DE4039712C2 - Peripheralpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Peripheralpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Peripheralpumpe wird insbesondere als Brennstoffpumpe zum Pumpen eines flüssigen Brennstoffs vom Brennstofftank in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs benutzt.

Aus der US-PS 45 91 311 und der JP 60-79193 A ist jeweils eine gattungsgemäße Peripheralpumpe bekannt, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist.

In diesen Figuren ist ein Pumpengehäuse 1 dargestellt, das einen Gehäusekörper 2 und einen Deckel 3 umfaßt. Im Pumpengehäuse 1 ist ein Flügelrad 4 mit am Umfang angeordneten Schaufeln 5 aufgenommen. Das Flügelrad 4 ist auf einer zentralen Welle 6 befestigt und rotiert um die Mittellinie des Pumpengehäuses 1.

Im Pumpengehäuse 1 ist ein bogenförmiger länglicher Pumpenkanal 7 mit einem Saugeinlaß 8 und einer Auslaßöffnung 9 an seinen Enden ausgebildet, der sich längs des äußeren Umfangs des Flügelrades 4 erstreckt und die Schaufeln 5 des Flügelrades 4 aufnimmt.

Der stromaufwärts gelegene Abschnitt des Pumpenkanals 7, der auf der Seite des Saugeinlasses 8 liegt, ist als erweiterter Pumpenkanalabschnitt 7a ausgebildet, der einen größeren Querschnitt als der übrige Pumpenkanal aufweist und in dem demzufolge der Innendruck niedriger ist als im übrigen Pumpenkanal. An dem Ende, an dem sich der Querschnitt verringert, weist der erweiterte Pumpenkanalabschnitt 7a eine Stufe 7b auf. Mit anderen Worten ist der zwischen der Stufe 7b und der Auslaßöffnung 9 verbleibende Abschnitt des Pumpenkanals 7 im Querschnitt kleiner als der erweiterte Pumpenkanalabschnitt 7a und demzufolge ist in diesem verbleibenden Abschnitt der innere Druck höher. Im erweiterten Pumpenkanalabschnitt 7a ist nahe der Stufe 7b ein kleines Gasentlüftungsloch 14 ausgebildet, über das der Pumpenkanal mit der Außenseite des Pumpengehäuses 1 in Verbindung steht.

Die zentrale Welle 6 des Flügelrades 4 ist die Umlaufwelle des Rotors 16 eines elektrischen Motors 15 und sie ist an beiden Enden in Lagern 17 und 18 drehbar gelagert.

In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 19 einen Endverschluß, der ein Rückschlagventil 22 und einen Flüssigkeitsauslaß 23 aufweist und eine Hülse 24 abstützt. Das Pumpengehäuse 1 ist über ein Joch 20 des Motors 15 mit dem Endverschluß 19 verbunden. Im Joch 20 ist der Motor 16 aufgenommen und bildet zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Endverschluß 19 eine Flüssigkeitskammer 21, um eine Flüssigkeit, wie z. B. einen flüssigen Brennstoff, der aus der Auslaßöffnung 9 ausfließt, zu speichern. An der Innenwand des Jochs sind Permanentmagneten 25 angebracht, die als Stator dienen. Die Flüssigkeitskammer 21 ist mit dem Flüssigkeitsauslaß 23 über das Rückschlagventil 22 verbunden, das im Endverschluß 19 vorgesehen ist. Die Hülse 24 stützt Bürsten 27 ab, die in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator 26 des Rotors 16 gehalten werden.

Es wird nun die Wirkungsweise einer derartigen Peripheralpumpe beschrieben.

Wenn das Flügelrad 4 in Fig. 5 durch den elektrischen Motor 15 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wird eine Flüssigkeit, wie z. B. ein flüssiger Brennstoff, durch den Saugeinlaß 8 in den Pumpenkanal 7 eingesaugt. Der Druck dieser angesaugten Flüssigkeit wird infolge der Förderwirkung, die durch die mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Schaufeln des Flügelrades auftritt, erhöht, so daß die Flüssigkeit in Fig. 5 im Uhrzeigersinn fließt und durch die Auslaßöffnung 9 in die Flüssigkeitskammer 21 austritt. Wenn die Schaufeln des Flügelrades mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen, wird diese teilweise verdampft, so daß sich in der Flüssigkeit Blasen bilden. Es besteht die Möglichkeit, daß diese Blasen ebenfalls in die Flüssigkeitskammer 21 fließen. Wenn die Blasen dann über die Flüssigkeitskammer 21 in den Verbrennungsmotor gelangen, entstehen zahlreiche Schwierigkeiten. Daher ist im erweiterten Pumpenkanalabschnitt 7a nahe der Stufe 7b das Gasentlüftungsloch 14 ausgebildet, um die Blasen zum Pumpengehäuse 1 abzuleiten.

Wenn bei einer Peripheralpumpe, die als Brennstoffpumpe verwendet wird, diese durch Verdampfung des Brennstoffs gebildeten Blasen im Pumpenkanal verbleiben, behindern sie den Flüssigkeitsfluß, und die Wirksamkeit des Pumpvorgangs wird erheblich herabgesetzt. Damit die Blasen zur Außenseite des Pumpengehäuses entweichen können, ist das zuvor beschriebene Gasentlüftungsloch vorgesehen. Da aber das Gasentlüftungsloch als sehr kleines Loch im Boden des Pumpenkanals ausgebildet ist, ergeben sich die folgenden Probleme. Wenn durch den Kontakt der Schaufeln des Flügelrades mit der Flüssigkeit, wie z. B. dem Brennstoff, Blasen ausgebildet werden, fließen diese Blasen unter den wirkenden Zentrifugalkräften aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Dichte der Blasen und der Flüssigkeit an der Innenumfangsseite des Pumpenkanals entlang. Um die Blasen aus dem Pumpengehäuse abzuleiten, ist es notwendig, eine große Menge von im wesentlichen blasenfreier Flüssigkeit, die nahe des Bodens des Pumpenkanals vorhanden ist, mit aus dem Pumpengehäuse abzuleiten. Da das Gasentlüftungsloch klein ist, entsteht ein hoher Fließwiderstand, wenn die Blasen zusammen mit der Flüssigkeit durch das Loch fließen.

Bei herkömmlichen Peripheralpumpen kann es also bei starker Verdampfung des Brennstoffs passieren, daß die Blasen nicht in ausreichendem Maße aus dem Pumpengehäuse hinausbefördert werden können. Dieses Problem besteht auch bei den Peripheralpumpen, wie sie aus den Druckschriften US-PS 48 44 621, US-PS 42 05 947, US-PS 47 93 766 und US-PS 45 38 958 bekannt sind.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, bei einer Peripheralpumpe die Abführung der Gasblasen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Peripheralpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Peripheralpumpe werden die Blasen, die in der Flüssigkeit im Pumpenkanal durch Verdampfung gebildet werden und die längs des Innenumfangs des Pumpenkanals nahe am Flügelrad fließen, folgendermaßen abgeführt: Die Blasen werden sowohl durch den statischen Druck, der im Pumpenkanal durch das Pumpen entsteht, als auch durch den dynamischen Druck des im Pumpenkanal vorhandenen Wirbels in den pumpenkanalseitigen Abschnitt des Entlüftungskanals eingeleitet, wobei die Blasen im wesentlichen von der Flüssigkeit getrennt vorliegen. Die Blasen werden dann über das sich an den pumpenkanalseitigen Abschnitt anschließende Durchgangsloch mit größerem Querschnitt abgeführt, in dem praktisch kein Fließwiderstand herrscht. Auf diese Weise werden die Blasen, die im Pumpenkanal gebildet werden, mit hoher Wirksamkeit aus dem Pumpengehäuse entfernt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Peripheralpumpe im Längsschnitt;

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im Querschnitt längs der Linie II-II;

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im vergrößerten Längsschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine herkömmliche Peripheralpumpe im Längsschnitt; und

Fig. 5 die Peripheralpumpe gemäß Fig. 4 im Querschnitt längs der Linie IV-IV.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Pumpengehäuse 1, das einen Gehäusekörper 2 und einen Deckel 3 umfaßt. Das Pumpengehäuse 1 nimmt ein Flügelrad 4 mit an dessen Umfang angeordneten Schaufeln 5 auf. Das Flügelrad 4 ist auf einer zentralen Welle 6 angebracht und läuft um die Mittellinie des Pumpengehäuses 1 um.

Im Pumpengehäuse 1 ist ein gebogener länglicher Pumpenkanal 7 mit einem Saugeinlaß 8 und einer Auslaßöffnung 9 an beiden Enden ausgebildet, der sich längs des äußeren Umfangs des Flügelrades 4 erstreckt und die Schaufeln 5 des Flügelrades 4 aufnimmt. Der Deckel 3 des Pumpengehäuses 1 weist gemäß Fig. 3 einen Entlüftungskanal 11 und ein Durchgangsloch 12 mit einem gegenüber dem Entlüftungskanal 11 viel größeren Querschnitt auf. Der Entlüftungskanal öffnet sich an der inneren Umfangswand des Pumpenkanals 7 nahe dem Flügelrad 4 in einem pumpenkanalseitigen Abschnitt 11 radial nach innen und ist über das Durchgangsloch 12 mit der Außenseite des Pumpengehäuses 1 verbunden. Der pumpenkanalseitige Abschnitt 11 des Entlüftungskanals ist vom Boden 10 des Pumpenkanals 7 durch einen Stufenabschnitt 10a abgesetzt.

Die Querschnittsabmessungen des pumpenkanalseitigen Abschnitts 11 und des Durchgangslochs 12 des Entlüftungskanals hängen von der Kapazität der Pumpe ab. Bei einem normalen Fahrzeug ist der pumpenkanalseitige Abschnitt 11 im Querschnitt rechteckig und z. B. 4 mm breit und 0,2 mm hoch und das Durchgangsloch 12 hat einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von z. B. 2,5 mm.

Die übrigen Komponenten der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Peripheralpumpe entsprechen den jeweiligen Komponenten der in den Fig. 4 und 5 gezeigten herkömmlichen Peripheralpumpe und sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Beschreibung der herkömmlichen Peripheralpumpe in der Beschreibungseinleitung verwiesen wird.

Wenn bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Peripheralpumpe das Flügelrad 4 gemäß Fig. 2 vom Motor 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird eine Flüssigkeit, wie z. B. ein flüssiger Brennstoff, über den Saugeinlaß 8 in den Pumpenkanal 7 eingesaugt. Die so eingesaugte Flüssigkeit fließt in Fig. 2 im Uhrzeigersinn und gelangt schließlich durch die Auslaßöffnung 9 in die Flüssigkeitskammer 21. Während dieses Pumpvorgangs berühren die Schaufeln 5 des Flügelrades 4 die Flüssigkeit im Pumpenkanal 7, wobei sich durch Verdampfung in der Flüssigkeit Blasen bilden. Diese Blasen unterscheiden sich von der Flüssigkeit in bezug auf ihre spezifische Dichte und somit in bezug auf die wirkenden Zentrifugalkräfte. Während die Blasen zusammen mit der Flüssigkeit fließen, sammeln sie sich längs des Innenumfangs des Pumpenkanals 7 nahe dem Flügelrad 4. Das bedeutet, daß sie in derselben Richtung fließen wie die Umlaufrichtung des Flügelrades 4. Wenn die Blasen zum pumpenkanalseitigen Abschnitt 11 des Entlüftungskanals gelangen, der sich radial nach innen im wesentlichen in Richtung der Wirbel 13 im Pumpenkanal 7 erstreckt, wirken sowohl der statische Druck, der im Pumpenkanal 7 durch den Pumpvorgang erzeugt wird, als auch der dynamische Druck des Wirbels 13, der im Pumpenkanal 7 durch das Flügelrad 4 erzeugt wird, auf die nahe dem Flügelrad 4 angesammelten Blasen. Dadurch werden diese Blasen in den pumpenkanalseitigen Abschnitt 11 des Entlüftungskanals eingeleitet, wobei die Blasen im wesentlichen von der Flüssigkeit getrennt vorliegen, die nahe dem Boden 10 des Pumpenkanals 7 vorhanden ist. Auf diese Weise werden die Blasen über den pumpenkanalseitigen Abschnitt 11 und das Durchgangsloch 12 des Entlüftungskanals aus dem Pumpengehäuse hinausbefördert. Da das Durchgangsloch 12 im Querschnitt viel größer ist als der pumpenkanalseitige Abschnitt 11, entsteht dabei praktisch kein Fließwiderstand.

Die durch teilweise Verdampfung der Flüssigkeit im Pumpenkanal 7 gebildeten Blasen werden also aus dem Pumpengehäuse 1 über den pumpenkanalseitigen Abschnitt 11 und das Durchgangsloch 12 durch den statischen und den dynamischen Druck im Pumpenkanal 7 ausgetrieben. Dabei sind die Blasen im wesentlichen von der Flüssigkeit getrennt. Die im Pumpenkanal gebildeten Blasen werden also sicher und mit hoher Wirksamkeit abgeführt. Somit wird vermieden, daß durch im Pumpenkanal verbleibende Blasen die Leistungsfähigkeit der Peripheralpumpe herabgesetzt wird.

Claims (1)

1. Peripheralpumpe

   • - mit einem Flügelrad (4),
   • - mit einem Pumpenkanal (7) und
   • - mit einem Entlüftungskanal, der an der inneren Wand des Pumpenkanals (7) angeordnet ist und mit der Außenseite der Pumpe in Verbindung steht,
     dadurch gekennzeichnet,
   • - daß der Entlüftungskanal einen pumpenkanalseitigen Abschnitt (11) aufweist, der nahe dem Flügelrad (4) beginnt und sich radial nach innen im wesentlichen in Richtung der Wirbel (13) im Pumpenkanal (7) erstreckt und
   • - daß sich an den pumpenkanalseitigen Abschnitt (11) zur Verbindung mit der Außenseite ein Durchgangsloch (12) mit größerem Querschnitt anschließt.