DE4209126C2 - Peripheralpumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Peripheralpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Pumpe ist aus der US 4 591 311 bekannt und dient zum Pumpen eines Brennstoffs (Benzin) in seiner flüssigen Phase aus einem Brennstofftank in eine Brennkraftmaschine.

Die Fig. 6 bis 8 sind Schnittansichten, die eine sehr ähnliche Peripheralpumpe (oder auch Seitenkanal- Flüssigkeitspumpe) zeigen, wie sie beispielsweise durch die japanische Patentanmeldung JP-A-60-79193 offenbart ist. In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 100 ein Pumpen-Gesamtgehäuse, das ein Pumpengehäuse 110 enthält, das seinerseits aus einem Pumpenunterteil 1 und einem Pumpendeckel 2 besteht sowie aus einem Flügelrad 3, das drehbar im Pumpengehäuse 110 gelagert ist. Das Flügelrad 3 hat an seinem äußeren Umfang Schaufeln oder Flügel 3A und ist an einer Welle 4 so befestigt, daß es in bezug auf das Pumpen-Gesamtgehäuse 100 um seine Mittelachse drehbar ist.

Im Pumpen-Gesamtgehäuse 100 ist ein ringförmiger Pumpen-Seitenkanal 5 ausgebildet, der sich längs des äußeren Umfanges des Flügelrades 3 erstreckt und einen Saugeinlaß 2A und einen Druckauslaß 1A hat, die sich zu beiden Enden des Pumpen-Seitenkanals hin öffnen. Der Pumpen-Seitenkanal 5 nimmt die Schaufeln oder Flügel 3A des Flügelrades 3 auf. Der Pumpen-Seitenkanal 5 weist Vertiefungen 1B und 2B auf, die jeweils im Pumpenunterteil 1 und im Pumpendeckel 2 ausgebildet sind.

Derjenige Endabschnitt des Pumpen-Seitenkanals 5, der an der Seite des Saugeinlasses 2A liegt, an dem der Innendruck gering ist, ist in einem ringförmigen, vergrößerten Seitenkanal 5A ausgebildet, der eine vorbestimmte Länge hat, auf der er im Querschnitt größer ist als der verbleibende Abschnitt; an dem Ende, an dem der Querschnitt wiederum verkleinert wird, hat er eine Stufe 5B. Demzufolge ist der verbleibende Abschnitt des Pumpen-Seitenkanals 5 zwischen der Stufe 5B und dem Druckauslaß 1A im Querschnitt kleiner als der Abschnitt 5A des Seitenkanals; im querschnittskleineren Kanalteil ist der Innendruck größer als im letzteren. Im querschnittsgrößeren Abschnitt des Seitenkanals 5A ist nahe der Stufe 5B ein kleines Loch, insbesondere ein Gas-Entlüftungsloch 2C, so ausgebildet, daß der Pumpen-Seitenkanal 5 mit der Außenseite des Pumpen-Gesamtgehäuses 100 in Verbindung steht.

Die Welle 4 des Rotors 11 eines Elektromotors 10, der seinerseits mit dem Pumpen-Gesamtgehäuse 100 verbunden ist, ist mit Hilfe von Lagern 12 und 13 drehbar gelagert. Das Pumpen-Gesamtgehäuse 100 ist über das Joch 15 des Motors 10 mit einem End-Deckel 14 verbunden. Der End-Deckel 14 hat einen Pumpen-Druckauslaß 14A, um die Flüssigkeit beispielweise einem nicht dargestellten Motor zuzuführen. Das Joch 15 beherbergt den Rotor 11 und bildet zwischen dem Pumpen-Gesamtgehäuse 100 und dem Enddeckel 14 eine Flüssigkeitskammer 16, um darin eine Flüssigkeit, wie z. B. einen Brennstoff in seiner flüssigen Phase, zu fördern, der aus dem Druck-Auslaß 1A abgegeben wird. Innerhalb des Joches sind Permanentmagnete 17 vorgesehen, die als Stator dienen sowie Bürsten 19, die an dem Kommutator 18 des Rotors 11 gleitend anliegen.

Es wird nun die Wirkungsweise einer so aufgebauten Seitenkanal-Flüssigkeitspumpe im einzelnen beschrieben.

Wenn das Flügelrad 3 in Fig. 7 durch den Elektromotor 10 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, dann wird eine Flüssigkeit, wie z. B. ein Brennstoff in seiner flüssigen Phase, durch den Saugeinlaß 2A am Ende des Seitenkanals 5 in diesen eingesaugt. Durch die Hochgeschwindigkeits-Drehung der Schaufeln oder Flügel 3A des Flügelrades im Seitenkanal 5 wird der Druck in der so eingesaugten Flüssigkeit erhöht, so daß sie in Fig. 7 im Uhrzeigersinn fließt und dann durch den Druckauslaß 1A am anderen Ende des Seitenkanals in die Flüssigkeitskammer 6 austritt. Bei dieser Wirkungsweise berühren die Schaufeln oder Flügel des Flügelrades die Flüssigkeit, so daß diese Flüssigkeit teilweise verdampft, wobei sich in der Flüssigkeit Blasen bilden. Die so gebildeten Blasen werden aus dem Pumpen-Gesamtgehäuse 100 durch das Gas-Entlüftungsloch 2C nahe der Stufe 5B im querschnittsvergrößerten Teil des Seitenkanals abgeführt.

Wenn sich bei einer Seitenkanalpumpe, die als Brennstoffpumpe verwendet wird, durch die Verdampfung des Brennstoffes im Pumpen-Seitenkanal Blasen gebildet haben und diese Blasen im Pumpen-Seitenkanal verbleiben, dann können diese Dampfblasen ein solches Hindernis bilden, daß sie den Flüssigkeitsfluß behindern und auf diese Weise die Pumpen-Kapazität erheblich herabsetzen. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist bei der oben beschriebenen, bekannten Seitenkanal-Flüssigkeitspumpe das Gas-Entlüftungsloch im Pumpendeckel so ausgebildet, daß der mittlere Abschnitt des Pumpen-Seitenkanals mit der Außenseite des Pumpen-Gesamtgehäuses in Verbindung steht. Die im Pumpen-Seitenkanal durch Verdampfung der Flüssigkeit gebildeten Blasen werden auf diese Weise aus dem Pumpen-Gesamtgehäuse durch das Gas-Entlüftungsloch abgeführt.

Da das Gas-Entlüftungsloch jedoch im Boden des querschnittsvergrößerten Seitenkanals angeordnet ist, werden die Reibungskräfte in der Flüssigkeit nicht genügend übertragen und die Blasen, die im Pumpen-Seitenkanal dann gebildet werden, wenn die Schaufeln oder Flügel des Flügelrades die Flüssigkeit berühren, werden dazu veranlaßt, längs des inneren, kreisförmigen Umfanges des Pumpen-Seitenkanals und nahe dem Flügelrad zu fließen; dies geschieht wegen der Differenz zwischen den Blasen und der Flüssigkeit sowohl in bezug auf die Zentrifugalkraft als auch auf das spezifische Gewicht, wobei der Reibungswiderstand der Flüssigkeit weiter herabgesetzt wird. Auf diese Weise wird es unmöglich, die Flüssigkeit und die Blasen von einer Stelle nahe dem Boden des Pumpen-Seitenkanals zu einer Stelle außerhalb des Pumpen-Gesamtgehäuses zu führen, so daß die Blasen innerhalb der Pumpe eine Sperre bilden können.

Es ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), die Gasblasen aus der Pumpenkammer wirkungsvoll abzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Wenn in der erfindungsgemäßen Peripheralpumpe die Flügel oder Schaufeln des Flügelrades eine Flüssigkeit, z. B. flüssigen Brennstoff in der Pumpenkammer berühren, dann wird diese Flüssigkeit verdampft und auf diese Weise werden in der Flüssigkeit Blasen gebildet. Die so gebildeten Blasen werden längs des Innenumfangs der Pumpenkammer gesammelt. Die so gesammelten Blasen werden durch den Spalt zwischen dem Flügelrad und der Gleitfläche des Pumpendeckels und durch die Entgasungsbohrungen zur Außenseite der Pumpe abgeführt. Dabei werden diejenigen Blasen, die nicht durch die ersten Entgasungsbohrungen abgeführt werden oder diejenigen Blasen, die unterhalb der ersten Entgasungsbohrungen gebildet werden, durch die folgenden Entgasungsbohrungen abgeführt, nämlich durch die zweite oder die dritte usw.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Zeichnungen sowie der beigefügten Patentansprüche wird die vorliegende Erfindung noch klarer verstanden werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Peripheralpumpe darstellt;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1, die einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung entspricht;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1, die einer dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung entspricht;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht zur Beschreibung der ersten und dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei für die erste Ausführungsform eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 2 und für die dritte Ausführungsform eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 3 dargestellt ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht zur Beschreibung einer zweiten und vierten Ausführungsform, und zwar für die zweite Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig. 2 und für die vierte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 6 eine senkrechte Schnittansicht einer bekannten Peripheralpumpe;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie C-C in Fig. 6; und

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie D-D in Fig. 6.

Erste Ausführungsform

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nun ein Beispiel einer ersten Ausführungsform einer Peripheralpumpe beschrieben.

In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 100 ein Pumpen-Gesamtgehäuse, das folgende Teile enthält: ein Pumpengehäuse 110 mit einem Pumpenoberteil 1 und einem Pumpendeckel 2 und ein Flügelrad 3, das innerhalb des Pumpengehäuses 110 drehbar gelagert ist. Das Flügelrad 3 hat an seinem Umfang Schaufeln oder Flügel 3A und ist an einer Welle 4 so befestigt, daß es um die Mittelachse in bezug auf das Pumpengehäuse drehbar ist.

Innerhalb des Pumpengehäuses 110 ist eine ringförmig gekrümmte Pumpenkammer 5 mit einer Flüssigkeitseinlaßöffnung 2A und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung 1A an beiden Enden so gebildet, daß sie sich längs des Außenumfangs des Flügelrades 3 erstreckt und die Flügel oder Schaufeln 3A des Flügelrades 3 aufnimmt. Die Pumpenkammer besteht aus Vertiefungen 1B und 2B, die jeweils im Pumpenoberteil 1 und im Pumpendeckel 2 ausgebildet sind. Die Flüssigkeitsauslaßöffnung 1A ist an der Seite des Pumpenoberteiles 1 vorgesehen und die Flüssigkeitseinlaßöffnung an der Seite des Pumpendeckels 2. Im Pumpendeckel 2 sind mehrere Entgasungsbohrungen 2D, 2E und 2F in dessen Flügelrad-Gleitfläche 2H so eingeformt, daß sie längs der Pumpenkammer angeordnet sind und mit der Außenseite der Pumpe in Verbindung stehen. Längs des Umfangs der Pumpenkammer 5 ist eine extrem klein-winklige Schräge 2G so eingeformt, daß sie von den Entgasungsbohrungen 2D, 2E und 2F in Richtung auf die Pumpenkammer verläuft und den gesamten Umfang des Pumpendeckels abdeckt. Die Schräge 2G stellt einen solchen Spalt dar, daß sie dem Fluß von Flüssigkeit einen Widerstand entgegensetzt, den Fluß von Gas jedoch kaum behindert. In dem Fall, daß das Pumpengehäuse 110 beispielsweise einen Außendurchmesser von 50 mm hat, ist der Spalt etwa 20 bis 30 µm. Der übrige Aufbau der Peripheralpumpe nach der Erfindung ist derselbe wie der bei der obenbeschriebenen, bekannten Pumpe. Die Schrägfläche 2G kann auf der Seite des Flügelrades 3 ausgebildet sein oder sie kann sowohl an der Gleitfläche 2H und an der Seite des Flügelrades 3 ausgebildet sein.

Wenn das Flügelrad 3 in einer so aufgebauten Peripheralpumpe in Uhrzeigersinn in Fig. 2 durch den Elektromotor C angetrieben wird, dann wird eine Flüssigkeit, z. B. flüssiger Brennstoff durch die Flüssigkeitseinlaßöffnung 2A in die Pumpenkammer 5 eingesaugt. Die so eingesaugte Flüssigkeit fließt in Fig. 2 im Uhrzeigersinn, d. h. sie fließt durch die Flüssigkeitsauslaßöffnung 1A in die Flüssigkeitskammer 16 hinein. Während dieses Pumpvorgangs berühren die Schaufeln oder Flügeln 3A des Flügelrades 3 die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 5 und verdampfen teilweise, so daß in der Flüssigkeit Blasen gebildet werden. Die so gebildeten Blasen unterscheiden sich von der Flüssigkeit sowohl in bezug auf die Zentrifugalkraft als auch auf das spezifische Gewicht. Sie werden daher längs des Innenumfangs der Pumpenkammer 5 und nahe dem Flügelrad 3 gesammelt. D.h., die Blasen werden radial nach innen gedrückt, also in Richtung auf die Gleitfläche 2H zwischen dem Flügelrad 3 und dem Pumpendeckel 2. Dies führt dazu, daß lediglich die Blasen durch den schmalen Spalt hindurch wirkungsvoll abgeführt werden, der durch die Schrägfläche 2G gebildet wird, und ferner durch die Entgasungsbohrungen. Diejenigen Blasen, die nicht durch die erste Entgasungsbohrung 2D abgeführt werden oder die stromabwärts der ersten Entgasungsbohrung 2D gebildet werden, werden durch die zweite oder dritte Entgasungsbohrung 2E oder 2F abgeführt.

Zweite Ausführungsform

Es wird nun ein weiteres Beispiel einer Peripheralpumpe in Form einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform ist anstelle der obenbeschriebenen Schräge 2G, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, eine extrem kleine Stufe 2G vorhanden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Stufe 2G erstreckt sich längs der Pumpenkammer 5 und im Boden der Stufe sind mehrere Entgasungsbohrungen 2D, 2E und 2F so eingeformt, daß sie längs der Pumpenkammer 5 angeordnet sind und mit dem Äußeren der Pumpe in Verbindung stehen. Die Stufe 2G kann an der Seite des Flügelrades 3 ausgebildet sein oder sie kann sowohl an der Gleitfläche 2H und der Seite des Flügelrades 3 ausgebildet sein.

Dritte Ausführungsform

Bei der Flüssigkeitspumpe, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist die ringförmige Schrägfläche 2G längs des Innenumfangs der Pumpenkammer 5 so ausgebildet, daß sie den gesamten Umfang des Pumpenoberteils abdeckt. Diese Schrägfläche 2G kann mit Leichtigkeit eingeformt werden. Da sich die Schrägfläche jedoch auch über einen Teil erstreckt, in dem keine Pumpenkammer ausgebildet ist, hat die Flüssigkeitspumpe einen leicht geringeren Wirkungsgrad. Diese Schwierigkeit ist bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeschaltet worden. D.h., daß bei der dritten Ausführungsform, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, eine Schrägfläche 2G ähnlich der in Fig. 4 dargestellten längs der Pumpenkammer 5 lediglich zwischen der Flüssigkeitseinlaßöffnung 2A und der Flüssigkeitsauslaßöffnung 1A ausgebildet ist. Die Flüssigkeitspumpe nach der dritten Ausführungsform hat daher einen höheren Wirkungsgrad als diejenige nach der ersten Ausführungsform (Fig. 2).

Vierte Ausführungsform

Durch eine leichte Modifizierung der obenbeschriebenen dritten Ausführungsform kann eine vierte Ausführungsform der Erfindung erhalten werden. Dies bedeutet, daß bei der vierten Ausführungsform eine Stufe 2G ähnlich derjenigen, die in Fig. 5 dargestellt ist, längs des Innenumfangs der Pumpenkammer 5 nur zwischen der Flüssigkeitseinlaßöffnung (Saugeinlaß) 2A und der Flüssigkeitsauslaßöffnung (Druckauslaß) 1A ausgebildet ist.

Wirkungen der Erfindung

Wie dies eingangs beschrieben wurde, sind mehrere Entgasungsbohrungen in denjenigem Teil der Pumpe ausgebildet, in dem sich die in der Pumpenkammer gebildeten Blasen sammeln; d. h. sie sind in der Gleitfläche des Pumpendeckels eingeformt, der in Gleitberührung mit dem Flügelrad steht. Die Gasblasen, die nicht durch die erste Entgasungsbohrung abgeführt werden oder die stromabwärts der ersten Entgasungsbohrung gebildet werden, werden daher durch die folgenden Entgasungsbohrungen abgeführt, und zwar durch die zweite Entgasungsbohrung, die dritte usw.

Die erfindungsgemäße Peripheralpumpe kann daher die Blasen sehr wirksam abführen, die bei einer üblichen Flüssigkeitspumpe nicht in ausreichender Weise abgeführt werden können. Die Flüssigkeitspumpe nach der Erfindung hat demnach eine hohe Pumpenkapazität und Behinderungen des Flüssigkeitsflusses durch Blasen sind vermieden. Die Brennstoffpumpe, bei der eine längliche, kleine Schrägfläche oder Stufe längs der Pumpenkammer eingeformt ist und bei der mehrere Entgasungsbohrungen in der Schrägfläche oder im Boden der Stufe eingeformt sind, kann die Blasen wirkungsvoller abführen.

Claims (7)

1. Peripheralpumpe

• - mit einem Pumpengehäuse, das aus einem Pumpenoberteil und einem Pumpendeckel besteht,
• - mit einem Flügelrad in einer Pumpenkammer, die am äußeren Umfang des Flügelrades angeordnet und aus ringförmigen Vertiefungen jeweils im Pumpenoberteil und im Pumpendeckel gebildet ist,
• - mit einer Flüssigkeitseinlaßöffnung an einem Ende der Pumpenkammer und mit einer Flüssigkeitsauslaßöffnung am anderen Ende der Pumpenkammer, dadurch gekennzeichnet,
• - daß im Bereich der Gleitfläche (2H) zwischen Flügelrad (3) und Pumpendeckel (2) längs der Pumpenkammer (5) im Pumpendeckel (2) mehrere mit der Außenseite der Pumpe in Verbindung stehende Entgasungsbohrungen (2D, 2E, 2F) angeordnet sind, und
• - daß zur Verbindung der Entgasungsbohrungen (2D, 2E, 2F) mit der Pumpenkammer (5) in der Gleitfläche (2H) ein oder mehrere extrem kleine Verbindungsspalte (2G) eingeformt sind.

2. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsspalte (2G) als Stufen- oder Schrägfläche ausgebildet sind.

3. Peripheralpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (2G) längs des gesamten Umfanges des Pumpendeckels (2) ausgebildet ist.

4. Peripheralpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (2G) zwischen der Flüssigkeitseinlaßöffnung (2A) und der Flüssigkeitsauslaßöffnung (1A) längs des Umfanges der Pumpenkammer (5) ausgebildet ist.

5. Peripheralpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenfläche (2G) mehrere Stufen aufweist.

6. Peripheralpumpe nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenfläche (2G) längs des gesamten Umfanges des Pumpendeckels (2) ausgebildet ist.

7. Peripheralpumpe nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenfläche (2G) nur zwischen der Flüssigkeitseinlaßöffnung (2A) und der Flüssigkeitsauslaßöffnung (1A) längs des Umfanges der Pumpenkammer (5) ausgebildet ist.