Laufrad

Abstract

 Ein Laufrad (4) für eine insbesondere als Seitenkanalpumpe oder als Peripheralpumpe ausgebildete Förderpumpe (2) hat zwei drehfest miteinander verbundene Scheibenteile (8, 9). Die Scheibenteile (8, 9) lassen sich in einfach aufgebauten Formen beispielsweise im Spritzgußverfahren fertigen und mit nahezu beliebigen Geometrien von Leitschaufeln (12, 13) versehen. Durch die drehfeste Verbindung der Scheibenteile (8, 9) hat das Laufrad (4) eine hohe Stabilität.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine insbesondere als Seitenkanalpumpe oder als Peripheralpumpe ausgebildete Förderpumpe, welches in seinen Stirnseiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln hat und einen Mitnehmer zu seiner drehfesten Befestigung auf einem entsprechend gestalteten Antrieb aufweist.

[0002] Solche Laufräder haben meist in ihrem Zentrum eine nichtrunde Ausnehmung als Mitnehmer und lassen sich auf eine Welle eines Elektromotors aufstecken, auf der die Laufräder mit axialem Spiel gelagert sind. In der Regel werden die Laufräder aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigt oder gesintert. Die mit einem solchen Laufrad versehene Förderpumpe wird häufig als Kraftstoffpumpe in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Um mit der Förderpumpe einen möglichst hohen Wirkungsgrad und geringe Geräuschemissionen zu erreichen, weisen die Leitschaufeln meist einen sehr großen Neigungswinkel zur Senkrechten auf die Stirnseiten des Laufrades auf. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern sind bei axial durchströmten Laufrädern zudem miteinander verbunden. Nachteilig bei dem bekannten Laufrad ist, daß es sehr aufwendig zu entformen ist. Eine Spritzgußform, eine Spritzprägeform oder eine Preßform muß hierbei bei einer Drehbewegung auseinandergezogen werden. Weiterhin erfordert das Laufrad einen Kern für den Mitnehmer, da dieser meist senkrecht zu den Stirnseiten des Laufrades ausgerichtet ist. Dies führt zu einer sehr kostenintensiven Fertigung des Laufrades.

[0003] Man hat bereits daran gedacht, das Laufrad aus zwei Scheibenteilen zusammenzusetzen und beispielsweise in jedes der Scheibenteile einen Kranz Leitschaufeln anzuordnen. Die Scheibenteile weisen jeweils einen Mitnehmer auf, mit dem sie auf die Welle des Elektromotors gesteckt werden. Die Scheibenteile werden hierdurch im montierten Zustand durch den Druck innerhalb der Schaufelkammern gegeneinander gedrückt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der Mitnehmer Toleranzen aufweist, so daß die Scheibenteile gegeneinander nur sehr ungenau auszurichten sind. Weiterhin reicht der Innendruck in den Schaufelkammern häufig nicht aus, um die Scheibenteile zuverlässig gegeneinanderzudrücken. Dies führt zu einem sehr geringen Wirkungsgrad der Förderpumpe.

[0004] Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es sich sehr kostengünstig herstellen läßt und daß eine mit ihm versehene Förderpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist.

[0005] Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad aus zumindest zwei übereinanderliegenden Scheibenteilen zusammengesetzt ist und daß die Scheibenteile drehfest miteinander verbunden sind.

[0006] Durch diese Gestaltung lassen sich die Leitschaufeln mit sehr großen Neigungswinkeln und auf beiden Stirnseiten entgegengesetzten Neigungsrichtungen gestalten und sehr einfach fertigen. Diese Gestaltung der Neigungswinkel führt zu besonders geringen Geräuschemissionen. Durch die Verbindung der Scheibenteile außerhalb des Zentrums des Laufrades werden auf die Scheibenteile einwirkende Kräfte zuverlässig abgestützt. Die mit dem erfindungsgemäßen Laufrad versehene Förderpumpe hat durch die drehfeste Gestaltung der Verbindung der Scheibenteile einen sehr hohen Wirkungsgrad. Dank der Erfindung lassen sich nahezu beliebig gestaltete Leitschaufeln und Verbindungen einander gegenüberstehender Schaufelkammern fertigen.

[0007] In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Scheibenteile auf einen in ihrem Zentrum liegenden Mitnehmer aufgepreßt. Der Mitnehmer weist eine von der Kreisform abweichende Außenkontur, vorzugsweise eine Vierkantkontur, auf. Es sind aber auch weitere Konturen, z. B. Zahnprofil, möglich. Weiterhin besitzt der Mitnehmer eine Aufnahme für die Antriebswelle des Elektromotors. Im einfachsten Fall ist diese Aufnahme eine Bohrung, die an einer Stelle ihres Umfangs eine Abflachung aufweist. Da der Mitnehmer meist im Zentrum des Laufrades angeordnet ist, ist es hierdurch nicht erforderlich, alle Scheibenteile mit einem Mitnehmer zu versehen. Im einfachsten Fall läßt sich jedes der Scheibenteile in einer kernlosen, zweiteiligen Form fertigen. Hierdurch gestaltet sich die Fertigung des Laufrades sehr kostengünstig.

[0008] Die Scheibenteile lassen sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einfach miteinander verbinden, wenn die Scheibenteile außerhalb des Zentrums des Laufrades drehfest miteinander verbunden sind.

[0009] Dabei ist es vorteilhaft, wenn eines der Scheibenteile einen hervorstehenden Bund und das dem Bund gegenüberstehende Scheibenteil eine Ausnehmung zur Aufnahme des Bundes hat.

[0010] Beim Verpressen der Scheibenteile werden die Schaufelkammern gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders zuverlässig gegeneinander ausgerichtet, wenn die Scheibenteile eine formschlüssig ineinandergreifende Verdrehsicherung aufweisen.

[0011] Die Scheibenteile sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne zusätzliche Verdrehsicherung beim Verpressen gegeneinander ausgerichtet, wenn zumindest eines der Scheibenteile Bohrungen zur Verpressung mit einem drehfest mit dem anderen Scheibenteil verbundenen Zapfen aufweist.

[0012] Das erfindungsgemäße Laufrad besteht aus besonders wenigen Bauteilen, wenn die Zapfen einteilig mit einem der Scheibenteile gestaltet sind.

[0013] Die Scheibenteile lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung identisch gestalten, wenn die Zapfen in Bohrungen angeordnet sind. Diese Gestaltung führt zu einer starken Verringerung der Kosten für die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laufrades erforderlichen Werkzeuge. Für eine zuverlässige Verpressung eignen sich beispielsweise zwei oder mehrere Zylinderstifte oder Spannstifte.

[0014] Das erfindungsgemäße Laufrad hat unabhängig von den im Laufrad herrschenden Drücken eine vorgesehene Höhe, wenn die Scheibenteile miteinander verklebt oder verschweißt sind. Diese Gestaltung führt ebenfalls zu einem besonders hohen Wirkungsgrad der mit dem erfindungsgemäßen Laufrad versehenen Förderpumpe. Die Verklebung oder Verschweißung kann allein oder zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung der Scheibenteile eingesetzt werden. Beispielsweise lassen sich mit Klebestellen die Anzahl der für die Verpressung erforderlichen Stifte gering halten. Die Scheibenteile lassen sich hierdurch zudem als identische Bauteile fertigen. Als Schweißverfahren könnte beispielsweise das Spiegelschweißen eingesetzt werden. Das Laufrad erfordert jedoch nur eine besonders geringe Nacharbeitung, wenn als Schweißverfahren das Ultraschallschweißen eingesetzt wird.

[0015] Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Laufrades trägt es bei, wenn eines der Scheibenteile Rastausnehmungen aufweist und wenn das andere Scheibenteil in die Rastausnehmungen eindringende Rasthaken hat.

[0016] Die Scheibenteile sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig gegeneinander vorgespannt, wenn die Scheibenteile einen Bajonettverschluß für ihre Verbindung haben.

[0017] Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig.1

einen Längsschnitt durch eine Förderpumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad,

Fig.2

eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades,

Fig.3

ein erfindungsgemäßes Laufrad mit miteinander verpreßten Scheibenteilen,

Fig.4

eine Schnittdarstellung durch das Laufrad aus Figur 3 entlang der Linie IV - IV,

Fig.5, 6

weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Laufrades.

[0018] Die Figur 1 zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene, als axial durchströmte Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 2 in einem Längsschnitt. Die Förderpumpe 2 hat ein in einem Gehäuse 3 drehbar angeordnetes, auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 4. Das Gehäuse 3 weist an einer Seite einen Einlaßkanal 6 und an der dem Einlaßkanal 6 gegenüberliegenden Seite einen Auslaßkanal 7 auf. Das Laufrad 4 setzt sich aus zwei miteinander stoffschlüssig verbundenen Scheibenteilen 8, 9 zusammen. Die stoffschlüssige Verbindung der Scheibenteile 8, 9 kann beispielsweise durch eine Verklebung oder Verschweißung, beispielsweise im Ultraschallverfahren, erzeugt werden. Die Scheibenteile 8, 9 haben jeweils einen Kranz Schaufelkammern 10, 11 begrenzende Leitschaufeln 12, 13. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern 10, 11 sind jeweils über einen Kanal 14 miteinander verbunden. In seinen den Leitschaufeln 12, 13 der Scheibenteile 8, 9 gegenüberstehenden Bereichen weist das Gehäuse 3 jeweils einen sich in Drehrichtung des Laufrades 4 gesehen von der Höhe des Einlaßkanals 6 bis zu der Höhe des Auslaßkanals 7 erstreckenden, teilringförmigen Kanal 15, 16 auf. Die Schaufelkammern 10, 11 und die teilringförmigen Kanäle 15, 16 bilden eine Förderkammer für eine zu fördernde Flüssigkeit.

[0019] Durch die zweiteilige Gestaltung des Laufrades 4 lassen sich die Leitschaufeln 12, 13 mit einem nahezu beliebigen Neigungswinkel zur Senkrechten der Stirnseite des Laufrades in einer nicht dargestellten, einfach aufgebauten Form beispielsweise im Spritzgußverfahren fertigen. Die Kanäle 14 zur Verbindung der einander gegenüberstehenden Schaufelkammern 10, 11 können hierbei einen von dem Neigungswinkel der Leitschaufeln 12, 13 abweichenden Winkel aufweisen und beispielsweise senkrecht zur Stirnseite des Laufrades 4 ausgerichtet sein. Selbstverständlich kann das Laufrad 4 auch drei oder mehr miteinander verbundene Scheibenteile aufweisen. Hierdurch ließen sich weitere Geometrien der Leitschaufeln 12, 13 und Kanäle 14 erzeugen.

[0020] Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades. Das Laufrad hat in seinem Zentrum einen Mitnehmer 17 mit einem Vierkant 18, mit dem es sich auf einen nicht dargestellten, entsprechend gestalteten Antrieb drehfest anordnen läßt. Das Laufrad hat zwei Scheibenteile 19, 20 und in jeder seiner Stirnseiten einen Kranz Schaufelkammern 21, 22 begrenzende Leitschaufeln 23, 24. Einander gegenüberstehende Schaufelkammern 21, 22 überschneiden sich, so daß ein zu förderndes Medium von der einen Schaufelkammer 21 in die andere Schaufelkammer 22 überströmen kann. Anstelle des Mitnehmers 17 können die Scheibenteile 19, 20 über einen Bajonettverschluß 25 miteinander verbunden sein. Der Bajonettverschluß 25 dient in diesem Fall gleichzeitig als Verdrehsicherung.

[0021] Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades, bei dem zwei Scheibenteile 26, 27 miteinander verpreßt sind. Hierfür hat eines der Scheibenteile 26 einen hervorstehenden Bund 28 und das andere Scheibenteil 27 eine Ausnehmung 29 zur Aufnahme des Bundes 28. Der Bund 28 ist außerhalb von Schaufelkammern 30, 31 begrenzenden Leitschaufeln 32, 33 angeordnet. Wie bei dem Laufrad aus Figur 1 sind einander gegenüberstehende Schaufelkammern 30, 31 über Kanäle 34 miteinander verbunden.

[0022] Die Figur 4 zeigt in einer Schnittdarstellung durch das Laufrad aus Figur 3 entlang der Linie IV - IV, daß das die Ausnehmung 29 aufweisende Scheibenteil 27 eine radial nach außen in die Ausnehmung 29 weisende Nase 35 hat und zwischen Enden des Bundes 28 des in Figur 3 dargestellten Scheibenteils 26 eingespannt ist. Hierdurch sind die Scheibenteile 26, 27 drehfest in einer vorgesehenen Position zueinander verbunden.

[0023] Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades, bei dem einander gegenüberstehende Scheibenteile 36, 37 mittels einer Rastverbindung 38 miteinander verbunden sind. Hierfür hat eines der Scheibenteile 37 hervorstehende, in radialer Richtung des Laufrades elastisch gestaltete Rasthaken 39, die in Rastausnehmungen 40 des anderen Scheibenteils 36 eindringen.

[0024] Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades, bei dem zwei Scheibenteile 41, 42 für ihre Verpressung Bohrungen 43 - 45. Eines der Scheibenteile 41 ist einteilig mit einem Zapfen 46 gefertigt. Ein Stift 47 dringt in einander gegenüberstehende Bohrungen 44, 45 der Scheibenteile 41, 42 ein. Selbstverständlich können die Scheibenteile 41, 42 auch entweder ausschließlich die Bohrungen 44, 45 für die separat einzusetzenden Stifte 47 aufweisen oder einteilig mit einem der Scheibenteile 41 gefertigte Zapfen 46 aufweisen.

Ansprüche

1. Laufrad für eine insbesondere als Seitenkanalpumpe oder als Peripheralpumpe ausgebildete Förderpumpe, welches in seinen Stirnseiten jeweils einen Kranz Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln hat und einen Mitnehmer zu seiner drehfesten Befestigung auf einem entsprechend gestalteten Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (4) aus zumindest zwei übereinanderliegenden Scheibenteilen (8, 9, 19, 20, 26, 27, 36, 37, 41, 42) zusammengesetzt ist und daß die Scheibenteile (8, 9, 19, 20, 26, 27, 36, 37, 41, 42) drehfest miteinander verbunden sind.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenteile (8, 9, 19, 20, 26, 27, 36, 37, 41, 42 außerhalb des Zentrums des Laufrades (4) drehfest miteinander verbunden sind.

3. Laufrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Scheibenteile (26) einen hervorstehenden Bund (28) und das dem Bund (28) gegenüberstehende Scheibenteil (27) eine Ausnehmung (29) zur Aufnahme des Bundes (28) hat.

4. Laufrad nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenteile (19, 20, 26, 27, 41, 42) eine formschlüssig ineinandergreifende Verdrehsicherung aufweisen.

5. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Scheibenteile (41, 42) Bohrungen (43 - 45) zur Verpressung mit einem drehfest mit dem anderen Scheibenteil (41, 42) verbundenen Zapfen (46) aufweist.

6. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (46) einteilig mit einem der Scheibenteile (41) gestaltet sind.

7. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheibenteile (19, 20) auf einem in ihrem Zentrum angeordneten Mitnehmer (17) aufgepreßt sind.

8. Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (17) eine von der Kreisform abweichende Außenkontur besitzt.

9. Laufrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur ein Vierkant (18) ist.

10. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenteile (8, 9) miteinander verklebt oder verschweißt sind.

11. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Scheibenteile (36) Rastausnehmungen (40) aufweist und daß das andere Scheibenteil (37) in die Rastausnehmungen (40) eindringende Rasthaken (39) hat.

12. Laufrad nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenteile (19, 20) einen Bajonettverschluß (25) für ihre Verbindung haben.

Zeichnung