DE102006053933A1

DE102006053933A1 - Seitenkanalpumpe

Info

Publication number: DE102006053933A1
Application number: DE102006053933A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Geissel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21
Also published as: JP2010509543A; CN101548109B; CN101548109A; JP4852153B2; US20100021282A1; KR20090082921A; WO2008058983A1; EP2054627A1

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

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 Abstand 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 Seitenkanalpumpe 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 Weiterbildung 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 radial 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 vermeiden, 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 ausgleichen. 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
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe mit angrenzenden Bereichen eines Elektromotors,
2 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe aus 1 entlang der Linie II-II,
3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe.
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 begrenzten 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 Ringelement 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.
2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Seitenkanalpumpe 1 aus 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 Verdeutlichung ist die radial äußere Begrenzung des Laufrades 4 in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe 1, welche sich von der aus den 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 1 und 2 beschreiben aufgebaut.

1: Seitenkanalpumpe
2: Elektromotor
3: Pumpengehäuse
4: Laufrad
5: Welle
6: Ringelement
7, 7': Gehäuseteil
8: Mantel
9: Einlasskanal
10: Auslasskanal
11, 12: teilringförmiger Kanal
13, 14: Schaufelkammer
15: Rand
16: Umfangsspalt
17: Abschnitt
18: Ringspalt
19: Verbreiterung
20: Tasche
21: Tasche
22: Laufrad
23, 23': Gehäuseteil

Claims

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, dadurch gekennzeichnet, 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 Abstandes des Randes (15) des Laufrades (4, 22) von dem gegenüberstehenden Abschnitt (17) des Pumpengehäuses (3) gebildet ist.
Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere, über den Umfang des Ringspalts (18) verteilt angeordnete und voneinander beabstandete Taschen (20, 21).
Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung einander benachbarter Taschen (20, 21) zumindest der Länge einer Tasche (20, 21) entspricht.
Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (20, 21) an beiden Stirnseiten des Laufrades (4, 22) angeordnet sind.
Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gkennzeichnet, dass die Taschen (20, 21) sich von dem Rand (15) des Laufrades (4) bis über die radiale Begrenzung des Laufrades (4) hinaus erstrecken.
Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (21) als Vertiefungen in dem Laufrad (22) gestaltet sind.
Seitenkanalpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (20) als Vertiefungen in dem Pumpengehäuse (3) gestaltet sind.