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DE4123384C2 - Kraftstofförderaggregat - Google Patents

Kraftstofförderaggregat

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Publication number
DE4123384C2
DE4123384C2 DE19914123384 DE4123384A DE4123384C2 DE 4123384 C2 DE4123384 C2 DE 4123384C2 DE 19914123384 DE19914123384 DE 19914123384 DE 4123384 A DE4123384 A DE 4123384A DE 4123384 C2 DE4123384 C2 DE 4123384C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
pump
fuel delivery
delivery unit
spindle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19914123384
Other languages
English (en)
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DE4123384A1 (de
Inventor
Werner Dipl Ing Dr Moser
Klaus Albrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leistritz Pumpen GmbH
Original Assignee
Leistritz AG
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Publication date
Application filed by Leistritz AG filed Critical Leistritz AG
Priority to DE19914123384 priority Critical patent/DE4123384C2/de
Publication of DE4123384A1 publication Critical patent/DE4123384A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/008Enclosed motor pump units

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vor­ ratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Derartige Fördereinrich­ tungen sind aus der Patentliteratur hinreichend bekannt (z. B. DE 33 03 570 A1, DE 39 20 901 A1). Da bei der Förderung von leichtflüchtigen Kraftstoffen der Ansaug­ höhe durch den Dampfdruck des Kraftstoffes Grenzen gesetzt sind, wird die Kraftstoffördereinrichtung häufig im Tank angeordnet (EP 0 222 034 A1, DE 37 35 848 A1). Bei der Anordnung im Tank von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftfahrzeugen wird die Übertragung des Laufgeräusches der Pumpe auf die Tankwand und andere Fahrzeugteile oft von den Passagieren als lästig empfunden. Es gibt technische Lösungen, die Übertragung der Pumpengeräu­ sche auf die Tankwand durch eine schwingungsdämpfende Aufhängung der Pumpe zu verringern.
Besonders in neuerer Zeit wird an Kraftstofförderpumpen die Forderung nach ei­ nem konstanten, nicht pulsierendem Förderstrom gestellt, da beispielsweise die Funktion der Kraftstoffeinspritzung durch computergesteuerte Taktventile, die der Einspritzpumpe nachgeschaltet sind, bei pulsierendem Förderstrom oder bei Druckschwankungen am Eingang der Einspritzpumpe nicht mehr gewährleistet ist. Um das Problem der Pulsation des Förderstromes bei den herkömmlichen För­ derpumpen zu beheben, werden Vorrichtungen zur Dämpfung der Druckspitzen (z. B. Endkessel) in die Förderleitung zwischen Förderpumpe und Einspritzpumpe eingebaut. Besonders bei leichtverdampfenden Kraftstoffen und höheren Umge­ bungstemperaturen ist die Konstanz des Förderstromes durch sich bildende Gas­ blasen in der Ansaugleitung der Pumpe nicht gewährleistet. Hier wurden in neue­ rer Zeit technische Lösungen zum Entgasen des Kraftstoffes vorgeschlagen, die auch für außerhalb des Tanks befindliche Förderpumpen geeignet sind (z. B. DE 37 25 772 A1). Eine andere Lösung der Probleme der Pulsation und des Heißför­ derabfalls bei leicht verdampfenden Kraftstoffen wird durch die Verwendung mehrstufiger Pumpen oder durch Hintereinanderschaltung von unterschiedlichen Pumpaggregaten versucht, wobei die vorgeschlagenen Pumpentypen folgende sind: Seitenkanalpumpe, Peripheralpumpe, Innenzahnradpumpe und Rollenzel­ lenpumpe. Ungünstig ist bei Verwendung von zwei hintereinandergeschalteten Aggregaten der niedrige Wirkungsgrad. Die Probleme bei der Förderung von ex­ trem leicht verdampfenden Kraftstoffen, wie z. B. Methanol oder Äthanol ist bei höheren Kraftstofftemperaturen, wie sie im Sommer und insbesondere in südli­ chen Ländern auftreten, werden jedoch durch die vorgeschlagenen Lösungen nur unbefriedigend beseitigt, insbesondere dann, wenn sich die Pumpenaggregate außerhalb des Kraftstofftanks befinden.
Den oben erwähnten Pumpentypen ist gemeinsam, daß durch den Wechsel von Verdichtung und Entspannung des Kraftstoffes Druckspitzen auftreten, die einmal zur Geräuschentwicklung, zum anderen aber auch zur Kavitation und zum Ver­ dampfen des Kraftstoffes im Pumpenkörper führen. Durch die teilweise Füllung der Förderkammern mit Kraftstoffdampf wird die Funktion der Flüssigkeitsabdich­ tung der Kammern verschlechtert, was zu einem Abfall der Fördermenge führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstofförderpumpe zu entwickeln, die die oben genannten Nachteile der bekannten technischen Lösungen, wie Pulsation des Förderstromes, hohe Geräuschentwicklung und Probleme der Heißförderung nicht besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Schraubenpumpe, die als Pumpaggregat für unterschiedlichste Anwendungen in den Bereichen der Chemie und des Anlagenbaus seit Jahren bekannt ist (z. B. DE 38 07 462 A1 und DE 37 18 863 A1), hat die prinzipielle Eigenschaft, daß im Pumpenkörper durch das konstante Förderkammervolumen keine Verdrängung von Gas und Medium stattfindet und daher eine nahezu stationäre Druckvertei­ lung in der Pumpe herrscht, die zu einer geringen Pulsation des Fördermediums auf der Pumpenausgangsseite führt. In der Praxis beträgt die Pulsation etwa 1% des Enddruckes. Das Problem des Enddruckes bei der Förderung von Flüssigkei­ ten mit einer Viskosität unter 3 mm2/sec. und Schraubenspindeldurchmessern von kleiner als 15 mm ist durch den gegen Null gehenden Wirkungsgrad der Schraubenpumpe bei kleiner werdenden Spindeldurchmessern gekennzeichnet. Durch eine geeignete Materialauswahl und eine auf die Flüssigkeitseigenschaften abgestimmte Konstruktion kann jedoch ein in der Praxis erforderlicher Enddruck problemlos erreicht werden.
Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert: Der Rotor (16) des antreibenden Elektromotors ist mit der Antriebsspindel (1) der Schraubenpumpe starr verbunden und wird über die radiale Lagerung der Antriebsspindel in der Bohrung (22) im Pumpengehäuse (3) radial gelagert. Der Kraftstoff wird durch den Ansaugstutzen (11) durch die Öffnungen der Lagerstirn (20) durch die zwischen Antriebsspindel und Laufspindel (2) gebildeten Kanäle zur Anströmscheibe (8) gefördert und durch die Kanäle (7) in den Magnethaltern (6), die die Lage der Permanentmagnete (5) des Elektromotors fixieren, zum Druckstutzen (10) geför­ dert. Das den Eisenrückschluß (4) des Elektromotors bildende Gehäuse und das Pumpengehäuse können wahlweise aus einem Stück gefertigt sein; in der Praxis wird man jedoch die beiden Gehäuse durch entsprechende konstruktive Maß­ nahmen so mit einer Ummantelung (9) zusammenfügen, daß Motor- und Lauf­ spindelachse miteinander fluchten und kein Kraftstoff aus dem Pumpen- oder Motorraum nach außen austreten kann.
Abbildungen:
Fig. 1: Schnitt durch das Kraftstofförderaggregat
Fig. 2: Schnitt durch den Elektromotor
Bezugszeichenliste
1
Antriebsspindel
2
Laufspindel
3
Pumpengehäuse
4
Eisenrückschluß des Elektromotors
5
Permanentmagnete
6
Magnethalter
7
Strömungskanäle
8
Anströmscheibe
9
Motor-Pumpen-Ummantelung
10
Druckstutzen
11
Saugstutzen
12
gefederte Stromzuführungsbürsten
13
Kollektor
14
Ankerwicklung
15
Zylinderfläche des Rotors
16
Rotor des Elektromotors
20
Anlaufkuppe
21
Lagerstirn
22
Bohrung für die Antriebsspindel

Claims (6)

1. Kraftstofförderaggregat für die Förderung von leichtverdampfenden Kraft­ stoffen aus einem Vorratstank eines Kraftfahrzeuges zu einer Brennkraft­ maschine mit einem vom Kraftstoff durchströmten elektrischen Antriebsmo­ tor und einem Pumpensystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine wenigstens 2-spindelige Schraubenpumpe ist, deren wenigstens zweigängige Antriebsspindel (1) starr mit dem Rotor (16) des antreibenden Elektromotors verbunden ist und daß der Eisenrückschluß (4) in das Gehäuse des antreibenden Elektromotors integriert ist und mit dem Pumpengehäuse (3) starr verbunden ist und daß weiter die Antriebsspin­ del-Rotor-Einheit ausschließlich über die Antriebsspindel (1) und diese mit dem Außendurchmesser in der Bohrung (22) des umschließenden Pum­ pengehäuses (3) und durch die Laufspindel (2) radial gelagert ist, die durch die Antriebsspindel (1) angetrieben ist.
2. Kraftstofförderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Antriebsspindel-Rotor-Einheit während des Anlaufens der Pumpe und während des Aufbaus einer statischen Druckverteilung im Pumpenge­ häuse (3) über eine an der Antriebsspindel (1) angeformten Anlaufkuppe (20) auf einer Lagerstirn (21) abstützt und druckseitig über die Magnetkräfte der Permanentmagneten (5) des Stators axial gelagert ist.
3. Kraftstofförderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf der der Antriebsspindel zugewandten Seite eine An­ strömscheibe (8) enthält, die den Ringspalt zwischen Rotoraußendurch­ messer und den Statormagneten überdeckt und gleichzeitig als Axiallager für die Laufspindel dient.
4. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nuten des Rotors (16), die die Ankerwicklung auf­ nehmen, zur Verringerung des Strömungswiderstandes des Rotors (16) bis zur Zylindermantelfläche (15) des Rotors (16) mit Wicklungsmaterial aufge­ füllt sind.
5. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ankerwicklung innerhalb und außerhalb der Nuten des Rotors (16) in der Weise mit einem vorzugsweise elektrisch leitfähigen Material überzogen ist, daß die Nuten des Rotors bis zur Zylindermantelflä­ che (15) des Rotors (16) gefüllt sind.
6. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zu fördernde Kraftstoff von der Pumpe durch die Kanäle (7) in den Magnethaltern (6) zwischen den Permanentmagneten (5) zur Druckseite der Pumpe transportiert wird.
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