DE102011086128A1

DE102011086128A1 - Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011086128A1
Application number: DE102011086128A
Authority: DE
Inventors: Peter Köppler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16
Also published as: CN104024648B; CN104024648A; EP2776722B1; US9765792B2; US20150086342A1; WO2013068512A1; EP2776722A1

Abstract

Bei einer Kreiselpumpe (1) zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug ragen ringförmige Stege (22–24, 28, 29) in eine Spaltdichtung (17) zwischen einem Gehäuseteil (16) und einer Deckscheibe (16) eines Laufrades (9). Die Stege (22–24, 28, 29) sind auf beiden Bauteilen des Gehäuseteils (16) und der Deckscheibe (15) angeordnet und begrenzen Kammern (25–27), welche eine Strömung beschleunigen, verzögern und umlenken. Hierdurch hat die Spaltdichtung (17) eine hohe Drosselwirkung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, mit einem Ansaugkanal und einem Auslasskanal in dem Gehäuse, mit einem angetriebenen, in dem Gehäuse drehbaren Laufrad, mit von einer Tragscheibe des Laufrades abstehenden Laufschaufeln und mit einer freie Enden von Laufschaufeln verbindenden Deckscheibe und mit einer Spaltdichtung zwischen der Deckscheibe und einem der Deckscheibe gegenüberstehenden Gehäuseteil des Gehäuses.
Solche Kreiselpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zum Fördern von Wasser eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Der Ansaugkanal der bekannten Kreiselpumpe ist zu dem Zentrum des Laufrades geführt. Der Auslasskanal schließt sich an den radial äußeren Umfang des Laufrades an. Im Zentrum des Laufrades befindliche Flüssigkeit gelangt auf die Laufschaufeln und wird bei einer Drehung des Laufrades radial nach außen zu dem Auslasskanal gefördert. Zwischen der die Deckscheibe aufweisenden Seite des Laufrades und dem der Deckscheibe gegenüberstehenden Gehäuseteil entsteht damit ein von dem Auslasskanal bis zu dem Ansaugkanal führender Spalt, der durch eine Spaltdichtung abgedichtet ist. Im einfachsten Fall ist die Spaltdichtung ein besonders enger Spalt, der die Strömung von der einen hohen Druck aufweisenden, radial äußeren Seite zu der einen geringen Druck aufweisenden, radial inneren Seite des Laufrades drosselt. Die Drosselung hat einen entscheidenden Einfluss auf den Wirkungsgrad der Kreiselpumpe. Jedoch lässt sich der Spalt nicht beliebig verkleinern, weil verhindert sein muss, dass Toleranzen der Bauteile zu einem Schleifen der Deckscheibe auf dem Gehäuseteil führen können.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie einen besonders hohen Wirkungsgrad hat und besonders kostengünstig zu fertigen ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeweils zumindest ein hervorstehender ringförmiger Steg der Spaltdichtung auf der Deckscheibe und auf dem Gehäuseteil angeordnet ist und dass der Steg des Gehäuseteils zu dem Steg der Deckscheibe zueinander versetzt ist.
Durch diese Gestaltung wird eine von dem Ansaugkanal zu dem Auslasskanal führende Strömung in der Spaltdichtung entlang eines besonders langen Weges geführt. Weiterhin erfährt die Strömung hierdurch mehrere Umlenkungen, was zu einer besonders hohen Drosselwirkung der Spaltdichtung führt. Durch die hohe Drosselwirkung der Spaltdichtung hat die erfindungsgemäße Kreiselpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad. Die Stege lassen sich besonders einfach fertigen, so dass die erfindungsgemäße Kreiselpumpe zudem besonders geringe Fertigungskosten aufweist.
Die Stege könnten beispielsweise jeweils bis zur Mitte der Spaltdichtung geführt sein. Zur Erhöhung der Anzahl der Umlenkungen und der Erhöhung der Drosselwirkung der Spaltdichtung trägt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn einander gegenüberstehend angeordnete Stege jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung überragen.
Die Spaltdichtung weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Drosselwirkung auf, wenn mehrere von den Stegen begrenzte Kammern in der Spaltdichtung unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Die unterschiedlichen Querschnitte der Kammern in der Spaltdichtung führen zu mehreren Geschwindigkeitsänderungen der Strömung, was zu deren Drosselung führt.
Eine besonders hohe Drosselwirkung der Spaltdichtung bei einer besonders einfachen Herstellung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die Spaltdichtung nahe des Ansaugkanals und nahe des Auslasskanal jeweils einen senkrecht zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades angeordneten Ringkanal hat, wenn die Ringkanäle über einen Querkanal miteinander verbunden sind und wenn die Stege in den Querkanal hineinragen. Durch diese Gestaltung lassen sich die die Spaltdichtung begrenzenden Bauteile einfach axial fügen und kostengünstig, beispielsweise im Spritzgussverfahren, fertigen. Weiterhin ist die Spaltdichtung hierdurch gestuft gestaltet, was zu einer besonders hohen Drosselwirkung beiträgt.
Die Stege stehen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Strömung in der Spaltdichtung entgegen, wenn der die Ringkanäle miteinander verbindende Querkanal zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades geneigt ist und wenn die in den Querkanal hineinragenden Stege senkrecht zur Ebene der Tragscheibe des Laufrades angeordnet sind. Durch die Ausrichtung der Stege zum Querkanal entstehen hohe Verwirbelungen in der Strömung, so dass die Spaltdichtung eine besonders hohe Drosselwirkung aufweist. Da sich die Höhe der Laufschaufeln zur radial äußeren Begrenzung des Laufrades ohnehin verringert, führt diese Gestaltung zudem zu einem besonders geringen Materialeinsatz und damit zu besonders geringen Fertigungskosten.
Zur weiteren Erhöhung der Anzahl der Umlenkungen der Strömung und damit der Drosselwirkung in der Spaltdichtung trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn zumindest einer der Ringkanäle über einen Querkanal mit dem Ansaugkanal oder dem Auslasskanal verbunden ist.
Die Stege lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach bei der Fertigung der Bauteile im Spritzgussverfahren fertigen, wenn die Stege sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen. Durch diese Gestaltung lassen sich Deckscheibe und Gehäuse einfach bei der Fertigung im Spritzgussverfahren fertigen. Dies führt insbesondere bei einer Fertigung der Bauteile in Großserie, wie sie bei Kraftfahrzeugen üblich ist, zu sehr geringen Fertigungskosten. Die Fertigung der Stege und damit die Erzeugung der Spaltdichtung ist hierdurch kostenneutral.
Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe trägt es bei, wenn zumindest eines der Bauteile des Gehäuseteils oder der Deckscheibe aus Kunststoff gefertigt ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in:
1 eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit angrenzenden Bauteilen eines Kraftfahrzeuges,
2 eine Schnittdarstellung durch eine Pumpenstufe der Kreiselpumpe aus 1.
1 zeigt eine Kreiselpumpe 1 mit einer von einem Elektromotor 2 angetriebenen Pumpenstufe 3. Die Kreiselpumpe 1 saugt Flüssigkeit über eine Ansaugleitung 4 aus einem Vorratsbehälter 5 an und fördert diese über eine Förderleitung 6 zu einem Verbraucher 7.
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Pumpenstufe 3 der Kreiselpumpe 1 aus 1. Die Pumpenstufe 3 hat ein Gehäuse 8 mit einem darin drehbar angeordneten, von dem Elektromotor 2 aus 1 angetriebenen Laufrad 9. Das Gehäuse 8 hat einen mit der Ansaugleitung 4 verbundenen Ansaugkanal 10 und einen mit der Förderleitung 6 verbundenen Auslasskanal 11. Das Laufrad 9 hat eine auf einer Welle 12 des Elektromotors 2 drehfest angeordnete Tragscheibe 13 mit davon abstehenden Laufschaufeln 14. Freie Enden radial äußerer Laufschaufeln 14 sind mit einer Deckscheibe 15 verbunden. Zwischen der Deckscheibe 15 und einem der Deckscheibe 15 gegenüberstehenden Gehäuseteil 16 des Gehäuses ist eine Spaltdichtung 17 angeordnet.
Die Spaltdichtung 17 weist zwei konzentrisch zur Drehachse des Laufrades 9 und senkrecht zur Tragscheibe 13 angeordnete Ringkanäle 18, 19 auf. Zwischen den Ringkanälen 18, 19 ist ein erster Querkanal 20 angeordnet. Weiterhin hat die Spaltdichtung 17 einen zweiten, an dem Ansaugkanal 10 angeordneten Querkanal 21. Der erste Querkanal 20 ist geneigt zur Ebene der Tragscheibe 13 angeordnet. Die Deckscheibe 15 und das der Deckscheibe 15 gegenüberstehende Gehäuseteil 16 weisen jeweils in die Spaltdichtung 17 hineinragende und zueinander versetzt angeordnete Stege 22–24 auf. Die Stege 22–24 überragen jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung 17 und begrenzen Kammern 25, 26 mit unterschiedlichen Querschnitten. An dem zweiten Querkanal 21 ist eine weitere Kammer 27 von Stegen 28, 29 der Deckscheibe 15 und einer ebenen Wandung des Gehäuseteils 16 begrenzt.
Bezugszeichenliste

1: Kreiselpumpe
2: Elektromotor
3: Pumpenstufe
4: Ansaugleitung
5: Vorratsbehälter
6: Förderleitung
7: Verbraucher
8: Gehäuse
9: Laufrad
10: Ansaugkanal
11: Auslasskanal
12: Welle
13: Tragscheibe
14: Laufschaufeln
15: Deckscheibe
16: Gehäuseteil
17: Spaltdichtung
18, 19: Ringkanal
20, 21: Querkanal
22–24: Steg
25–27: Kammer
28, 29: Steg

Claims

Kreiselpumpe (1) zum Fördern von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (8), mit einem Ansaugkanal (10) und einem Auslasskanal (11) in dem Gehäuse (8), mit einem angetriebenen, in dem Gehäuse (8) drehbaren Laufrad (9), mit von einer Tragscheibe (13) des Laufrades (9) abstehenden Laufschaufeln (14) und mit einer freie Enden von Laufschaufeln (14) verbindenden Deckscheibe (15) und mit einer Spaltdichtung (17) zwischen der Deckscheibe (15) und einem der Deckscheibe (15) gegenüberstehenden Gehäuseteil (16) des Gehäuses (8), dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein hervorstehender, ringförmiger Steg (22–24, 28, 29) der Spaltdichtung (17) auf der Deckscheibe (15) und auf dem Gehäuseteil (16) angeordnet ist und dass der Steg (24) des Gehäuseteils (16) zu dem Steg (22, 23) der Deckscheibe (15) zueinander versetzt ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einander gegenüberstehend angeordnete Stege (22–24) jeweils die Hälfte der Höhe der Spaltdichtung (17) überragen.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von den Stegen (22–24, 28, 29) begrenzte Kammern (25, 26) in der Spaltdichtung (17) unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltdichtung (17) nahe des Ansaugkanals (10) und nahe des Auslasskanal (11) jeweils einen senkrecht zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) angeordneten Ringkanal (18, 19) hat, dass die Ringkanäle (18, 19) über einen Querkanal (20) miteinander verbunden sind und dass die Stege (22–24) in den Querkanal (20) hineinragen.
Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ringkanäle (18, 19) miteinander verbindende Querkanal (20) zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) geneigt ist und dass die in den Querkanal (20) hineinragenden Stege (22–24) senkrecht zur Ebene der Tragscheibe (13) des Laufrades (9) angeordnet sind.
Kreiselpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Ringkanäle (18) über einen Querkanal (21) mit dem Ansaugkanal/10) oder dem Auslasskanal (11) verbunden ist.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (22–24, 28, 29) sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile des Gehäuseteils (16) oder der Deckscheibe (15) aus Kunststoff gefertigt ist.