auf der einen Stirnfläche sind gegenüber denjenigen auf der anderen Stirnfläche um den halben Abstand zweier benachbarter Schaufeln ver­ setzt angeordnet. Bei Drehung des Pumpenrades 3 ergibt sich damit eine spiralförmig sich vorwärtsbewegende Fluidströmung in den Förderkanälen 9 und 10.

Je geringer nun die Rauhtiefe der Wandflächen der För­ derkanäle 9 und 10 und der Schaufeln 12 ist, desto weniger Reibung tritt zwischen diesen Wänden und der Flüssigkeitsspirale auf. Folglich geht in die Pump­ leistung die Rauhtiefe dieser Wände direkt ein. Ent­ sprechendes gilt für die Luftspalte zwischen dem Ge­ häuseteil 1 und dem Pumpenrad 3 einerseits und dem Pumpenrad 3 und dem Gehäuseteil 2 andererseits. Je geringer diese Luftspalten sind, desto besser der Wirkungsgrad.

Die Gehäuseteile 1 und 2 und das Pumpenrad 3 bestehen aus Kunstkohle - gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form aus einer Mischung aus 60 bis 80 Prozent Graphit und einem Restanteil Phenolharz - und weisen nach ihrer Herstellung in einem Spritzguß- oder Spritzpreß­ verfahren eine spiegelglatte Oberfläche auf, die, so­ fern die Spritzgußwerkzeuge exakt genug hergestellt sind, eine Rauhtiefe von R_z 1 haben können. Diese ge­ ringe Rauhtiefe, die sich in hervorragender Weise für die Kanäle 9 und 10 und die Schaufelwände 12 eignet, würde dazu führen, daß das Pumpenrad 3 sich an den Gehäuseteilen 1 und 2 festfressen würde, wenn die drei Teile unter einem Axialdruck stehen. Um dies zu ver­ hindern, werden die Stirnflächen des Pumpenrades 3 sowie die diesem zugewandten Stirnflächen der Gehäuse­ teile 1 und 2 spanabhebend bearbeitet, dergestalt, daß diese Flächen eine Rauhtiefe von R_z 10 aufweisen.

Durch diesen Aufrauhungsvorgang wird die äußerste Phenolharzschicht zerstört und die darunterliegende Graphitstruktur freigelegt, die nunmehr gleichzeitig als Gleit- und Schmiermittel dienen kann. Dies ist ein besonderer vorteil der erfindungsgemäßen Pumpenein­ heit.

Claims (6)

1. Förderaggregat insbesondere zum Fördern von Kraft­ stoff mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer mit dieser gekuppelten Pumpeneinheit, die aus einem ersten Gehäuseteil mit einem ersten ringsek­ torförmigen, in eine axiale Einlaßöffnung mündenden Förderkanal und einem zweiten Gehäuseteil mit einem zweiten ringsektorförmigen, in eine axiale Auslaß­ öffnung mündenden Förderkanal gleichen Durchmessers wie der erste und einer zentralen Durchtrittsöff­ nung für die Antriebswelle des Antriebsmotors be­ steht sowie aus einem mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden, zwischen den beiden Ge­ häuseteilen angeordneten Pumpenrad mit einer viel­ zahl von zahnartigen, im Umfangsbereich angeordne­ ten Schaufeln, die mit den kreisringförmigen För­ derkanälen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (1, 2) und das Pumpen­ rad (3) jeweils als Guß- oder Preßteil aus einer Graphit-Kunststoff-Mischung ausgebildet sind und daß die einander berührenden Stirnflächen des Pum­ penrades (3) und der beiden Gehäuseteile (1, 2) aufgerauht sind.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rauhtiefe der aufgerauhten Flä­ chen zwischen R_z 3 und R_z 20 liegt.

3. Förderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rauhtiefe in der Größenordnung von R_z 10 liegt.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der nicht aufgerauhten Flächen in der Größenordnung von R_z 1 liegt.

5. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Graphit-Kunststoff- Mischung eine Mischung aus 60-80% Graphit und einem Restanteil Phenolharz vorgesehen ist.

6. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad in Form eines Peripheralrades ausgebildet ist.