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Brennstoff-Förderpumpe mit rotierendem Förderorgan Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennstoff-Förderpumpe mit rotierendem Förderorgan, insbesondere für
Brennkraftmaschinen, mit einem die Pumpe und einen elektrischen Antriebsmotor dicht
umschließenden brennstoffangefüllten Gehäuse, wobei auch die Motorlager vom Brennstoff
geschmiert werden, mit einem überströmventil und einem überströmweg von der Druckseite
zur Saugseite und einer Explosionssperre im Rückströrnweg vom Motorraum zur Pumpensaugseite.
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Eine bekannte Pumpe dieser Art mit zwei Zahnrädern als Förderorganen
baut sich aus einem schweren, aus zwei Teilen gebildeten Gehäuse auf, wobei der
Antriebsmotor in beiden Gehäuseteilen gelagert ist. Der Brennstoff wird zunächst
durch ein den Motorraum durchsetzendes Rohr in den benachbarten Hohlraum einer säulenartigen
Gehäuseverlängerung gefördert, durch welche Motor und Pumpe am Deckel des Brennstofftankes
befestigt sind, in den sie eintauchen. Erst an diese Gehäusesäule ist die eigentliche
Förderleitung angeschlossen. Durch eine in der Trennwand zum Hohlraum der Gehäusesäule
befindliche öffnung kann Brennstoff in das Innere des Motorraumes strömen. Damit
ist der Motor vollkommen von Brennstoff umgeben, und die Motorachslager werden vom
Brennstoff geschmiert. Die bekannte Pumpe weist ferner einen von der Druckseite
zur Saugseite verlaufenden Cberströmweg auf, der mit einem überströmventil versehen
ist, wobei zwischen dem Ventil und der Saugseite eine Explosionssperre. in Form
eines Feuerschutzsiebes angeordnet ist.
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Der Motorraum und der Hohlraum der Gehäusesäule sind mit Brennstoff
unter Förderdruck gefüllt, so daß die Wände dieser Gehäuseteile druckfest sein müssen.
Die Dichtungen zwischen den einzelnen Gehäuseteilen müssen daher sehr solide ausgeführt
und die Dichtungsflächen sehr genau bearbeitet sein. Mehrere lange Gehäuseschrauben
sind zur Verbindung der unter Druck stehenden Gehäuseteile erforderlich, An Gewicht
wird bei dieser bekannten Pumpe nicht gespart.
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Es ist weiterhin eine Brennstoff-Förderpumpe bekannt, bei der von
der Druckseite der Pumpe Förderflüssigkeit abgezweigt, über ein Druckregulierventil
dem Kühlmantel des Elektromotors zugeführt und von dort zur Pumpensaugseite geleitet
wird. Pumpe und Motor sind dabei in voneinander getrennten Gehäusen untergebracht,
so daß zusätzliche, den Zwischenraum überbrückende Kühlleitungen erforderlich sind,
die vermutlich auch als Explosionssperre wirken. Das überdruckventil für die Pumpe
selbst ist in einer Nebenkammer des Pumpengehäuses untergebracht. Der Aufbau dieser
Pumpe ist aufwendig und für die Unterbringung auf kleinem Raum kaum geeignet.
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Weiterhin ist es bei Pumpen, bei denen das oder die rotierenden Förderorgane
und der die Pumpe treibende Elektromotor in ein und demselben Gehäuse angeordnet
sind, bekannt, die Motorteile innerhalb des Förderstromes anzuordnen. Die bekannte
Ausführungsforrn weist ein zweiteiliges Gehäuse auf, wobei wiederum die Antriebsachse
in beiden Gehäuseteilen gelagert ist. Bei einer Zentrifugalpumpe ist es bekannt,
auf der Druckseite eine Abzweigleitung vorzusehen und mit einem Regulierventil auszustatten,
wobei die Abzweigleitung dem Motor Förderflüssigkeit zur Kühlung unmittelbar zuleitet.
Zur Entfernung der Kühlflüssigkeit ist am unteren Ende des Motorgehäuses ein Sauganschluß
vorgesehen, der mit dem Pumpenlaufrad in Verbindung steht. Schließlich sind selbstschmierende
und küh-
lende Motorpumpen bekannt, bei denen die dem Motor und dem Pumpenlaufrad
gemeinsame Welle hohl ausgebildet ist und durch Verbindung des einen Endes der Bohrung
dieser Welle mit der Druckseite über diese Bohrung Förderflüssigkeit zu den Wellenlagern
wie zum Motorraum geführt wird, Der im Motorraum angesammelte Treibstoff wird durch
ein zusätzliches auf der Welle vorgesehenes Pumpenrad wieder zur Saugseite der Pumpe
gefördert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs
erwähnten Art zu schaffen,
deren Abmessungen sich in geringen Grenzen
halten und die daher auch bei ungünstigen Raumverhältnissen verwendet werden kann,
bei der ferner eine ausgezeichnete Kühlung des Motors erzielt wird, welche auch
bei weitgehender Entleerung des Tankes nicht unterbrochen wird, wobei die im Motorraum
befindliche Flüssigkeit unter niederem Druck steht, so daß nicht der gesamte Motorraum
von sehr druckfesten Wänden umgeben sein muß, und bei der der Motor fest in und
an einem Gehäuseteil gelagert ist. Das Überströmventil der Pumpe und die Explosionssperre
zum Motorraum sollen dabei einfach und Bauteile sparend ausgebildet sein.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß von einem
die Pumpenteile und ein Motorla-er enthaltenden Gehäuseunterteil zwei säulenartige
Fortsätze in den den Motorraum bildenden Hohlraum des Gehäuses ragen und an ihren
freien Enden unter Verwendung von längsdurchbohrten Schrauben das der Pumpe abgelegene
andere Motorlager tragen und daß ferner die zwei säulenartigen Fortsätze
je mit einer Längsbohrung versehen sind, von denen die eine mit der Pumpendruckseite
in Verbindung steht und ein überström- bzw. Druckregulierventil enthält, während
die andere Längsbohrung mit der Pumpensaugseite verbunden ist, so daß durch die
Längsbohrungen, die Schraubenbohrungen und den Motorraum ein überströmweg von der
Pumpendruckseite zur Saugseite hergestellt ist, wobei die gegenüber der Längsbohrung
engere Bohrung der dazugehörigen Schraube die Explosionssperre darstellt.
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Durch die Ausnutzung der säulenartigen Fortsätze einmal als Leitungen
des überströmungsweges und zum anderen als Träger für das dem Pumpenlaufrad abgelegene
Motorlager wird eine außerordentlich gedrungene Bauweise ermöglicht. Dem anderen,
den Motorraum umschließenden oberen Gebäuseteil fällt keine Trägerfunktion mehr
zu, da der Motor fest in dem einen, die Pumpenteile enthaltenden Gehäuseteil gelagert
ist. Der Motor ist dabei ringsherum von Brennstoff umgeben, was eine wirksame Kühlung
sicherstellt. Die Explosionssperre ist durch die entsprechend gewählte Ausbildung
der Bohrung in der der Saugseite benachbarten Zuleitung besonders einfach.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Gehäuse neben
dem pumpenseitig an-Cleordneten Gehäuseunterteil noch ein motorseitig angeordnetes,
topfförmiges und gegenüber dem Unterteil relativ dünnwandiges Gehäuseoberteil auf.
Da durch die Ausbildung der Leitungen für den überströmungsweg als Trägerorgane
für den Motor das zweite Gehäuseteil keine Trägerfunktion mehr besitzt, läßt es
sich leicht und besonders materialsparend ausbilden. Infolge dieser leichten Bauweise
ist die Pumpe besonders für die Verwendung in Fahrzeugen geeignet.
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Die Pumpe selbst kann eine mit in Schlitzen des zum Pumpenhohlraum
exzentrisch gelagerten Rotors radial beweglichen Arbeitsschiebern versehene rotierende
Verdrängerpumpe sein.
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Im folgenden wird eine Brennstoff-Förderpumpe mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Ansicht der Brennstoffpumpe, welche vorzugsweise unterhalb des Brennstofftanks eines
Fahrzeuges angebracht ist und einer üblichen Verteilerleitung eines Fahrzeuges mit
Verbindungsleitung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Förderpumpe, Fig.
3 einen Ouerschnitt. teilweise gebrochen gezeichnet längs der Linie -"'-3
d,-r F i g. 2.
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In F i g. 1 ist ein etwa an der Rückseite eines Kraftfahrzeuges
angebrachter Brennstofftank T sichtbar, an dessen Boden eine mit dem Tank in Verbindung
stehende Brennstoff-Förderpumpe 10 befestigt ist. Diese steht über einer
Brennstoffzufuhrleitung 11 mit der Verteilerleitung M eines Kraftfahrzeugmotors
in Verbindung, d. h., Brennstoff unter Druck wird zu dem Verteiler und'oder
der Brennstoffeinspritzvorrichtung des KraftfahrzeugmotorsE gefördert. Nach Fig.
1 ist die Förderpumpe außen unter dem Tank derart angebracht, daß der Brennstoff
aus dem Tank T durch seine Schwerkraft der Pumpe zugeführt wird. Mit dem Halteband
12 ist die Pumpe 10 am Tank T befestigt.
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Aus den F i g. 2 und 3 ist zu erkennen, daß die Förderpumpe
10 ein Gehäuseunterteil 15 und ein Gehäuseoberteil 16 mit einem
nach außen gerichteten Flansch 17 umfaßt, weicher durch Schrauben
18 mit dem nach außen gerichteten Flansch 19 des Unterteils
15 unter Einfügung einer Flachdichtung 20 dichtend verbunden ist. Mittig
in dem Unterteil 15 ist die eigentliche Pumpe angeordnet, die in ihrer Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist. Diese Pumpe ist antriebsmäßig mit einem
insgesamt mit 22 bezeichneten Elektromotor verbunden, welcher mittig in dem Unterteil
15 und dem Oberteil 16 angeordnet ist. Das Gehäuseunterteil
15
ist mit einer zur Drehachse der Pumpe 21 und des Motors 22 exzentrischen
Bohrung oder Gehäusehöhlung 23 versehen, an welche sich nach innen eine kleinere
Bohrung oder Höhlung 24 anschließt, deren Achse aber konzentrisch zur Achse der
Pumpe liegt. In der Höhlung 23 ist der Pumpenläufer angeordnet, welcher in
seiner Gesamtheit mit 25 bezeichnet ist. Ein Einlaß 26 und ein Auslaß
27 sind in dem Unterteil 15 vorgesehen, wobei der in die Pumpe 21
eintretende Brennstoff bei Drehung des Pumpenläufers 25 unter Druck aus dem
Auslaß 27 in die dort angeschlossene Brennstoffzufuhrleitung 11 der
Brennkraftmaschine E gelangt. Der Einlaß 26 weist ein Innengewinde
28 zum Einschrauben eines zum Tank T führenden Verbindungsstückes auf. Der
Auslaß 27 weist ein Innengewinde 29 zum Anschluß der Leitung
11 auf.
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Wenn auch die Pumpe selbst, eine bestimmte Bauform aus dem Gebiet
der rotierenden Verdrängerpumpen. in ihrem prinzipiellen Aufbau weitgehend bekannt
ist, so sei sie im folgenden doch noch näher erläutert: Der Hauptteil des Pumpenläufers
25 ist ein zur Drehachse des Antriebsmotors 22 konzentrischer, trommelförmiger
Rotor 32 mit einer Bohrung 31. In dieser Bohrung 31 ist ein
im Vergleich zu ihr viel dünnerer Stützzapfen 30 angeordnet, der sich während
der Drehung des Rotors 32 frei bzw. exzentrisch in der Bohrung
31 bewegen kann. Der Rotor 32 ist mit radial gerichteten Schlitzen
33 versehen, in welchen plattenförmige Arbeitsschieber 34 radial beweglich
angeordnet sind, welche mit ihren radialen äußeren Kanten die Innenumfangsfläche
einer Laufbüchse 35 berühren. Letztere ist fest in die Gehäusehöhlung
23 eingesetzt. Bei Drehung des Pumpenläufers 25 bewegen sich die
Flügel 34 in bekannter
Weise infolge der Exzentrizität zwischen
der Gehäusehöhlung23 und der Pumpendrehachse in den Schlitzen 33 hin und
her. Die radialen inneren Enden bzw. Kanten der Arbeitsschieber oder Flügel 34 stehen
in Berührung mit dem Stützzapfen 30, der dadurch in einer zur Gehäusehöhlung
23 und Laufbüchse 35 konzentrischen Lage gehalten wird. Durch das
ständige Vergrößern und Verkleinern der zwischen der Außenumfangsfläche des Rotors
32,
der Innenumfangsfläche der Laufbüchse 35 und den Arbeitsschiebern
34 gebildeten Verdrängerkammern während der Drehung des Läufers 25 wird die
Förderwirkung der Pumpe 21 hervorgerufen. Der Laufring 35 ist mit einer Einlaßöffnung
36 und einer Auslaßöffnung 37 versehen, durch welche die Förderflüssigkeit
- Brennstoff - dem Pumpenförderraum bzw. den Verdrängerkammern zugeführt
und unter Druck abgeleitet wird.
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Wie in F i g. 2 gezeigt, bildet in der Höhlung 23
eine
Seitenplatte 38, die sich mittels einer Feder 40 gegen eine äußere Abschlußplatte
41 abstützt, die rechte Stirnwand des Pumpenförderraumes. Die Abschlußplatte 41
ist zusammen mit einem Dichtungsring 39 mittels mehrerer Schrauben 42 am
Gehäuseunterteil 15 befestigt. Der Rotor 32 ist mit einer axialen
Verlängerung 50 versehen, die als Wellenstummel des Rotors dient und in einer
fest in die Bohrung 24 des Gehäuseunterteils 15 eingesetzten Lagerbüchse
47 gelagert ist. Ein Flansch 46 der Lagerbüchse 47 bildet die linke Stirnwand des
Pumpenförderraumes. Die Rotorverlängerung 50 ist ferner axial durchbohrt
und mit einer nach innen gerichteten Kerbverzahnung 51 versehen, welche kraftschlüssig
in eine nach außen gerichtete Kerbverzahnung 52 der Welle 53 des Elektromotors
22 eingreift.
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Der in F i g. 2 gezeigte Elektromotor 22 weist einen Läufer
54 auf, welcher sich im Stator 56 dreht und elektrisch mit einem Kommutator
55 verbunden ist. Die Teile des Elektromotors sind hauptsächlich innerhalb
des Gehäuseoberteils 16 angeordnet.
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Der Stator 56 ist weiterhin mit zwei Bohrungen 58
und
59 versehen, durch welche zwei säulenartige Fortsätz-- 60 und
61 des Gehäuseunterteils 15 ragen. Diese säulenartigen Fortsätze
60 und 61, die einstückig mit dem Unterteil 15 verbunden sind,
reichen fast bis zum Boden bzw. linken Ende 62 des Gehäuseoberteiles
16. Die Fortsätze 60 und 61 sind über ihre gesamte Länge mit
je einer Längsbohrung 63,
64 versehen, durch welche Kanäle geschaffen
sind, die jeweils an dem einen Ende mit dem Einlaß 26
bzw. dem Auslaß
27 und an dem anderen Ende mit dem Innenraum des Gehäuseoberteils
16 die Verbindung herstellen. Die Längsbohrungen 63, 64 der Fortsätze
60 und 61 weisen Bohrungserweiterungen mit Innengewinden
65 bzw, 66 auf, um die Gewindeschäfte 69 und 70 von
Schrauben 67 und 68 aufzunehmen. Zwischen den Enden 71 des
Fortsatzes 60, dem Ende 72 des Fortsatzes 61 und ihren entsprechenden
Schrauben 67 und 68 liegt eine mit Öffnungen versehene Lagerstützplatte
73, welche in ihrer Mitte ein Lager 74 trägt. Das eine Ende der Motorwelle
53 ist in diesem Lager 74 drehbar gelagert, während das andere Ende der Welle
53 im Wellenzapfen 50 und somit von dem Lager 47 gehalten wird. Der
Kommutator 55 ist weiterhin mit zweckmäßigen Kommutatorhaltevorrichtungen
versehen, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 75 bezeichnet sind
und den Kommutator 55
in einer genau bestimmten Lage zum Lager 74 halten.
Eine derartige Ausführung ist allgemein bekannt, so daß eine weitere Beschreibung
dieser Merkmale nicht notwendig erscheint.
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Um eine Verbindung für Förderflüssigkeit zwischen der Bohrung 64 des
Fortsatzes 61, welche rechts in dem Auslaß 27 mündet, mit dem Inneren
des Oberteiles 16 zu schaffen, ist die Schraube 68 mit einer axialen
Bohrung 76 versehen. Auf gleiche Weise ist zur Schaffung eines Verbindungsweges
zwischen der Bohrung 63 des Fortsatzes 60, welche rechts zum Einlaß
26 führt, mit dem Inneren des Oberteiles 16
die Schraube
67 mit einer axialen Bohrung 77 versehen. Infolge der mittels der
Bohrungen 63 und 77
geschaffenen Verbindung mit dem Einlaß
26 ist der gesamte, die Teile des Elektromotors 22 aufnehmende sowie vom
Gehäuseunter- und -oberteil 15 bzw. 16
umschlossene Hohlraum ständig
mit Brennstoff gefüllt. Da der Brennstoff somit freien Zutritt in das Innere der
Gehäuseteile 15 und 16, also in den Motorraum hat, muß der Durchmesser
der Bohrung 77
in der Schraube 67 sorgsam ausgewählt werden, damit
nicht Explosivgas über den Einlaß 26 in den Tank gelangen können, falls ein
Funke des Elektromotors irgendwelche Brennstoffdämpfe entzündet, welche in dem Inneren
des Gehäuses 15, 16 während des Arbeitens oder Stillstandes der Pumpe entstehen
können.
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In der gezeigten Ausführung reicht die Erweiterung der Längsbohrung
64 etwa bis zur Mitte des Fortsatzes 61. In dieser Erweiterung ist ein Überström-
bzw. Druckregulierventil angeordnet, welches in seiner Gesamtheit mit
78 bezeichnet ist. Das rechte Ende der Bohrungserweiterung ist als Ventilsitz
80 für eine Ventilkugel 81 ausgebildet, welche durch eine Feder
82 gegen diesen Sitz gepreßt wird. Das eine Ende der Feder 82 stützt
sich gegen die Ventilkugel 81 und das andere gegen die Endfläche
83 der Schraube 68 ab. Durch entsprechende Wahl der Stärke der Feder
82 kann der Maximaldruck des geförderten Brennstoffes am Auslaß
27 eingestellt werden. Bei Oberdruck des Brennstoffes wird die Ventilkugel
81 von ihrem Sitz 80 abgehoben. Jeder derartige Drucküberschuß läßt
einen Teil der Förderflüssigkeit durch die Bohrung 64, das Überströmventil
78 und die Bohrung 76 in das Innere des Oberteils 16 und von
dort durch die Bohrung 77
der Schraube 67 und die Bohrung
63 zurück zum Einlaß 26 fließen.
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Da alle inneren Teile der Pumpe 21 und des Elektromotors 22 von Förderflüssigkeit
- Brennstoff -
umgeben bzw. angefüllt sind, benötigt die Pumpe keine
zusätzliche Schmierung. Abweichend von der dargestellten Anordnung, bei der die
Drehachse des Elektromotors horizontal liegt, könnte das Pumpenaggregat
10 auch stehend so angeordnet sein, daß die Pumpenteile über den Teilen des
Elektromotors liegen, wobei der Elektromotor sicher und ständig in Brennstoff eingetaucht
ist.
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Bei der gezeigten Bauweise des Pumpenaggregates werden auch keine
Rotationsdichtungen benötigt, an denen Brennstoff nach außen verlorengehen könnte.