WO1999047814A1 - Mehrstufige seitenkanalpumpe für kraftstoff für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO1999047814A1
WO1999047814A1 PCT/DE1999/000688 DE9900688W WO9947814A1 WO 1999047814 A1 WO1999047814 A1 WO 1999047814A1 DE 9900688 W DE9900688 W DE 9900688W WO 9947814 A1 WO9947814 A1 WO 9947814A1
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WO
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stage
side channel
channel pump
fuel
pump
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/000688
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Dobler
Michael Huebel
Willi Strohl
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP99919070A priority patent/EP1019634A1/de
Priority to BR9904908-2A priority patent/BR9904908A/pt
Priority to US09/423,022 priority patent/US6179579B1/en
Publication of WO1999047814A1 publication Critical patent/WO1999047814A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir
    • F02M37/106—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir the pump being installed in a sub-tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0646—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • F04D5/003—Regenerative pumps of multistage type
    • F04D5/005—Regenerative pumps of multistage type the stages being radially offset

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage side channel pump for fuel for a motor vehicle of the type defined in the preamble of claim 1.
  • a fuel pump is known from WO 95/25885, which is accommodated as a side channel pump together with an electric motor in a housing.
  • the electric motor drives the side channel pump.
  • the electric motor has an armature winding attached to the shaft of the rotor of the fuel pump. This runs in a stator consisting of permanent magnet segments. Power is supplied to the rotor winding via a commutator seated on the rotor shaft and two current brushes resting radially on the commutator under spring pressure.
  • This single-stage fuel pump can be converted to a multi-stage fuel pump by arranging a further impeller on the rotor axis, as is also known in the prior art.
  • the multi-stage side channel pump for fuel according to the invention for a motor vehicle with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a multi-stage this side channel pump is achieved while reducing the number of impellers required.
  • First blade chambers of a preliminary stage as well as second blade chambers of a main stage are in - 2 -
  • a brushless DC motor is integrated with the impeller of the side channel pump.
  • the rotor is also the impeller. It may be necessary that the outer diameter of the impeller of the side channel pump increases. However, this opens up additional measures to improve the efficiency of the side channel pump.
  • a preferred radial channel guide in the inflow and outflow area of the main stage can be designed to be streamlined. In this way, it is possible to manufacture the side channel pump more compactly and with less manufacturing effort. Overall, this creates a very flat aggregate.
  • the side channel pump is designed as a two-stage two-side channel pump. This has features such as can be advantageously used in each case on a side channel pump for fuel for a motor vehicle according to claim 1.
  • the side channel pump has an impeller which has first and second vane chambers.
  • the first vane chambers are those of a preliminary stage
  • the second vane chambers are those of a main stage.
  • the second blade chambers are concentrically surrounded in the impeller by the first blade chambers.
  • the impeller is designed on two sides, an upper, first and a lower, second side of the impeller are each opened to form a side channel.
  • the impeller in turn is the rotor of the electric motor. This rotor is brushless. For this purpose, it has permanent magnet segments on an outer blade ring of the impeller. While the preliminary stage arranged closer to an axis of rotation of the impeller for - 3 -
  • the more distant main stage ensures the required system pressure on gasoline injection valves of an internal combustion engine.
  • the main stage has an intake tract that runs radially into the main stage. Fuel is drawn in from the tank installation pot via this intake tract. After the pressure builds up in the main stage, the fuel is passed radially outward from the main stage via a transition channel, the transition channel opening into a manifold. This manifold leads the fuel to the internal combustion engine.
  • the collecting pipe is preferably integrated in a pot rim of the side channel pump for fuel for a motor vehicle. In this way, the production can be considerably simplified due to the fewer components required.
  • the side channel pump has a check valve in a fuel line between the preliminary stage and the tank installation pot. This prevents that when the side channel pump is at a standstill, the tank installation pot previously filled with fuel by the preliminary stage is emptied again.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through part of a multi-stage side channel pump for fuel for a motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a top view of an intake cover from FIG. 1;
  • Fig. 3 is a plan view of an outlet cover from Fig. 1; - 4 -
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the side channel pump for fuel for a motor vehicle from FIG. 1 along a manifold;
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a multi-stage side channel pump for fuel for a motor vehicle in longitudinal section without a collecting pipe, but with an axial outflow;
  • FIG. 6 is a top view of an intake cover from FIG. 5;
  • FIG. 7 is a top view of an outlet cover from FIG. 5;
  • Fig. 8 shows a longitudinal section through a further multi-stage side channel pump.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a multi-stage side channel pump 1 for fuel for a motor vehicle.
  • This is also referred to below as side channel pump 1.
  • It is arranged in a tank installation pot 2, which in turn is located in a tank 3 of a motor vehicle.
  • fuel 4 is fed to a tank connection 5 via a fuel intake 6 in the size of a first fuel flow Qy S to a preliminary stage 7 of the side channel pump 1.
  • the first fuel flow Q vs ⁇ is indicated by an arrow.
  • the fuel intake 6 seals the tank installation pot 2 from the tank 3 at the tank connection 5.
  • the preliminary stage 7 sucks the fuel 4 directly from the tank 3.
  • the fuel intake feed 6 is also integrated in a suction cover 8 of the side channel pump 1.
  • the intake cover 8 and the fuel intake 6 are one piece.
  • the fuel intake 6 is designed in this side channel pump 1 so that there is a predominantly axial inflow of the first fuel flow Q ⁇ S m in the preliminary stage 7.
  • the intake cover 8 has an intake tract 9, via which a second fuel flow Q HSj to a main stage 10 of the side channel pump - 5 -
  • the second fuel flow Q HS> zu is sucked out of the tank installation pot 2, which is filled via the third fuel flow Qys , a m ⁇ fuel 4 emerging from the preliminary stage 7.
  • the 7 also has an axially extending fuel discharge 11, which is indicated by dashed lines in an outlet cover 12 of the side channel pump 1.
  • An axial outflow into the tank installation pot 2 results via the fuel discharge 11.
  • An impeller 13 with an axis of rotation is arranged between the outlet cover 12 and the suction cover 8. The axis of rotation is drawn in dash-dot lines.
  • the impeller 13 has a first, upper side 14 and an opposite second, lower side 15.
  • the side channel pump 1 shown is a two-side channel pump, which is why first vane chambers 16 of the preliminary stage 7 and second vane chambers 17 of the main stage 10 through the impeller 13 to the first side 14 and also to the second side 15 to the respective side channels 18 in the intake cover
  • the first vane chambers 16 are arranged concentrically on the inside about the axis of rotation, since a lower pressure is required to fill the tank installation pot 2 with fuel 4 than to generate and maintain a system pressure for a fuel engine injection.
  • An electric motor 19 is also accommodated in the side channel pump 1.
  • Permanent magnet segments 21 are attached to an outer circumference 20 of the impeller 13. Therefore, the impeller 13 serves as a rotor 22 of the electric motor 19.
  • armature winding packets 23 are arranged opposite the permanent magnet segments 21. These form the stator 24 of the electric motor 19.
  • the electric motor 19 is excited via suitable electric lines 25.
  • the intake tract 9 for the main stage 10 runs radially into the main stage 10 in the intake cover 8 as well as in the outlet cover 12 around the stator 24. This radial inflow enables flow losses to be avoided, in particular when flowing into the second vane chambers 17. Furthermore, the space requirement of the radially extending intake tract 9 is small, so that the side channel pump 1 can be built very flat.
  • FIG. 2 shows the intake cover 8 from FIG. 1.
  • the suction cover 8 the first Kraftstroffstrom ONs occurs, 6 to 18.1 and then to leave z u m the inner side channel 18.1 on the axially extending fuel intake lead to an inner side channel via the axially extending fuel discharge 11 again.
  • the second fuel flow Q g fj in the outer side channel 18.2 to subsequently pass a through a transition duct 26 of the main stage 10 out radially outward enters to the intake section.
  • FIG. 3 shows the outlet cover 12 of the side channel pump 1 from FIG. 1. Again, the sectional planes of FIGS. 1 and 4 are shown along the planes I-I, IV-IV. Since the side channel pump 1 is a two-side channel pump, the flow channel guidance in the outlet cover 12 corresponds to that in the suction cover 8.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the side channel pump 1 along the plane IV-IV from FIGS. 2 and 3.
  • the sectional plane runs through the fuel discharge 11 from the preliminary stage 7 and through the transition channel
  • the transition channel 26 opens into a collecting pipe
  • the collecting tube 27 is integrated in a pot rim 28.
  • This pot rim 28 is part of the side channel pump 1. It lies against an inner wall 29 of the tank installation pot 2.
  • the collecting pipe 27 supports the side channel pump 1 in the tank installation pot 2.
  • the collecting tube 27 can also be part of the tank installation pot 2. Then the side channel pump 1 receives a lateral support via contact surfaces between the suction cover 8, the outlet cover 12 and the collecting pipe 27.
  • the collecting pipe 27 is part of the side channel pump 1, it becomes a component after the impeller 13, the outlet cover 12 and the suction cover 8 have been joined to the side channel pump 1 added. If, on the other hand, the collecting tube 27 is part of the tank installation pot 2, this can be provided simultaneously with the manufacture of the tank installation pot 2, for example in the plastic injection molding process.
  • the fourth fuel flow Q HS is led from the manifold 27 to an internal combustion engine 30, which is only shown schematically, with a gasoline injection 31.
  • a system pressure p sys prevailing at the gasoline injection 31 is built up and maintained by the main stage 10. So that when the side channel pump 1 is stopped, the fuel tank 2 filled with fuel 4 does not run empty, there is a check valve 32 at the preliminary stage 7, which prevents this.
  • the check valve 32 In this illustrated first embodiment of a side channel pump 1, the check valve 32, indicated by dashed lines, is located in a fuel line 33, which belongs to the fuel intake feed 6.
  • the check valve 32 could also be attached to the fuel discharge 11 as well.
  • suitable sealing measures are provided, for example one or more labyrinth seals, not shown.
  • FIGS. 5, 6, 7 and 8 the same components from FIGS. 1 to 4 are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a side channel pump for fuel for a motor vehicle.
  • the side channel pump 1 shown there is no radially running outflow from the main stage 10 into a collecting pipe. Rather, the fourth fuel flow Q HS a flows in the axial direction from the main stage 10 into a line connection 34 integrated in the outlet cover 12.
  • This flow guide allows the armature winding packages 23 to assume a greater height than the embodiment from FIG. 1.
  • the side channel pump 1 becomes slimmer because of the missing manifold.
  • the line connection 34 has a conical shape to reduce flow losses, which merges smoothly into a constant pipe intersection.
  • FIG. 6 shows the suction cover associated with the side channel pump 1 from FIG. 5.
  • the sectional plane through the side channel pump 1 is shown in FIG. 5 along the line V-V.
  • the arrows shown illustrate the flow of fuel in the inner side channel 18.1 and the outer side channel 18.2. Due to the axial outflow of the fuel from the main stage 10, there is now a transition 35 which leads the fuel to the line connection 34, not shown in this figure.
  • FIG. 7 shows the outlet cover 12 associated with the side channel pump 1 from FIG. 5. Arrows again indicate the fuel flow in the outlet cover 12.
  • the sectional plane of the side channel pump 1 is also shown in FIG. 5 along the line VV.
  • the second fuel flow Q HS> 2U is led via the intake tract 9 via a constriction 36 into the outer side channel 18.2.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a side channel pump 1.
  • This side channel pump 1 has three stages. According to an independent idea, a two-stage arrangement, in particular the arrangement of three or more stages shown in FIG. 8, can also be carried out alone, without the impeller 13 being the rotor 19.
  • the first stage is the preliminary stage J
  • the second stage is the main stage 10. Between these there is an intermediate stage 37.
  • These three stages 7, 10, 37 are all accommodated in one impeller 13.
  • the preliminary stage 7 and the main stage 10 are arranged with the first blade chambers 16 and second blade chambers 17 open towards the second side 15 of the impeller 13. Open to the first side 14 of the impeller 13, there are third vane chambers 38 of the intermediate stage 37.
  • the preliminary stage 7 draws the fuel 4 out of the tank 3 and allows it to flow axially downward into the tank installation pot 2.
  • the inflow and outflow into the intermediate stage 37 takes place via a respective intermediate line 39, as indicated by dashed lines, in which case the fuel 4 passes directly from the intermediate stage 37 into the main stage 10.
  • the preliminary stage 7 fills the tank installation pot 2, while the intermediate stage 37 and the main stage 10 take over the pressure build-up for the fuel injection, not shown.
  • the side channel pump 1 shown in FIG. 8 may have a lower flow rate per unit of time due to the dimensions, but the side channel pump shown in FIG. 8 is able to deliver an even higher pressure.
  • the three-stage structure of the side channel pump 1 it is very flat due to the integration of the electric motor 19 via the impeller 13 as the rotor 22.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Seitenkanalpumpe (1), insbesondere für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug mit zumindest ersten Schaufelkammern (16) einer Vorstufe (7) und zweiten Schaufelkammern (17) einer Hauptstufe (10). Die Seitenkanalpumpe (1) hat einen Elektromotor (19) zum Antrieb eines Laufrades (13). Der Elektromotor (19) weist einen Rotor (22) und einen Stator (24) auf. Die ersten Schaufelkammern (16) der Vorstufe (7) und die zweiten Schaufelkammern (17) der Hauptstufe (10) sind in das Laufrad (13) integriert. Weiterhin kann das Laufrad (13) den Rotor (22) bilden, wodurch sich eine äußerst flache Seitenkanalumpe (1) herstellen lässt. Diese wird bevorzugt zur Kraftstoffförderung bei Benzineinspritzung einer Brennkraftmaschine verwendet.

Description

Mehrstufige Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Aus der WO 95/25885 ist eine Kraftstoffpumpe bekannt, die als Seitenkanalpumpe zusammen mit einem Elektromotor in einem Gehäuse unterge- bracht ist. Der Elektromotor treibt die Seitenkanalpumpe an. Dazu weist der Elektromotor eine auf der Welle des Rotors der Kraftstoffpumpe angebrachte Ankerwicklung auf. Diese läuft in einem aus Permanentmagnetsegmenten bestehenden Stator. Die Stromzuführung zur Rotorwicklung erfolgt über einen auf der Rotorwelle sitzenden Kommutator und zwei auf dem Kommutator unter Federdruck radial aufliegenden Strombürsten. Diese einstufig d.argestellte Kraftstoffpumpe kann durch Anordnung eines weiteren Laufrades auf die Rotorachse zu einer mehrstufigen Kraftstoffpumpe umgebaut werden, wie es auch im Stand der Technik bekannt ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße mehrstufige Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine Mehrstufigkeit dieser Seitenkanalpumpe bei Verringerung der Anzahl der benötigten Laufräder erzielt wird. Erste Schaufelkammern einer Vorstufe wie auch zweite Schaufelkammern einer Hauptstufe sind in - 2 -
ein einziges Laufrad integriert. Zum anderen ist ein bürstenloser DC-Motor mit dem Laufrad der Seitenkanalpumpe integriert. Der Rotor ist gleichzeitig das Laufrad. Dabei kann es notwendig sein, daß der Außendurchmesser des Laufrades der Seitenkanalpumpe sich vergrößert. Dies eröffnet aber durch zusätzliche Maßnahmen eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Seitenkanalpumpe. Beispielsweise ist eine bevorzugte radiale Kanalführung im Zu- und Abströmbereich der Hauptstufe strömungsgünstig gestaltb>ar. Auf diese Weise gelingt es, die Seitenkanalpumpe kompakter und mit geringerem Fertigungsaufwand herzustellen. Insgesamt entsteht dadurch ein sehr flaches Aggregat.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen mehrstufigen Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug möglich.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Seitenkanalpumpe als eine zweistufige Zweiseitenkanalpumpe ausgeführt ist. Diese weist Merkmale auf, wie sie jeweils vorteilhaft an einer Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 1 angewendet werden können. Die Seitenkanalpumpe hat ein Laufrad, welches erste und zweite Schaufelkammern aufweist. Die ersten Schaufelkammem sind diejenigen einer Vorstufe, die zweiten Schaufelkammern diejenigen einer Hauptstufe. Die zweiten Schaufelkammern sind im Laufrad konzentrisch von den ersten Schaufelkammern umgeben. Da die Seitenkanalpumpe zweiseitig ausgebildet ist, sind eine obere, erste und eine untere, zweite Seite des Laufrades jeweils zu einem Seitenkanal geöffnet. Das Laufrad wiederum ist gleichzeitig der Rotor des Elektromotors. Dieser Rotor ist bürstenlos. Dazu weist er Permanentmagnetsegmente an einem Schaufelaußenring des Laufrades auf. Während die zu einer Laufraddrehachse näher angeordnete Vorstufe zur - 3 -
Befüllung eines Tankeinbautopfes dient, der in einem Tank des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, sorgt die weiter entferntere Hauptstufe für einen erforderlichen Systemdruck an Benzineinspritzventilen einer Brennkraftma- schine. Die Hauptstufe hat einen Ansaugtrakt, der in die Hauptstufe radial hineinläuft. Über diesen Ansaugtrakt wird Kraftstoff aus dem Tankeinbautopf angesaugt. Nach dem Druckaufbau in der Hauptstufe wird der Kraftstoff über einen Übergangskanal aus der Hauptstufe heraus radial nach außen weitergeleitet, wobei der Übergangskanal in ein Sammelrohr mündet. Dieses Sammelrohr führt den Kraftstoff weiter zur Brennkraftmaschine. Vorzugsweise ist das Sammelrohr in einer Topfberandung der Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug integriert. Auf diese Weise läßt sich die Fertigung aufgrund der weniger benötigten Bauteile erheblich vereinfachen.
Weiterhin weist die Seitenkanalpumpe in einer Kraftstoffleitung zwischen der Vorstufe und dem Tankeinbautopf ein Rückschlagventil auf. Dadurch wird verhindert, daß bei Stillstand der Seitenkanalpumpe der vorher durch die Vorstufe mit Kraftstoff gefüllte Tankeinbautopf sich wieder entleert.
Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer mehrstufigen Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Ansaugdeckel aus der Fig. 1; Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Auslaßdeckel aus der Fig. 1; - 4 -
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug aus Fig. 1 entlang eines Sammelrohres;
Fig. 5 eine zweite Ausgestaltung einer mehrstufigen Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt ohne Sammelrohr, aber mit axialer Abströmung;
Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Ansaugdeckel aus Fig. 5;
Fig. 7 eine Aufsicht auf einen Auslaßdeckel aus Fig. 5; und
Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere mehrstufige Seitenkanalpumpe.
Ausführungsbeisp iel
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer mehrstufigen Seitenkanalpumpe 1 für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug. Diese wird im weiteren auch mit Seiten- kanalpumpe 1 bezeichnet. Sie ist in einem Tankeinbautopf 2 angeordnet, der wiederum in einem Tank 3 eines Kraftfahrzeuges sich befindet. Aus dem Tank 3 wird Kraftstoff 4 an einem Tankanschluß 5 über eine Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 in der Größe eines ersten Kraftstoffstromes QyS zu einer Vorstufe 7 der Seitenkanalpumpe 1 zugeführt. Der erste Kraftstoff- ström Qvs ^ ist als Pfeil angedeutet. Die Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 dichtet am Tankanschluß 5 den Tankeinbau topf 2 gegenüber dem Tank 3 ab. Dadurch saugt die Vorstufe 7 den Kraftstoff 4 direkt aus dem Tank 3. Die Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 ist weiterhin in einen Ansaugdeckel 8 der Seitenkanalpumpe 1 integriert. Der Ansaugdeckel 8 und die Kraftstoff- Ansaugzuführung 6 sind ein Stück. Die Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 ist bei dieser Seitenkanalpumpe 1 so gestaltet, daß sich eine überwiegend axiale Zuströmung des ersten Kraftstoffstromes QγS m in die Vorstufe 7 ergibt.
Weiterhin weist der Ansaugdeckel 8 einen Ansaugtrakt 9 auf, über den ein zweiter Kraftstoffstrom QHSj zu in einer Hauptstufe 10 der Seitenkanalpumpe - 5 -
1 geführt wird. Der zweite Kraftstoffstrom QHS> zu wird aus dem Tankeinbautopf 2 angesaugt, welcher über den aus der Vorstufe 7 austretenden dritten Kraftstroffstrom Qys, a m^ Kraftstoff 4 gefüllt wird. Die Vorstufe
7 weist ebenfalls wieder eine axial verlaufende Kraftstoffabführung 11 auf, die in einem Auslaßdeckel 12 der Seitenkanalpumpe 1 gestrichelt angedeutet ist. Über die Kraftstoffabführung 11 ergibt sich eine axial verlaufende Abströmung in den Tankeinbautopf 2. Zwischen dem Auslaßdeckel 12 und dem Ansaugdeckel 8 ist ein Laufrad 13 mit einer Drehachse angeordnet. Die Drehachse ist strichpunktliniert eingezeichnet. Das Laufrad 13 hat eine erste, obere Seite 14 und eine gegenüberliegende zweite, untere Seite 15.
Die dargestellte Seitenkanalpumpe 1 ist eine Zweiseitenkanalpumpe, weswegen erste Schaufelkammern 16 der Vorstufe 7 und zweite Schaufelkammern 17 der Hauptstufe 10 durch das Laufrad 13 zur ersten Seite 14 wie auch zur zweiten Seite 15 zu den jeweiligen Seitenkanälen 18 im Ansaugdeckel
8 bzw. im Auslaßdeckel 12 geöffnet sind. Die ersten Schaufelkammern 16 sind konzentrisch um die Drehachse innenliegend angeordnet, da zur Befül- lung des Tankeinbautopfes 2 mit Kraftstoff 4 ein geringerer Druck notwendig ist als zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Systemdrucks für eine Kraftstoff-Motoreinspritzung.
In der Seitenkanalpumpe 1 ist weiterhin auch ein Elektromotor 19 untergebracht. An einem äußeren Umfang 20 des Laufrades 13 sind Permanentmagnetsegmente 21 befestigt. Daher dient das Laufrad 13 als Rotor 22 des Elektromotors 19. Im Auslaßdeckel 12 sind den Permanentmagnetsegmenten 21 gegenüberliegend Ankerwicklungspakete 23 angeordnet. Diese bilden den Stator 24 des Elektromotors 19. Über geeignete elektrische Leitungen 25 wird der Elektromotor 19 angeregt. Der Ansaugtrakt 9 für die Hauptstufe 10 verläuft im Ansaugdeckel 8 wie auch im Auslaßdeckel 12 um den Stator 24 herum radial in die Hauptstufe 10 hinein. Diese radiale Zuströmung ermöglicht eine Vermeidung von Strömungsverlusten insbesondere beim Einströmen in die zweiten Schaufelkammern 17. Weiterhin ist der Raumbedarf des radial verlaufenden Ansaugtraktes 9 gering, so daß die Seitenkanalpumpe 1 sehr flach gebaut werden kann.
Fig. 2 zeigt den Ansaugdeckel 8 aus Fig. 1. In dieser Aufsicht sind weiterhin die Schnittebenen der Fig. 1 entlang der Ebene I-I und der Fig. 4 entlang der Ebene IV-IV eingezeichnet. In dem Ansaugdeckel 8 tritt der erste Kraftstroffstrom ONs, zu m den inneren Seitenkanal 18.1 über die axial verlaufende Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 ein, um anschließend den inneren Seitenkanal 18.1 über die axial verlaufende Kraftstoffabführung 11 wieder zu verlassen. In die Hauptstufe 10 tritt sodann der zweite Kraftstoffstrom Qfjg zu über den Ansaugtrakt 9 in den äußeren Seitenkanal 18.2 ein, um anschließend über einen Übergangskanal 26 aus der Hauptstufe 10 heraus radial nach außen zu verlaufen. Aufgrund eines sanften Überganges zwischen dem äußeren Seitenkanal 18.2 und dem Übergangskanal 26 werden Strömungsverluste aufgrund von Nerwirbelungen vermieden.
Fig. 3 zeigt den Auslaßdeckel 12 der Seitenkanalpumpe 1 aus Fig. 1. Wiederum angegeben sind die Schnittebenen der Fig. 1 und 4 entlang der Ebenen I-I, IV-IV. Da es sich bei der Seitenkanalpumpe 1 um eine Zwei- seitenkanalpumpe handelt, entspricht die Strömungskanalführung im Auslaßdeckel 12 derjenigen im Ansaugdeckel 8.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Seitenkanalpumpe 1 entlang der Ebene IV-IV aus Fig. 2 und 3. Die Schnittebene verläuft dabei durch die Kraftstoffabführung 11 aus der Vorstufe 7 sowie durch den Übergangskanal
26 der Hauptstufe 10. Der Übergangskanal 26 mündet in ein Sammelrohr
27 ein. Im Sammelrohr 27 werden ein erster Teilstrom QHS tl und ein zweiter Teilstrom QHS i2 zu einem vierten Kraftstoff ström QHS ab zusam- mengeführt. Das Sammeirohr 27 ist in eine Topfberandung 28 integriert. Diese Topfberandung 28 ist Bestandteil der Seitenkanalpumpe 1. Sie liegt an einer Innenwand 29 des Tankeinbau topfes 2 an. Dadurch stützt das Sammelrohr 27 die Seitenkanalpumpe 1 im Tankeinbautopf 2 ab. Das Sammelrohr 27 kann jedoch ebenfalls Bestandteil des Tankeinbautopfes 2 sein. Dann erhält die Seitenkanalpumpe 1 eine seitliche Abstützung über Berührungsflächen zwischen dem Ansaugdeckel 8, dem Auslaßdeckel 12 und dem Sammelrohr 27. Ist das Sammelrohr 27 Bestandteil der Seitenkanalpumpe 1, wird es als Bauteil nach Zusammenfügung von Laufrad 13, Auslaßdeckel 12 und Ansaugdeckel 8 an die Seitenkanalpumpe 1 angefügt. Ist dagegen das Sammelrohr 27 Bestandteil des Tankeinbautopfes 2, kann dieses bei Herstellung des Tankeinbautopfes 2 beispielsweise im Kunststoffspritzgußverfahren gleichzeitig mit vorgesehen werden. Vom Sammelrohr 27 wird der vierte Kraftstoffstrom QHS ab zu einer nur schematisch dargestell- ten Brennkraftmaschine 30 mit einer Benzineinspritzung 31 geführt. Ein an der Benzineinspritzung 31 herrschender Systemdruck psys wird durch die Hauptstufe 10 aufgebaut und aufrechterhalten. Damit bei Stillstand der Seitenkanalpumpe 1 der mit Kraftstoff 4 gefüllte Tankeinbautopf 2 nicht leerläuft, befindet sich an der Vorstufe 7 ein Rückschlagventil 32, welches dieses verhindert. Bei dieser darstellten ersten Ausführung einer Seitenkanalpumpe 1 befindet sich das gestrichelt angedeutete Rückschlagventil 32 in einer Kraftstoffleitung 33, die zur Kraftstoff-Ansaugzuführung 6 gehört. Das Rückschlagventil 32 könnte aber ebenso gut auch an der Kraftstoffabführung 11 angebracht sein. Zur Vermeidung von Leckagen, wie sie gegebenfalls über Spalte zwischen dem Laufrad 13 und dem Ansaugdeckel 8 bzw. Auslaßdeckel 12 insbesondere bei stillstehendem Laufrad 13 entstehen können, sind geeignete Ab dichtmaß nahmen vorgesehen, beispielsweise eine oder mehrere nicht dargestellte Labyrinthdichtungen. Bei den folgenden Fig. 5, 6, 7 und 8 sind gleiche Bauteile aus den Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Seitenkanalpumpe für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug. Bei dieser dargestellten Seitenkanalpumpe 1 ist keine radial verlaufende Abströmung aus der Hauptstufe 10 in ein Sammelrohr vorhanden. Vielmehr strömt der vierte Kraftstoffstrom QHS a in Axialrichtung aus der Hauptstufe 10 in einen im Auslaßdeckel 12 integrierten Leitungsanschluß 34. Diese Strömungsführung erlaubt, daß die Ankerwicklungspakete 23 eine größere Höhe gegenüber der Ausführungsform aus Fig. 1 annehmen können. Gleichzeitig wird die Seitenkanalpumpe 1 wegen des fehlenden Sammelrohres schlanker. Der Leitungsanschluß 34 weist zur Verminderung von Strömungsverlusten eine konische Form auf, die gleichmäßig in einen konstant verlaufenden Rohrdurchschnitt übergeht.
Fig. 6 zeigt den zur Seitenkanalpumpe 1 aus Fig. 5 zugehörigen Ansaugdeckel. Eingezeichnet ist die Schnittebene durch die Seitenkanalpumpe 1 in Fig. 5 entlang der Linie V-V. Die eingezeichneten Pfeile verdeutlichen die Strömung von Kraftstoff in dem inneren Seitenkanal 18.1 und dem äußeren Seitenkanal 18.2. Aufgrund des axialen Abflusses des Kraftstoffes aus der Hauptstufe 10 ist nun ein Übergang 35 vorhanden, der den Kraftstoff zum in dieser Figur nicht dargestellten Leitungsanschluß 34 führt.
Fig. 7 zeigt den zur Seitenkanalpumpe 1 aus Fig. 5 zugehörigen Auslaß- deckel 12. Pfeile deuten wiederum den Kraftstofffluß in dem Auslaß deckel 12 an. Ebenfalls ist die Schnittebene der Seitenkanalpumpe 1 in Fig. 5 entlang der Linie V-V eingezeichnet. Über den Ansaugtrakt 9 wird der zweite Kraftstoffstrom QHS> 2U über eine Verengung 36 in den äußeren Seitenkanal 18.2 geführt. Aus dem äußeren Seitenkanal 18.2 tritt der - 9 -
Kraftstoff axial in den Leitungsanschluß 34 aus. Die axiale Abströmung aus der Vorstufe 7 folgt über die Kraftstoffabführung 11.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Seitenkanalpumpe 1. Diese Seitenkanalpumpe 1 weist drei Stufen auf. Gemäß einem eigenständigen Gedanken kann eine zweistufige, insbesondere die in Fig. 8 dargestellte Anordnung von drei oder mehr Stufen auch allein ausgeführt sein, ohne daß das Laufrad 13 der Rotor 19 ist. Die erste Stufe ist die Vorstufe J, die zweite Stufe ist die Hauptstufe 10. Zwischen diesen befindet sich eine Zwischenstufe 37. Diese drei Stufen 7, 10, 37 sind alle in dem einen Laufrad 13 untergebracht. Die Vorstufe 7 und die Hauptstufe 10 sind mit den ersten Schaufelkammern 16 und zweiten Schaufelkammern 17 zur zweiten Seite 15 des Laufrades 13 hin geöffnet angeordnet. Zur ersten Seite 14 des Laufrades 13 hin geöffnet, befinden sich dritte Schaufelkam- mern 38 der Zwischenstufe 37. Die Vorstufe 7 saugt aus dem Tank 3 den Kraftstoff 4 an und läßt diesen in den Tankeinbautopf 2 axial nach unten einströmen. Die Zu- und Abströmung in die Zwischenstufe 37 erfolgt über eine jeweilige Zwischenleitung 39, wie sie gestrichelt angedeutet eingezeichnet ist, wobei in diesem Falle der Krafstoff 4 direkt von der Zwischenstufe 37 in die Hauptstufe 10 gelangt. Die Vorstufe 7 befüllt den Tankeinbautopf 2, während die Zwischenstufe 37 und die Hauptstufe 10 den Druckaufbau für die nicht dargestellte Benzineinspritzung übernehmen. Gegenüber den Seitenkanalpumpen aus Fig. 1 und 5 hat die in Fig. 8 dargestellte Seitenkanalpumpe 1 aufgrund der Abmessungen unter Umständen zwar eine geringere Durchflußmenge je Zeiteinheit, jedoch ist die in Fig. 8 dargestellte Seitenkanalpumpe in der Lage, einen noch höheren Druck zu liefern. Trotz des dreistufigen Aufbaus der Seitenkanalpumpe 1 ist sie aufgrund der Integration des Elektromotors 19 über das Laufrad 13 als Rotor 22 sehr flach.

Claims

- 10 -Patentansprüche
1. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1), insbesondere für Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest ersten Schaufelkammern (16) einer Vorstufe (7) und zweiten Schaufelkammern (17) einer Hauptstufe (10), wobei die Seitenkanalpumpe (1) einen Elektromotor (19) mit einem Rotor (22) und einem Stator (23) zum Antrieb eines Laufrades (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (16) und zweiten (17) Schaufelkammern in dem Laufrad (13) der Seitenkanalpumpe (1) integriert sind und daß das Laufrad (13) der Rotor (22) des Elektromotors (19) ist.
2. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (22) bürstenlos ist.
3. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (16) und zweiten (17) Schaufelkammem zumindest zu einer ersten Seite (14) des Laufrades (13) geöffnet sind.
4. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schaufelkammem (17) konzentrisch die ersten Schaufelkammern (16) umgeben oder umgekehrt.
5. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten (14) und an einer zweiten Seite (15) des Laufrades (13) die Schaufelkammem (16, 17) je- - 11 -
weils zu einem Seitenkanal (18) geöffnet sind, wobei die zweite Seite (15) der ersten Seite (14) gegenüberliegt.
6. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (16) und die zweiten (17) Schaufelkammern zur ersten Seite (14) geöffnet sind, während zumindest dritte Schaufelkammern (38) zur zweiten Seite (15) geöffnet verlaufen, die eine weitere Stufe (37) der Seitenkanalpumpe (1) bilden, oder umgekehrt.
7. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugtrakt (9) in die Hauptstufe (10) radial hineinläuft.
8. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangskanal (26) aus der Hauptstufe (10) heraus radial nach außen verläuft.
9. Mehrstufige Kraftfahrzeug-Kraftstoffeitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangskanal (26) in ein Sammelrohr (27) mündet.
10. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelrohr (27) in eine Topfberandung (28) inte- griert ist.
11. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe (7) eine Zu- und eine Abströmung aufweist, die überwiegend axial verlaufen. - 12 -
12. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe (7) mit einem Tankeinbautopf (2) leitungsmäßig verbunden ist und diesen befüllt.
13. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftstoffansaugzuführung (6) zur Vorstufe (7) direkt von einem Tankanschluß (5) verläuft, ohne daß eine Saugstrahlpumpe sich in der Kraftstoffansaugzuführung befindet.
14. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstufe (10) einen Druckaufbau für eine Kraftstoffeinspritzung (31) erzeugt.
15. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Hauptstufe (10) allein den notwendigen Druckaufbau zur Kraftstoffeinspritzung (31) erzeugt.
16. Mehrstufige Seitenkanalpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kraftstoffleitung (33) an der Vorstufe (7) ein Rückschlagventil (32) angeordnet ist.
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