DE19757580A1 - Seitenkanalpumpe mit Seitenkanal im Ansaugdeckel zur Vermeidung verlustbehafteter Wirbelstrukturen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Seitenkanalpumpe mit einem Ansaugdeckel für eine Seitenkanalpumpe nach der Gattung des Hauptan­ spruchs, die bei der Treibstofförderung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Der Ansaugdeckel hat einen radial um eine Drehachse im Ansaug­ deckel verlaufenden Seitenkanal, eine Ober- und eine Unterseite und eine erste Öffnung in der Unterseite für einen Ansaugkanal des Seitenkanals. Ein durch die Seitenkanalpumpe hindurchtretendes Fluid strömt über den An­ saugkanal durch den Seitenkanal zu einem Austritt aus dem Seitenkanal.

Stand der Technik

Ein Ansaugdeckel sowie ein Aufbau einer Seitenkanalpumpe geht aus der DE 195 04 079 A1 hervor. Ein axial verlaufender Ansaugkanal mündet in einen im Deckel verlaufenden Seitenkanal, in dem durch Impulsaustauschvor­ gänge mit einem beschaufelten Laufrad um deren Drehachse herum ein Druckaufbau bis hin zum Auslaßstutzen erfolgt. Die Beschaufelung des Laufrades ist bezogen auf die Drehachse derart schräg gestellt, daß sie zu einer Stirnseite des Laufrades hin in Umlaufrichtung des Laufrades voraus­ eilt.

Die DE 43 43 078 A1 wiederum beschreibt ein Aggregat zum Fördern von Kraftstoff mittels einer Seitenkanalpumpe. Ein Seitenkanal in einem An­ saugdeckel der Seitenkanalpumpe hat eine Querschnittsverringerung um den Faktor von 0.5, um als Kompressionskanal zu wirken. Diese Querschnitts­ verringerung erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 90° bis 130° bezogen auf einen Beginn des Seitenkanals, wobei bei einer linearen Ver­ ringerung des Querschnitts ein Übergang zum verbleibenden konstanten Seitenkanalquerschnitt über eine kleine Stufe erfolgt. Eine dort vorgeschlage­ ne progressive Querschnittsverringerung hat eine kontinuierliche Verringerung der Seitenkanaltiefe und der Seitenkanalbreite ohne Stufe. Die Querschnitts­ verringerung wird dann über eine Verringerung der Seitenkanaltiefe und einer beispielsweisen progressiven Verringerung der Seitenkanalbreite über den Winkelbereich von 90° bis 130° erzielt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe mit Ansaugdeckel weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil auf, daß der Pumpenwir­ kungsgrad und das Heißbenzinverhalten verbessert werden. Dazu hat der Seitenkanal eine konstant bleibende Seitenkanalbreite in der Oberseite in einem Winkelbereich mit einem ersten Winkel ϕ bezogen auf eine Bezugs­ linie, die durch die Drehachse und durch einen Berührungspunkt am Anfang des Seitenkanals verläuft, von 0°, vorzugsweise etwa 5°, höchstens 20° bis zum Austritt aus dem Seitenkanal. Bisher wurde versucht, eine verlustbehaf­ tete Bildung von Wirbelstrukturen und ungewollte Ablösung der Strömung im Seitenkanal zu vermeiden, indem die Seitenkanalbreite sich stetig über einen großen Winkelbereich bis zu einem konstanten Wert sich verjüngte. Die vorgeschlagene Geometrie dagegen erzielt beispielsweise eine größere Saughö­ he dadurch, daß möglichst schon zumindest in unmittelbarer Nähe vom An­ fang des Seitenkanals der Seitenkanal eine konstante Breite hat. Die kon­ stante Kanalbreite, dadurch nahe zu der ersten Öffnung für den Ansaugkanal angeordnet, sorgt im Bereich einer Einlaufströmung des Kraftstoffes in den Seitenkanal dafür, daß eine Bildung von Wirbelzöpfen in der Strömung vermieden wird. Hydraulische Verluste und lokale Unterdruckzonen, die den Wirkungsgrad ansonsten senken bzw. aufgrund eines erhöhten Dampfdruckes bei Heißbenzin im Sommer die Gefahr von Kavitation und damit Sperrung des Schaufelquerschnittes verursachen könnten, werden entscheidend reduziert.

Weiterhin gelingt es durch die konstante Breite des Seitenkanales, daß bei der Einströmung des Kraftstoffes durch den Ansaugkanal eine Bildung einer Ablöseblase durch die in einem Außenbereich des einströmenden Kraftstoffes auftretende hohe Saugwirkung bei einer zweiflutigen Seitenkanalpumpe zu einer, dem Ansaugkanal gegenüberliegenden Förderstufe unterbleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Seitenkanal eine Mittellinie hat, deren Mittellinienradius zum Drehachse spätestens ab dem ersten Winkel ϕ = 15° gleichbleibt. Die Mittellinie ist diejenige Linie in dem Seitenkanal, die sich ergibt, wenn man jede Breite des Seitenkanales in ihrer Hälfte teilt. Der Seitenkanal ist dadurch schon am Ansaugkanal in Umfangsrichtung verlaufend, ohne daß eine zusätzliche radiale Strömungsrichtung auf die Strömung aufgeprägt wird, wie es bei einem nichtkonstanten Mittellinienradi­ us der Fall wäre. Dadurch wird eine radial nach innen zur Drehachse hin weisende Einlaufströmung zwischen dem Ansaugkanal und dem Seitenkanal vermieden. Vorteilhaft ist daher ein konstanter Mittellinienradius schon bei ϕ = 0°.

Bevorzugt ist weiterhin, daß der der Seitenkanal spätestens ab dem ersten Winkel ϕ = 5° in der Oberseite eine gleichbleibende Breite hat. Die Seitenkanalbreite liegt in der Fläche der Oberseite des Ansaugdeckels, die den nach oben offenen Seitenkanal aufweist. Unterhalb der Oberseite, also zwischen Ober- und Unterseite, weist der Seitenkanal gemäß einer Aus­ führung eine Seitenkanalbreite auf, die größer ist. Jedoch nimmt diese dann vorzugsweise ebenfalls innerhalb von höchstens ϕ = 20° bis 30° des ersten Winkels auf die konstante Seitenkanalbreite in der Oberseite ab. Auf diese Weise wird durch eine Art Trichtereffekt wiederum ein Druckaufbau er­ möglicht, der sich auch auf die Einströmung der gegenüberliegenden Förder­ stufe einer zweiflutigen Seitenkanalpumpe günstig auswirkt. In einer Weiter­ bildung wird dieses durch einen Übergang von der ersten Öffnung über den Ansaugkanal in den Seitenkanal unterstützt. Der Ansaugkanal unterhalb der Ebene durch die Oberseite hat einen sich verschlankenden, sich in den Seitenkanal anschmiegenden Übergang. Dieser Übergang kann schon an der ersten, vorzugsweise runden Öffnung beginnen. Unterhalb der Oberseite hat daher der Seitenkanal und der Ansaugkanal mit seinem Übergang noch eine größere Breite als in der Oberseite. Eine derartig günstige Strömungsführung wird weiterhin dadurch unterstützt, daß die erste Öffnung für den Ansaugka­ nal des Seitenkanals, der Ansaugkanal selbst sowie der Übergang in den Seitenkanal weitestgehend kreisförmig gestaltet sind.

Als weiterer Vorteil hat es sich erwiesen, wenn ein Außenbereich des Anfangs des Seitenkanales mit möglichst schon konstanter Breite einen Anfangsradius R_A gegenüber einem Seitenkanalradius R_SK von ungefähr R_A = 0,4 R_SK bis R_A = 1,1 R_SK hat. Der Seitenkanalradius R_SK ist dabei als derjenige Radius definiert, der weitestgehend die Geometrie des Seitenkanals im Winkelbereich konstanter Seitenkanalbreite bestimmt. Dieses geht nachfol­ gend aus der Zeichnung näher hervor. Eine Ablöseströmung in dem Bereich des Anfangs des Seitenkanals wird durch einen derartigen Anfangsradius R_A vermieden. Gleichzeitig gelingt dadurch ein glatter Übergang der Einlaufströ­ mung in den Seitenkanal, so daß eine Zirkulationsströmung und damit verbundene hydraulische Verluste nicht auftreten. Ein weiterer Vorteil eines derartiges Radiuses ist, daß Rückströmungen unterbleiben. Eine Schaufelkam­ mereinströmung in die Beschaufelung der Seitenkanalpumpe ist dann nicht stoßbehaftet.

Eine Bildung von Wirbelzöpfen in der Einlaufströmung durch den Anlaufka­ nal im Übergang zum Seitenkanal wird weiterhin dadurch vermieden, daß der erste Mittelpunkt der ersten Öffnung radial näher zur Drehachse an­ geordnet ist als die Mittellinie entlang des Seitenkanales. Nicht nur hydrauli­ sche Verluste sondern ebenfalls lokale Unterdruckzonen werden so verhindert mit den vorteilhaften oben beschriebenen Auswirkungen bezüglich Heißben­ zin. Unterstützt wird eine Reduzierung der Stoßverluste bei der Schaufelkam­ mereinströmung auch im Zusammenspiel mit der radial näher zur Drehachse angeordneten ersten Öffnung dadurch, daß der erste Mittelpunkt der ersten Öffnung um einen zweiten Winkel ϕ₂ von -5° bis +15 um die Drehachse in Bezug zur Bezugslinie durch den Anfang des Seitenkanals entgegen einer Richtung entlang des Seitenkanals versetzt ist. Bei der bevorzugt zu ver­ wendenden schrägen Beschaufelung des Laufrades wird dadurch eine gleich­ mäßige Einströmung des Kraftstoffes in die Schaufelkammern aufgrund der günstigeren axialen und tangentialen Geschwindigkeitskomponenten erzielt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Ansaugdeckels weist im Seiten­ kanal eine zusätzliche Innennut als Nutkanal auf. Der Nutkanal realisiert einen kontinuierlichen Strömungsquerschnittsverlauf am Übergang zwischen dem Ansaugkanal und dem Seitenkanal. Dieses wirkt sich in einem gleich­ mäßigen Druckaufbau aus. Auch ermöglicht der Nutkanal eine rasche und sichere Abführung von gegebenenfalls vorhandenen Gasblasen in eine strom­ abwärts angeordnete Entgasungsbohrung. Eine Weiterbildung des Nutkanals sieht vor, daß dieser radial nach innen zur Drehachse entlang eines Winkel­ bereichs ϕ₊ um die Drehachse herum sich verjüngt. Bevorzugt beträgt der Winkel ϕ für den Bereich ϕ₊ ungefähr einen Wert zwischen 15° und 120°, bevorzugt 25° bis 110°. Damit wird zum einen sichergestellt, daß ein ruhiger und gleichmäßiger Übergang des Nutkanals im Seitenkanal sicherge­ stellt ist. Zum anderen wird der Druckaufbau durch eine gleichmäßige Verjüngung ebenfalls vergleichmäßigt. Der Seitenkanal ist in diesem Bereich daher entlang einer Breite aufteilbar in einen Bereich des Nutkanals und in seinen anderen Bereich, den Außenkanal.

Zur Vergleichmäßigung der Strömung hat der Nutkanal eine Tiefe, die größer ist als die des Außenkanals. Für einen steten Übergang sowie gleich­ mäßigen Druckaufbau ist es vorteilhaft, daß die Tiefe des Nutkanals stetig abnimmt. Wirbelbildung durch Übergang von Strömungen unterschiedlicher radialer, tangentialer oder axialer Strömungsgeschwindigkeit werden weitestge­ hend vermieden. Insbesondere im Zusammenspiel mit den umlaufenden Schaufeleintrittskanten der Beschaufelung hat dieser stete Übergang eine Ver­ minderung von ansonsten gegebenenfalls auftretenden Stoßverlusten zur Folge. Eine derartige Vergleichmäßigung der Kraftstoffströmung wird ins­ besondere dadurch erzielt, daß ein erster Nutgrund des Nutkanals in einen zweiten Nutgrund des Außenkanals übergeht und beide einen gemeinsamen einheitlichen Nutgrund des Seitenkanals bilden. Diese sanft ineinanderüber­ laufenden Nutgründe ermöglichen eine Kompression ohne einen störenden Aufbau von Wirbeln. Vielmehr wird eine aufgebaute und beabsichtigte Zirkulationsströmung im Seitenkanal auf diese Weise störungsfrei auf einen ausgebildeten Zustand gebracht, während verlustbehaftete Rückströmungen vermieden werden. Der Aufbau der Zirkulationsströmung wird im übrigen noch dadurch unterstützt, daß ein Beginn des Nutkanals im Bereich der Einströmung des Kraftstoffes durch den Ansaugkanal gerundete Übergänge aufweist.

Eine vorteilhafte Anordnung des Nutkanals im Seitenkanal sieht vor, daß eine radial innen liegende Begrenzungswand des Seitenkanals eine Wand des Nutkanals ist. Dadurch wird ein Ausgleich bezüglich der unterschiedlichen Geschwindigkeitskomponenten der aus dem Ansaugkanal in den Seitenkanal einströmenden Kraftstoffströmung erreicht. Gleichzeitig werden mitgeführte Gasbläschen bei dieser Anordnung in dem Nutkanal gesammelt. Eine Anord­ nung einer Entgasungsbohrung um einen dritten Winkel ϕ* von etwa 5° bis 30° um die Drehachse in Bezug zu einem Verjüngungsende des Nutkanals im Seitenkanal in Verlängerung des Verjüngungsendes stellt eine rasche und sichere Abführung der Gasblasen in die Entgasungsbohrung sicher.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung, der insbeson­ dere auch eigenständig ausgeführt sein kann, mündet der Ansaugkanal in die erste Öffnung und in den Seitenkanal schräg ein. Dieses ermöglicht eine radiale Zuströmung des Kraftstoffes zu der Beschaufelung, was aufgrund der Addition der vektoriellen Geschwindigkeitskomponenten relativ zu der Be­ schaufelung des umlaufenden Laufrades eine erhebliche Absenkung von hydraulischen Verlusten gegenüber einem rein axialen Ansaugkanal erzielt. Unterstützt wird die Absenkung von hydraulischen Verlusten dadurch, daß die erste Öffnung einen Öffnungsradius R_S hat, der etwa um einen Faktor zwischen 1,75 und 3,5 gegenüber dem Seitenkanalradius R_SK größer ist. Der Öffnungsradius R_S wird bei einer etwa kreisförmigen ersten Öffnung dadurch festgestellt, indem ein mittlerer Kreis aus der Kontur der ersten Öffnung abstrahiert wird. In ähnlicher Weise wird auch der Seitenkanalradius R_SK ermittelt, wobei berücksichtigt werden muß, daß der Seitenkanal den Seiten­ kanalradius R_SK am Nutgrund aufweist.

Es hat sich herausgestellt, daß die oben beschriebenen Vorteile an einer Seitenkanalpumpe noch entscheidend verstärkt werden können. Die Schau­ feleintrittskante und die erste Öffnung auf der Unterseite als Eintritt für den Treibstoff in den Ansaugkanal haben einen Abstand H_S, der etwa um einen Faktor zwischen 1,25 und 2,5 größer ist als der Seitenkanalradius R_SK. Die Einlaufströmung wird dadurch im Ansaugkanal vergleichmäßigt, wobei der Übergang in die Beschaufelung gleitend und ohne abrupten Stoß erfolgt, der ansonsten eine Wirbelbildung verursachen würde.

Insbesondere ist der Ansaugdeckel für eine zweiflutige Seitenkanalpumpe ge­ eignet. Dazu weist der Ansaugdeckel mit der Seitenkanalpumpe einen offenen Seitenkanalzuströmquerschnitt im Bereich des Beginns des Seitenkanals zur Beflutung einer dem Ansaugkanal gegenüberliegenden Förderstufe auf. Vorzugsweise ist der offene Seitenkanalzuströmquerschnitt in einem Bereich angeordnet, der zwischen dem ersten Winkel ϕ von etwa 5° bis +40° um die Drehachse herum angeordnet ist. Der Bereich ist ebenfalls mittel eines ersten, dritten und vierten Referenzpunktes beschreibbar, wie sie aus der nachfolgenden Zeichnung hervorgehen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Zeichnung näher dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale beschrieben sind. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf einen Seitenkanal in einem Ansaugdeckel mit einer runden ersten Öffnung, Fig. 2 drei Schnitte A-A, B-B und C-C entlang einer Breite des Seitenkanals aus Fig. 1 und Fig. 3 eine Schnittansicht entlang des Schnittes D-D durch die erste Öffnung und durch den Seitenkanal aus Fig. 1.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ansaugdeckel 10 in einer Aufsicht auf eine Oberseite 8. Auf der der Oberseite 8 entgegenliegenden Seite hat der Ansaugdeckel 10 eine in dieser Aufsicht nicht sichtbare Unterseite 9.

Die Ansicht zeigt einen Seitenkanal 11. Der Seitenkanal 11 hat einen Anfang 12, der in einem Bereich an einer ersten Öffnung 13 angeordnet ist. Im Anfang 12 ist ein erster Referenzpunkt 1 als Berührungspunkt angeord­ net, der als Ausgangspunkt mit einem Drehpunkt 14 eine Bezugslinie L_B für ein Zylinderkoordinatensystem r-ϕ-z definiert. Die in dieser Ansicht teilweise ansonsten nicht zu erkennende Kontur der ersten Öffnung 13 ist gestrichelt angedeutet. Durch die erste Öffnung 13 strömt der Kraftstoff im Betrieb der Seitenkanalpumpe durch einen in dieser Aufsicht nicht näher zu erkennenden Ansaugkanal ein. Die erste Öffnung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kreis mit einem Öffnungsradius R_S, dessen erster Mittelpunkt mit einem zweiten Referenzpunkt 2 zusammenfällt. Der Seitenkanal 11, der quasi über den Ansaugkanal aus der ersten Öffnung 13 herausläuft, ist in einem Kreis­ bogen um den Drehpunkt 14 angeordnet. Durch den Drehpunkt 14 verläuft daher auch eine Drehachse für eine nicht dargestellte Beschaufelung der Seitenkanalpumpe. Durch den Drehpunkt 14 verläuft ebenfalls eine z-Koor­ dinatenachse des Zylinderkoordinatensystems senkrecht zur Oberseite 8. Die z-Koordinatenachse ist in diesem Ausführungsbeispiel deckungsgleich mit der Drehachse der Beschaufelung. Eine Mittellinie 15 des Seitenkanals 11 hat zu dem Drehpunkt 14 einen Mittellinienradius R_M. Die Mittellinie 15 des Seitenkanals 11 entspricht in diesem Falle einer Hälfte einer Seitenkanalbreite B_SK des Seitenkanales 11. In diesem Ausführungsbeispiel des Ansaugdeckels 10 stimmt die halbe Seitenkanalbreite B_SK mit einem Seitenkanalradius R_SK des Seitenkanals überein, der in dem Ansaugdeckel 10 einen Endquerschnitt A_SK des Seitenkanals 11 festlegt. Die Breite B_SK des Seitenkanals wird entlang des ersten Winkels ϕ aufgeteilt in eine Nutkanalbreite B_NK eines Nutkanals 16 und einer Außenkanalbreite B_AK eines Außenkanals 17. Wäh­ rend die Seitenkanalbreite B_SK über den ersten Winkel ϕ konstant bleibt, ändert sich die Nutkanalbreite B_NK dadurch, daß diese sich stromabwärts kontinuierlich entlang eines Winkelbereichs ϕ₊ verjüngt bis zu einem Ver­ jüngungsende, das als ein fünfter Referenzpunkt 5 gekennzeichnet ist. Dort läuft eine erste Begrenzungswand 18 des Seitenkanals 11, die gleichzeitig eine erste Begrenzungswand 19 des Nutkanals 16 ist, mit einer zweiten Begrenzungswand 20 des Nutkanals 16 zusammen.

Für die weitere Geometriebeschreibung des Seitenkanals 11, der ersten Öffnung 13 sowie des Nutkanals 16 im Ansaugdeckel 10 werden im folgen­ den die Referenzpunkte 1 bis 7, sofern sie noch nicht aufgezählt sind, definiert. Deren Koordinaten sind unter anderem als Funktion von Seiten­ kanalradius R_SK, Mittellinienradius R_M entlang des Seitenkanals 11 und dem Öffnungsradius der ersten Öffnung R_S angegeben. Die so definierten Koor­ dinaten der einzelnen Referenzpunkte 1 bis 7 sind bevorzugt für diesen Anwendungsfall, können jedoch bei etwas anderer Geometrie auch davon abweichen. Als vorteilhaft hat es sich jeweils herausgestellt, wenn der Öffnungsradius R_S um einen Faktor zwischen 2 und 3 größer ist als der Seitenkanalradius R_SK.

Die Koordinaten der Referenzpunkte 1 bis 7 beziehen sich nicht nur auf die Fig. 1, sondern ebenfalls auf die Koordinaten in der Fig. 2 sowie Fig. 3.

Fig. 1 zeigt, daß am Anfang 12 des Seitenkanals 11 am Referenzpunkt 1 dieser eine konstante Seitenkanalbreite B_SK hat. Bei einer bevorzugten Verwendung des Ansaugdeckels 10 in einer zweiflutigen Seitenkanalpumpe ist ein Einströmbereich 21 so gestaltet, daß die jeweiligen Förderströme zur Beflutung von beiden Förderstufen der zweiflutigen Seitenkanalpumpe weitest­ gehend entkoppelt sind. Eine Beflutung der der ersten Öffnung 13 abge­ wandten Förderstufe, die hier nicht näher dargestellt ist, erfolgt in einem Bereich zwischen den Referenzpunkten 1, 3 und 4. Dazu wird zur Ver­ meidung von Drosselverlusten ein hier nicht dargestellter Zuströmquerschnitt zu in Fig. 1 nicht dargestellten Schaufelkammern bis zu einer zweiten Begrenzungswand 22 des Seitenkanals 11 offen ausgeführt. Dieser offene Zuströmquerschnitt verläuft in diesem Falle über einen Winkelbereich des ersten Winkels ϕ durch den ersten Referenzpunkt 1 bis zum dritten Refe­ renzpunkt 3. Dadurch wird eine Drosselung bei einer Beflutung der gegen­ überliegenden Förderstufe beim Überströmen des Kraftstoffes vermieden. Eine Vermeidung der Drosselverluste wird zusätzlich unterstützt durch Anbringen eines Anfangsradiuses R_A an dem Anfang 12 des Seitenkanals 11 in einer Größe um einen Faktor zwischen 0,4 bis 1,1 des Seitenkanalradi­ uses R_SK und durch Zurückversetzung des zweiten Referenzpunktes 2 als Mittelpunkt der ersten Öffnung 13 um einen zweiten Winkel ϕ₂. Weiterhin liegt der zweite Referenzpunkt 2 sehr viel näher zur Drehachse 14 als der erste Referenzpunkt 1 entsprechend dem Anfang 12 des Seitenkanals 11. Die Seitenkanalbreite B_SK ist dabei geringer als der Öffnungsradius R_S.

Die zur Erhöhung des Druckes notwendige Zirkulationsströmung wird da­ durch eingeleitet, daß ab dem Referenzpunkt 3 der Seitenkanal 11 mit dem Seitenkanalradius R_SK bis zum Referenzpunkt 4 kontinuierlich zur Ausbildung eines nachfolgend noch näher gezeigten Nutgrundes des Seitenkanals 11 eingeführt wird. Der schon oben erwähnte Nutkanal 16 wiederum ermöglicht einen kontinuierlichen Querschnittsverlauf der Zuströmung des Kraftstoffes von der ersten Öffnung 13 bis zu dem Endquerschnitt A_SK am Referenz­ punkt 5 des Seitenkanals 11. Der Endquerschnitt A_SK ist schraffiert unter Verwendung des Seitenkanalradiuses R_SK eingezeichnet. Die Geometrie des Nutkanals 16 wird zum einen über einen Innenradius R_IN und zum anderen über einen sich entlang eines Winkelbereichs ϕ₊ ändernden Verjüngungs­ radius r_V entlang der halben Nutkanalbreite B_NKvom Drehpunkt 14 aus weitgehend festgelegt. Vorzugsweise verläuft der Verjüngungsradius r_V entlang einer Referenzlinie L_NK in der Nutkanalmitte zwischen dem Refe­ renzpunkt 7 und Referenzpunkt 5 auf einer z-Projektionsebene linear gemäß der Funktion

Der Innenradius R_IN des Nutkanales 16 wird vorzugsweise zu R_IN = r_V - (R_M - R_SK) gewählt. Die Realisierung des kontinuierlichen Strömungsquer­ schnittsverlaufes im Übergangsbereich zwischen der ersten Öffnung 13 und dem Seitenkanal 11 mittels dem Nutkanal 16 führt zu einem gleichmäßigen Druckaufbau sowie einem raschen und sicheren Abführen von Gasblasen in eine stromabwärts gelegene Entgasungsbohrung 23. Die Entgasungsbohrung 23 ist um einen dritten Winkel ϕ* von etwa 5° bis 30° vom Verjüngungs­ ende 5 entfernt angeordnet, wobei wie dargestellt, die Entgasungsbohrung 23 sich stromabwärts des Nutkanals 16 und im Innenbereich des Seitenkanals 11 erstreckt.

Fig. 2 zeigt drei Schnitte entlang der Linien A-A, B-B und C-C aus Fig. 1. Der Innenradius R_IN wird derart festgelegt, daß ein Gesamtseitenkanal­ querschnitt A_GSK aus Kanalnutquerschnitt A_NK und Außenkanalquerschnitt A_AK im Schnitt A-A durch den vierten Referenzpunkt 4, den sechsten Referenzpunkt 6 und den siebten Referenzpunkt 7 um einen Faktor von etwa zwei größer ist als der Endquerschnitt A_SK des Seitenkanals 11 aus Fig. 1. Wie aus den Schnitten B-B und C-C zu entnehmen ist, nimmt der Seiten­ kanalquerschnitt entlang des ersten Winkels ϕ ab. Dieses erfolgt vorzugs­ weise nahezu linear bzw. leicht progressiv, wobei beim fünften Referenz­ punkt 5 in Fig. 1 in etwa der Endquerschnitt A_SK des Seitenkanals 11 erreicht ist. Durch eine derartige auslaufende Nutgestaltung wird einerseits sichergestellt, daß der eingeführte Außenkanal 17 kontinuierlich nach innen verläuft und somit die aufgebaute Zirkulationsströmung nicht wesentlich gestört wird. Zum anderen können Gasblasen durch den abnehmenden Nutkanalquerschnitt A_NK schnell abgebaut bzw. rasch zur Entgasungsbohrung 23 abtransportiert werden. Außerdem wird eine verlustbehaftete Rückströ­ mung vermieden. Ein stetiger Übergang eines ersten Nutgrundes 24 des Nutkanals 16 in einen zweiten Nutgrund 25 des Außenkanals 17 zur Bildung eines gemeinsamen einheitlichen dritten Nutgrundes 26 des Seitenkanals 11, wie in den drei hintereinander angeordneten Schnitten in Fig. 2 dargestellt, unterstützt die Vermeidung von Strömungsverlusten. Dieser Übergang wird durch die gestrichelt eingezeichnete Referenzlinie L_NK verdeutlicht, entlang derer der Innenradius R_INdes Nutkanals 16 stetig wandert.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittebene D-D in Fig. 1. Ein Ansaugkanal 27 mündet in die erste Öffnung 13, wobei der Ansaugkanal 27 schräg zu der axial verlaufenden Drehachse 29 der Laufschaufeln 30 ausge­ richtet ist. Die erste Öffnung 13 bildet einen Eintritt 28 für den in den Seitenkanal 11 einströmenden Kraftstoff, angedeutet durch den Pfeil 31. Dieser strömt schräg zu den Laufschaufeln 30 zu, was eine stoßärmere Anströmung und somit eine Verlustreduzierung bedeutet. Eine Neigung α des Ansaugkanals 27 zur Drehachse 29 ist insbesondere so ausgeprägt, daß der zweite Referenzpunkt 2 relativ zum durch den ersten Referenzpunkt 1 gekennzeichneten Seitenkanalbeginn in Bezug zum zweiten Winkel ϕ₂ aus Fig. 1 zurückversetzt ist. Diese schräge Zuströmung durch den Kraftstoff 31 wird zweckmäßigerweise durch Verwendung von Laufschaufeln 30 ausge­ nutzt, die ebenfalls um einen daran angepaßten Winkel β gegenüber der Drehachse 29 geneigt sind. Wie schon durch einen Verlauf 32 entlang der Referenzlinie L_NK der sich ändernden Ausgangslage des Innenradiuses R_IN durch den Referenzpunkt 7 angedeutet, wird ein stetiger Übergang der Geometrien Tür den zuströmenden Kraftstoff 31 auch durch gerundete Über­ gänge 33 erzielt. Weiterhin ist die Geometrie des Ansaugdeckels 10 beson­ ders geeignet für eine nicht näher dargestellte zweiflutige Seitenkanalmaschi­ ne mit ungedrosseltem Überströmverhalten an einem Trennsteg zwischen den gegenüberliegend angeordneten Schaufelkammern. Dabei ist es bevorzugt, wenn ein Abstand H_S zwischen dem Eintritt 28 in den Ansaugkanal 27 und einer Laufschaufeleintrittskante 34 einen Wert hat, der etwa um einen Faktor 1,3 bis 2,8mal dem Öffnungsradius R_S der ersten Öffnung 13 größer ist. Bei einer derartigen Bemaßung sind Stoßverluste bei der Einströmung des Kraftstoffes 31 äußerst gering.

Claims (19)

1. Seitenkanalpumpe für die Kraftstofförderung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ansaugdeckel (10) mit

• - einer Ober- (8) und einer Unterseite (9),
• - einem an der Oberseite (9) offenen, in Umfangsrichtung um einen Drehpunkt (14) der Seitenkanalpumpe verlaufenden, sich verjüngenden Seitenkanal (11),
• - einer ersten Öffnung (13) in der Unterseite (9) für einen Ansaugkanal (27) des Seitenkanals (11), wobei der Ansaugkanal (27) sich von der Unterseite (9) zur Oberseite (8) erstreckt,
• - und einer zumindest in der Oberseite (8) konstanten Seitenkanalbreite (B_SK) zumindest in einem in Umfangsrichtung verlaufenden Teilbereich,
• - wobei eine Bezugslinie (L_B) durch die Drehachse (14) und durch einen Berührungspunkt (1) am Anfang (12) des Seitenkanals (11) verläuft,

dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanalbreite (B_SK) in der Oberseite (8) in einem Winkelbereich mit einem ersten Winkel (ϕ), bezogen auf die Bezugslinie (L_B, von 0°, vor­ zugsweise 5°, höchstens 20°, bis zu einem Austritt aus dem Seitenkanal (11) konstant ist.

2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (11) eine Mittellinie (15) hat, deren Mittellinienradius (R_M) zur Drehachse (14) zumindest ab dem ersten Winkel (ϕ) von etwa 15° gleich bleibt.

3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (11) zumindest ab dem ersten Winkel (ϕ) mit ϕ = 5° in der Oberseite (8) eine gleichbleibende Seitenkanalbreite (B_SK) hat, während unterhalb der Oberseite (8) die Seitenkanalbreite (B_SK) des Seitenkanals (11) noch größer ist.

4. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß un­ terhalb der Oberseite (8) die Seitenkanalbreite (B_SK) sich innerhalb des ersten Winkels (ϕ) von höchstens ϕ = 30° auf die konstante Seitenkanal­ breite (B_SK) in der Oberseite (8) verjüngt.

5. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang (12) des Seitenkanals (11) in einem Außen­ bereich einen Anfangsradius (R_A) gegenüber einem Seitenkanalradius (R_SK) von ungefähr R_A = 0,4 R_SK bis R_A = 1,1 R_SK hat.

6. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Mittelpunkt (2) der ersten Öffnung (13) um einen zweiten Winkel (ϕ₂) von -5° bis +15° um die Drehachse (14) in Bezug zum Anfang (12) des Seitenkanals (11) entgegen einer Richtung entlang des Seitenkanals (11) versetzt ist.

7. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugkanal (27) schräg in den Seitenkanal (11) mündet.

8. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (11) eine zusätzliche Innennut als Nutka­ nal (16) aufweist.

9. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutkanal (16) radial nach innen zum Drehpunkt (14) herum sich verjüngt.

10. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutkanal (16) entlang eines Winkelbereichs (ϕ₊) um den Drehpunkt (14) mit dem ersten Winkel (ϕ) von ungefähr gleich 15° bis 120, bevorzugt 25° bis 110°, sich verjüngt.

11. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nutkanal (16) eine Tiefe hat, die größer ist als die eines Außenkanals (17) des Seitenkanals (11).

12. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tiefe des Nutkanals (16) stetig abnimmt.

13. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein erster Nutgrund (24) des Nutkanals (16) in einen zweiten Nutgrund (25) des Außenkanal (17) übergeht und beide einen gemeinsamen einheitlichen dritten Nutgrund (26) des Seitenkanals (11) bilden.

14. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine radial innenliegende Begrenzungswand (18) des Seiten­ kanals (11) eine Wand des Nutkanals (16) ist.

15. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Entgasungsbohrung (23) um einen dritten Winkel (ϕ*) von etwa 5° bis 30° um den Drehpunkt (14) in Bezug zu einem Verjün­ gungsende (5) des Nutkanals (16) im Seitenkanal (11) in Verlängerung des Verjüngungsendes (5) angeordnet ist.

16. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung (13) einen Öffnungsradius (R_S) hat, der um etwa einen Faktor zwischen 1,75 und 3,5 gegenüber dem Seiten­ kanalradius (R_SK) größer ist.

17. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (H_S) zwischen einer Schaufeleintrittskante (34) und einem Eintritt (28) für den Kraftstoff (31) in den Ansaugkanal (27) etwa um einen Faktor zwischen 1,25 und 2,5 größer ist als der Seiten­ kanalradius (R_SK).

18. Seitenkanalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese als zweiflutige Seitenkanalpumpe einen offenen Seitenkanalzuströmquerschnitt in einem Bereich zwischen dem ersten Refe­ renzpunkt (1), dem dritten Referenzpunkt (3) und dem vierten Referenzpunkt (4) zur Beflutung einer dem Ansaugkanal (27) gegenüberliegenden Förder­ stufe hat.

19. Ansaugdeckel (10) für eine Seitenkanalpumpe mit einer Ausgestaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.