DE19826902A1 - Förderpumpe - Google Patents

Abstract

Bei einer als Peripheral- oder Seitenkanal ausgebildeten Förderpumpe (2) haben in einem Laufrad (4) angeordnete Leitschaufeln (9, 11, 12) im radial inneren Bereich einen anderen Neigungswinkel als im radial äußeren Bereich. Hierdurch läßt sich die Kennlinie der Förderpumpe (2) durch ein einfaches Auswechseln des Laufrades (4) verändern. Die Förderpumpe (2) kann dank der Erfindung bei einem vorgesehenen Förderdruck und Volumenstrom in Abhängigkeit von der Viskosität der zu fördernden Flüssigkeit auf einen besonders hohen Wirkungsgrad eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem ange­ triebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, in welchem in zumindest einer seiner Stirnseiten ein Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln angeord­ net ist, mit einem im Bereich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, wel­ cher mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssig­ keit von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bildet.

Solche Förderpumpen sind als Peripheral- oder Seiten­ kanalpumpen bekannt und werden beispielsweise in heutigen Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff oder Wasch­ flüssigkeit eingesetzt. Bei einer Drehung des Laufrades erzeugen die Leitschaufeln in der Förderkammer eine quer zu der Bewegungsrichtung der Leitschaufeln verlaufende Zirkulationsströmung. Die Leitschaufeln bilden im radial inneren Bereich des Laufrades den Eintrittsbereich der Zirkulationsströmung in die Schaufelkammern und im radial äußeren Bereich deren Austrittsbereich. Zur Anpassung der Förderpumpe an eine vorgesehene Kennlinie sowie an die Viskosität der zu fördernden Flüssigkeit können der Nei­ gungswinkel der Leitschaufeln und die Kammervolumen be­ rechnet und angepasst werden. Diese Anpassung ist ent­ scheidend für den Wirkungsgrad der Förderpumpe in dem vorgesehenen Verwendungsfall.

Nachteilig bei der bekannten Förderpumpe ist, dass die Bemessung des Neigungswinkels der Leitschaufeln nur einen Kompromiss darstellen kann, weil die Verhältnisse beim Ein- und Austritt der Zirkulationsströmung und damit auch die Verwirbelung und Reibungsverluste unterschiedlich sind. Diese Reibungsverluste und Verwirbelungen vermin­ dern den Wirkungsgrad der Förderpumpe beträchtlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpum­ pe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie bei einer vorgesehenen Kennlinie einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leitschaufeln im radial inneren Bereich des Laufrades einen anderen Neigungswinkel aufweisen, als im radial äu­ ßeren Bereich des Laufrades.

Durch diese Gestaltung lässt sich die Kennlinie der er­ findungsgemäßen Förderpumpe durch ein einfaches Auswech­ seln des Laufrades an den vorgesehenen Verwendungsfall anpassen. Reibungsverluste an den Leitschaufeln oder eine sehr schwache Beschleunigung der Zirkulationsströmung in­ nerhalb der Schaufelkammern lassen sich dank der Erfin­ dung durch einen Einsatz eines Laufrades mit entsprechen­ den Neigungswinkeln auf ein Minimum reduzieren. Hierdurch lassen sich Förderpumpen für unterschiedliche Verwen­ dungsfälle und Kennlinien mit einem besonders hohen Wir­ kungsgrad zusammenstellen.

Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat bei hohen Volumen­ strömen und konstantem Förderdruck einen besonders hohen Wirkungsgrad, wenn der Neigungswinkel der Leitschaufeln zur Senkrechten auf die Stirnseite des Laufrades im radi­ al inneren Bereich größer ist als im radial äußeren Be­ reich. Durch diese Gestaltung entstehen im Eintrittsbe­ reich der Schaufelkammer besonders geringe Verwirbelungen und Reibungsverluste in der Zirkulationsströmung. Im Aus­ trittsbereich wird die Zirkulationsströmung stark be­ schleunigt. Hierdurch eignet sich die erfindungsgemäße Förderpumpe insbesondere für den Einsatz als elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe in einem Kraftfahrzeug.

Eine weitere Möglichkeit der Anpassung der Kennlinie der erfindungsgemäßen Förderpumpe besteht darin, dass die ra­ dial inneren und äußeren Bereiche der Leitschaufeln an der Stirnseite des Laufrades einen tangentialen Versatz aufweisen. Der tangentiale Versatz kann hierbei kontinu­ ierlich oder sprungartig gestaltet sein.

Die Eintritts- und Austrittsbereiche der Schaufelkammern lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung voneinander trennen, wenn das Laufrad an seiner Stirnseite im mittleren Bereich der Leitschau­ feln einen umlaufenden Rand aufweist. Hierdurch werden Verwirbelungen innerhalb der Zirkulationsströmung vermie­ den. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungs­ grades der erfindungsgemäßen Förderpumpe.

Das Laufrad lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fer­ tigen, wenn es zwei sandwichartig übereinander angeordne­ te Radkörper hat. Der die unterschiedlichen Neigungswin­ kel der Leitschaufeln aufweisende Radkörper kann hier­ durch wie das Laufrad der bekannten Förderpumpe mit einer zweiteiligen Form gepresst oder gespritzt werden.

Die Radkörper sind gemäß einer anderen vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung dauerhaft miteinander verbunden, wenn sie miteinander verklebt oder verschweißt sind.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Förderpumpe in einem Längsschnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Förderpumpe aus Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch Leitschaufeln eines Laufrades aus Fig. 2 entlang der Linie III-III.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße, von einem Elek­ tromotor 1 angetriebene Förderpumpe 2 in einem Längs­ schnitt. Die Förderpumpe 2 hat ein in einem Gehäuse 3 drehbar angeordnetes Laufrad 4 mit einem auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigten ersten Radkörper 6 und einem mit diesem verklebten zweiten Radkörper 7. Der er­ ste Radkörper 6 hat einen Kranz Schaufelkammern 8 begren­ zende Leitschaufeln 9. Der zweite Radkörper 7 hat einen Kranz radial innerer Leitschaufeln 11 und einen Kranz ra­ dial äußerer Leitschaufeln 12. Hierdurch wird der zweite Radkörper 7 von Schaufelkammern 13, 14 durchdrungen. Die Leitschaufeln 11, 12 des zweiten Radkörpers 7 sind durch einen umlaufenden Rand 15 voneinander getrennt. Im den Leitschaufeln 11, 12 gegenüberstehenden Bereich weist das Gehäuse 3 einen sich von einem Einlasskanal 16 zu einem Auslasskanal 17 erstreckenden teilringförmigen Kanal 18 auf. Die Schaufelkammern 8, 13, 14 und der teilringförmi­ ge Kanal 18 bilden eine Förderkammer 10 für die zu för­ dernde Flüssigkeit.

Bei einer Drehung des Laufrades 4 entsteht in der Förder­ kammer 10 eine Zirkulationsströmung. Die zu fördernde Flüssigkeit wird von dem Einlasskanal 16 zunächst durch die radial inneren Schaufelkammern 13 des zweiten Radkör­ pers 7 in die Schaufelkammern 8 des ersten Radkörpers 6 geführt. Anschließend gelangt die Flüssigkeit über die radial äußeren Schaufelkammern 14 des zweiten Radkörpers 7 in den teilringförmigen Kanal 18. Während die Flüssig­ keit die Schaufelkammern 8, 13, 14 des Laufrades 4 pas­ siert, erfährt die Zirkulationsströmung eine Erhöhung ih­ rer kinetischen Energie. Zur Verdeutlichung sind die Strömungen der Flüssigkeit innerhalb der Förderpumpe 2 mit Pfeilen gekennzeichnet.

Die Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Förderpumpe 2 aus Fig. 1 entlang der Linie II-II die Stirnseite des zweiten Radkörpers 7. Hierbei ist zu er­ kennen, dass die radial inneren Leitschaufeln 11 zu den radial äußeren Leitschaufeln 12 einen tangentialen Ver­ satz d aufweisen. Weiterhin hat der zweite Radkörper 7 in einem radial mittleren Bereich Taschen 19 für die zu för­ dernde Flüssigkeit. Diese Taschen 19 bilden ein Axial­ gleitlager für das Laufrad 4.

Die Fig. 3 zeigt in einem Schnitt durch die Schaufelkam­ mern 8, 13, 14 des Laufrades 4 entlang der Linie III-III Neigungswinkel α, β, γ der Leitschaufeln 9, 11, 12 zur Senkrechten auf die Stirnseite des Laufrades 4. Die radial inneren Leitschaufeln 11 des zweiten Radkörpers 7 haben einen großen Neigungswinkel α, so dass die Zirkula­ tionsströmung an dieser Stelle nur geringe Reibungsver­ lust erfährt. Die radial äußeren Leitschaufeln 12 weisen einen kleinen Neigungswinkel β auf, so dass die Zirkula­ tionsströmung eine sehr starke Erhöhung ihrer kinetischen Energie erfährt. Die Leitschaufeln 9 des ersten Radkör­ pers 6 haben im radial inneren und im radial äußeren Be­ reich jeweils denselben Neigungswinkel γ.

Die Kennlinie der erfindungsgemäßen Förderpumpe 2 wird damit sehr stark durch den Versatz d und die Neigungswin­ kel α, β, γ der Leitschaufeln 9, 11, 12 bestimmt. Deshalb lässt sich die Förderpumpe 2 durch ein einfaches Auswech­ seln des Laufrades 4 an ihren jeweiligen Verwendungsfall anpassen.

Claims (6)

1. Förderpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, in welchem in zumindest einer seiner Stirnseiten ein Kranz Schaufelkammern be­ grenzende Leitschaufeln angeordnet ist, mit einem im Be­ reich der Leitschaufeln in dem Pumpengehäuse angeordneten teilringförmigen Kanal, welcher mit den Schaufelkammern zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal eine Förderkammer bildet, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Leitschaufeln (11, 12) im radial inneren Bereich des Laufrades (4) einen anderen Neigungs­ winkel (α, β) aufweisen als im radial äußeren Bereich des Laufrades (4).

2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α, β) der Leitschaufeln (11, 12) zur Senkrechten auf die Stirnseite des Laufrades (4) im radial inneren Bereich größer ist als im radial äußeren Bereich.

3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die radial inneren und äußeren Bereiche der Leitschaufeln (11, 12) an der Stirnseite des Laufra­ des (4) einen tangentialen Versatz (d) aufweisen.

4. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (4) an seiner Stirnseite im mittleren Bereich der Leitschau­ feln (11, 12) einen umlaufenden Rand (15) aufweist.

5. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (4) zwei sandwichartig übereinander angeordnete Radkörper (6, 7) hat.

6. Förderpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radkörper (6, 7) miteinander verklebt oder ver­ schweißt sind.