WO2008058983A1 - Seitenkanalpumpe - Google Patents

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WO2008058983A1 PCT/EP2007/062316 EP2007062316W WO2008058983A1 WO 2008058983 A1 WO2008058983 A1 WO 2008058983A1 EP 2007062316 W EP2007062316 W EP 2007062316W WO 2008058983 A1 WO2008058983 A1 WO 2008058983A1
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pockets
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pump housing
pump
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Eberhard Geissel
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Continental Automotive Gmbh
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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

Definitions

  • the invention relates to a side channel pump for conveying a medium from an inlet channel to an outlet channel with a driven, rotatable in a pump housing impeller, with at least one arranged in one of the end faces of the impeller rim blade chambers, with at least one disposed in the pump housing, the rim blade chambers opposite , the partially annular channel extending from the inlet channel to the outlet channel, having a rim disposed radially outwardly of the rim of the blade chambers on the face of the impeller, and a peripheral portion of the pump housing and having an annular gap disposed between the rim of the impeller and the portion of the pump housing ,
  • Such side channel pumps are often used for example in today's motor vehicles, in particular for conveying fuel or windscreen washer fluid and are known in practice.
  • the pump housing is composed of two housing parts, which are kept at a distance from one of the height of the impeller corresponding dimensions having intermediate ring.
  • the distance between the impeller and the pump housing is usually only a few hundredths of a millimeter.
  • there is a risk of grinding of the impeller on the pump housing which leads to increased friction and a reduction in the efficiency of the side channel pump.
  • the risk of grinding the impeller is exacerbated by manufacturing tolerances and by axial forces acting on the impeller.
  • Such forces acting on the impeller arise, for example, when the inlet channel is arranged on one end side of the impeller and the outlet channel on the other end side of the impeller.
  • the invention is based on the problem, a side channel pump of the type mentioned in such a way that it largely avoids grinding of the impeller on the pump housing.
  • the annular gap has at least one pocket for receiving the conveyed medium and that the at least one pocket is formed by an increase in the distance of the edge of the impeller from the opposite portion of the pump housing.
  • the impeller experiences during operation of the side channel pump according to the invention through the bag an axial pressurization on the edge, whereby the impeller is kept away from the housing part.
  • the position of the pocket ensures that resulting axial forces act on the radially outer edge of the impeller.
  • the forces for holding the impeller in an intended position in the pump housing due to the leverage effect are kept particularly low.
  • Promoting the medium from one of the pockets to the next pocket as the impeller rotates would result in unnecessary circulation of the medium, and thus its heating and unnecessary energy consumption.
  • Such a promotion can be easily avoided according to another advantageous embodiment of the invention, when the distance of adjacent pockets at least equal to the length of a pocket.
  • a tilting of the impeller can be particularly greatly reduced according to another advantageous embodiment of the invention, when the pockets are arranged on both end faces of the impeller.
  • three pockets are arranged on both sides of the impeller.
  • a feed of the pockets with the conveyed medium from the radially outer circumferential gap between impeller and pump housing is particularly simple according to another advantageous development of the invention, when the pockets extend from the edge of the impeller beyond the radial boundary of the impeller.
  • This radially outer circumferential gap between the pump housing and the impeller is constantly filled with leakage by the conveyed medium.
  • the average pressure which is less than a pump internal pressure and greater than the suction pressure.
  • the average pressure differs in almost all angular positions along the part-annular channel from the pressure acting in the annular gap between the impeller and the pump housing. Therefore, the average pressure is particularly suitable to compensate for tilting moments on the impeller.
  • the impeller has according to another advantageous embodiment of the invention, a hydraulic bearing, with which it adjusts the distance to the pump housing automatically when the pockets are arranged as depressions in the impeller.
  • a balancing in the impeller can be largely avoided according to another advantageous embodiment of the invention, if the pockets are arranged as recesses in the pump housing. Furthermore, tilting moments introduced by the arrangement of the inlet channel and the outlet channel into the impeller can be easily compensated by an uneven arrangement of the pockets over the circumference of the impeller. Of course, pockets may be located in both the impeller and the pump housing.
  • the invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, two of them are shown in the drawing and will be described below. This shows in
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive side tenkanalpumpe with adjacent areas of an electric motor
  • FIG. 2 is a sectional view through the side channel pump according to the invention from Figure 1 along the line II - II,
  • FIG 3 shows a longitudinal section through a further embodiment of the side channel pump according to the invention.
  • the side channel pump 1 shows a longitudinal section through a side channel pump 1 with adjacent regions of an electric motor 2.
  • the side channel pump 1 has a rotatable in a pump housing 3 impeller 4.
  • the impeller 4 is disposed on a shaft 5 of the electric motor 2.
  • the pump housing 3 has two of a ring member 6 at a distance held housing parts 7, 7 'and a jacket 8.
  • the ring member 6 is dimensioned such that the housing parts 7, 7' facing the end faces of the impeller 4 at a small distance.
  • the jacket 8 holds the side channel pump 1 in a predetermined position relative to the electric motor 2 and biases the housing parts 7, 7 'of the pump housing 3 against the ring element 6.
  • an inlet channel 9 is arranged, while the other of the housing parts 7 'has an outlet channel 10.
  • the inlet channel 9 and the outlet channel 10 are each connected to in the housing parts 7, 7 'arranged, part-annular channels 11, 12.
  • the impeller 4 has rings of blade chambers 13, 14 bounded by guide vanes.
  • the partially annular channels 11, 12 form with the blade chambers 13, 14 a delivery chamber leading from the inlet channel 9 to the outlet channel 10
  • the impeller 4 has an edge 15 at its front side.
  • the side channel pump 1 Between the circumference of the impeller 4 and the ring element 6, the side channel pump 1 has A circumferential gap 16 filled by leakage with the medium to be delivered. Between the edge 15 and the opposite section 17 of the pump housing 3, the side channel pump 1 has an annular gap 18 with widenings 19. The widenings 19 are generated by pockets 20 arranged in the pump housing 3. The spacers 19 extend from the front edge 15 of the impeller 4 to the circumferential gap 16. This ensures that the pockets 20 are constantly filled with the medium to be delivered.
  • FIG. 2 shows, in a sectional illustration through the side channel pump 1 from FIG. 1 along the line II-II on the example of one of the housing parts 7 ', that a total of three pockets 20 are arranged over the circumference of the impeller 4. To clarify the radial outer boundary of the impeller 4 is shown in dashed lines in the drawing.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the side channel pump 1 according to the invention, which differs from that of FIGS. 1 and 2 only in that pockets 21 of the annular gap are arranged in an impeller 22. Housing parts 23, 23 'of the side channel pump 1, however, have no recesses. Otherwise, the side channel pump 1 is constructed as described for FIGS. 1 and 2.

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Abstract

Eine Seitenkanalpumpe (1) zur Förderung eines Mediums mit einem einen Kranz Schaufelkammern (13, 14) aufweisenden Laufrad (4) weist in einem von den Schaufelkammern (13, 14) begrenzten, radial äußeren Bereich Taschen (20) auf. Die Taschen (20) werden über Leckage mit dem zu fördernden Medium gefüllt und erzeugen eine Axialkraft auf das Laufrad (4). Hierdurch wird das Laufrad (4) zuverlässig in der Seitenkanalpumpe (1) gehalten.

Description

Beschreibung
Seitenkanalpumpe
Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalpumpe zur Förderung eines Mediums von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal mit einem angetriebenen, in einem Pumpengehäuse drehbaren Laufrad, mit zumindest einem in einer der Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kranz Schaufelkammern, mit zumindest einem in dem Pumpengehäuse angeordneten, dem Kranz Schaufelkammern gegenüberstehenden, sich von dem Einlasskanal zu dem Auslasskanal erstreckenden teilringförmigen Kanal, mit einem radial außerhalb des Kranzes der Schaufelkammern auf der Stirnseite des Laufrades angeordneten Rand und einem dem Rand gegenüberstehenden Abschnitt des Pumpengehäuses und mit einem zwischen dem Rand des Laufrades und dem Abschnitt des Pumpengehäuses angeordneten Ringspalt.
Solche Seitenkanalpumpen werden beispielsweise in heutigen Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff oder von Scheibenwaschflüssigkeit häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Das Pumpengehäuse setzt sich aus zwei Gehäuseteilen zusammen, welche von einem der Höhe des Laufrades entsprechenden Abmessungen aufweisenden Zwischenring auf Ab- stand gehalten werden. Um Verluste durch Leckage möglichst gering zu halten, beträgt der Abstand zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse meist nur wenige hundertstel Millimeter. Hierdurch besteht jedoch die Gefahr eines Schleifens des Laufrades am Pumpengehäuse, was zu verstärkter Reibung und zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Seitenkanalpumpe führt. Die Gefahr des Schleifens des Laufrades wird durch Fertigungstoleranzen und durch axiale, auf das Laufrad einwirkende Kräfte verstärkt. Solche auf das Laufrad einwirkende Kräfte entstehen beispielsweise, wenn der Einlasskanal auf einer Stirnseite des Laufrades und der Auslasskanal auf der anderen Stirnseite des Laufrades angeordnet sind. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Seitenkanal- pumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie ein Schleifen des Laufrades an dem Pumpengehäuse weitgehend vermeidet .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ringspalt zumindest eine Tasche zur Aufnahme des geförderten Mediums aufweist und dass die zumindest eine Tasche durch eine Vergrößerung des Abstandes des Randes des Laufrades von dem gegenüberstehenden Abschnitt des Pumpengehäuses gebildet ist .
Durch diese Gestaltung erfährt das Laufrad im Betrieb der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe durch die Tasche eine axiale Druckbeaufschlagung auf den Rand, wodurch das Laufrad von dem Gehäuseteil fern gehalten wird. Durch die Position der Tasche wird sichergestellt, dass entstehende Axialkräfte auf den radial äußeren Rand des Laufrades wirken. Hierdurch werden die Kräfte zum Halten des Laufrades in einer vorgesehenen Lage in dem Pumpengehäuse aufgrund der Hebelwirkung besonders gering gehalten .
Zur besonders zuverlässigen Abstützung der Kräfte des Laufrades tragen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mehrere, über den Umfang des Ringspalts verteilt angeordnete und voneinander beabstandete Taschen bei.
Eine Förderung des Mediums von einer der Taschen in die nächste Tasche bei der Drehung des Laufrades würde zu einer unnötigen Umwälzung des Mediums und damit zu dessen Aufheizen und zu einem unnötigen Energieverbrauch führen. Eine solche Förderung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Entfernung einander benachbarter Taschen zumindest der Länge einer Tasche entspricht. Ein Kippen des Laufrades lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders stark verringern, wenn die Taschen an beiden Stirnseiten des Laufrades angeordnet sind. Vorzugsweise sind auf beiden Seiten des Laufrades jeweils drei Taschen angeordnet.
Eine Speisung der Taschen mit dem geförderten Medium aus dem radial äußeren Umfangsspalt zwischen Laufrad und Pumpengehäuse gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter- bildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Taschen sich von dem Rand des Laufrades bis über die radiale Begrenzung des Laufrades hinaus erstrecken. Dieser radial äußere Umfangsspalt zwischen Pumpengehäuse und Laufrad ist durch Leckage ständig mit dem geförderten Medium gefüllt. In dem ra- dial äußeren Umfangsspalt herrscht ständig ein mittlerer
Druck, welcher geringer ist als ein Pumpeninnendruck und größer als der Ansaugdruck. Der mittlere Druck unterscheidet sich in fast allen Winkelpositionen entlang des teilringförmigen Kanals von dem Druck, der in dem Ringspalt zwischen Laufrad und Pumpengehäuse wirkt. Daher ist der mittlere Druck besonders geeignet, um Kippmomente am Laufrad auszugleichen.
Das Laufrad weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Hydrauliklager auf, mit dem es den Abstand zum Pumpengehäuse selbständig einstellt, wenn die Taschen als Vertiefungen in dem Laufrad angeordnet sind.
Eine Umwucht in dem Laufrad lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weitgehend vermei- den, wenn die Taschen als Vertiefungen in dem Pumpengehäuse angeordnet sind. Weiterhin lassen sich hierdurch von der Anordnung des Einlasskanals und des Auslasskanals in das Laufrad eingeleitete Kippmomente durch eine ungleichmäßige Anordnung der Taschen über den Umfang des Laufrades einfach aus- gleichen. Selbstverständlich können Taschen sowohl in dem Laufrad als auch in dem Pumpengehäuse angeordnet sein. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Sei- tenkanalpumpe mit angrenzenden Bereichen eines Elektromotors,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Seitenkanalpumpe 1 mit angrenzenden Bereichen eines Elektromotors 2. Die Seitenkanalpumpe 1 hat ein in einem Pumpengehäuse 3 drehbares Laufrad 4. Das Laufrad 4 ist auf einer Welle 5 des Elektromotors 2 angeordnet. Das Pumpengehäuse 3 hat zwei von einem Ringelement 6 auf Abstand gehaltene Gehäuseteile 7, 7' und einen Mantel 8. Das Ringelement 6 ist derart bemessen, dass die Gehäuseteile 7, 7' den Stirnseiten des Laufrades 4 mit geringem Abstand gegenüberstehen. Der Mantel 8 hält die Seitenkanalpumpe 1 in einer vorgesehenen Lage gegenüber dem Elektromotor 2 und spannt die Gehäuseteile 7, 7' des Pumpengehäuses 3 gegen das Ringelement 6 vor. In einem der Gehäuseteile 7 ist ein Einlasskanal 9 angeordnet, während das andere der Gehäuseteile 7' einen Auslasskanal 10 aufweist. Der Einlasskanal 9 und der Auslasskanal 10 sind jeweils mit in den Gehäuseteilen 7, 7' angeordneten, teilringsförmigen Kanälen 11, 12 verbunden. Das Laufrad 4 hat im Bereich der teilringförmigen Kanäle 11, 12 Kränze von durch Leitschaufeln be- grenzten Schaufelkammern 13, 14. Die teilringförmigen Kanäle 11, 12 bilden mit den Schaufelkammern 13, 14 eine von dem Einlasskanal 9 zu dem Auslasskanal 10 führende Förderkammer zur Förderung eines Mediums beim Antrieb des Laufrades 4. In seinem von den Schaufelkammern 13, 14 aus gesehen radial äußeren Bereich hat das Laufrad 4 an seiner Stirnseite einen Rand 15. Zwischen dem Umfang des Laufrades 4 und dem Ringele- ment 6 hat die Seitenkanalpumpe 1 einen durch Leckage mit dem zu fördernden Medium gefüllten Umfangsspalt 16. Zwischen dem Rand 15 und dem gegenüberstehenden Abschnitt 17 des Pumpengehäuses 3 hat die Seitenkanalpumpe 1 einen Ringspalt 18 mit Verbreiterungen 19. Die Verbreiterungen 19 sind von in dem Pumpengehäuse 3 angeordneten Taschen 20 erzeugt. Die Verbreiterungen 19 erstrecken sich von dem stirnseitigen Rand 15 des Laufrades 4 bis zu dem Umfangsspalt 16. Damit wird sichergestellt, dass die Taschen 20 ständig mit dem zu fördernden Medium gefüllt sind.
Figur 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Seitenkanalpumpe 1 aus Figur 1 entlang der Linie II - II am Beispiel eines der Gehäuseteile 7', dass insgesamt drei Taschen 20 über den Umfang des Laufrades 4 angeordnet sind. Zur Verdeut- lichung ist die radial äußere Begrenzung des Laufrades 4 in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe 1, welche sich von der aus den Figuren 1 und 2 nur dadurch unterscheidet, dass Taschen 21 des Ringspaltes in einem Laufrad 22 angeordnet sind. Gehäuseteile 23, 23' der Seitenkanalpumpe 1 weisen dagegen keine Vertiefungen auf. Ansonsten ist die Seitenkanalpumpe 1 wie zu den Figuren 1 und 2 beschreiben aufgebaut.

Claims

Patentansprüche
1. Seitenkanalpumpe zur Förderung eines Mediums von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal mit einem angetriebe- nen, in einem Pumpengehäuse drehbaren Laufrad, mit zumindest einem in einer der Stirnseiten des Laufrades angeordneten Kranz Schaufelkammern, mit zumindest einem in dem Pumpengehäuse angeordneten, dem Kranz Schaufelkammern gegenüberstehenden, sich von dem Einlasskanal zu dem Aus- lasskanal erstreckenden teilringförmigen Kanal, mit einem radial außerhalb des Kranzes der Schaufelkammern auf der Stirnseite des Laufrades angeordneten Rand und einem dem Rand gegenüberstehenden Abschnitt des Pumpengehäuses und mit einem zwischen dem Rand des Laufrades und dem Ab- schnitt des Pumpengehäuses angeordneten Ringspalt, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ringspalt (18) zumindest eine Tasche (20, 21) zur Aufnahme des geförderten Mediums aufweist und dass die zumindest eine Tasche (20, 21) jeweils durch eine Vergrößerung des Abstan- des des Randes (15) des Laufrades (4, 22) von dem gegenüberstehenden Abschnitt (17) des Pumpengehäuses (3) gebildet ist.
2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h - n e t du r c h mehrere, über den Umfang des Ringspalts
(18) verteilt angeordnete und voneinander beabstandete Taschen (20, 21) .
3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Entfernung einander benachbarter Taschen (20, 21) zumindest der Länge einer Tasche (20, 21) entspricht.
4. Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Taschen (20, 21) an beiden Stirnseiten des Laufrades (4, 22) angeordnet sind.
5. Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Taschen (20, 21) sich von dem Rand (15) des Lauf¬ rades (4) bis über die radiale Begrenzung des Laufrades (4) hinaus erstrecken.
6. Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Taschen (21) als Vertiefungen in dem Laufrad (22) gestaltet sind.
7. Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Taschen (20) als Vertiefungen in dem Pumpengehäu- se (3) gestaltet sind.
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