DE69515564T2

DE69515564T2 - Seitenkanal-Pumpe mit geräuschdämpfender Vorrichtung

Info

Publication number: DE69515564T2
Application number: DE69515564T
Authority: DE
Inventors: Motoya Ito; Takahiko Kato; Minoru Yasuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2015-06-28
Also published as: EP0690233B1; EP0909897B1; JPH0814184A; KR960001497A; DE69523642D1; HUT75000A; DE69523642T2; DE69515564D1; HU218455B; US5716191A; EP0909897A1; JP3463356B2; KR100269651B1; HU9501782D0; EP0690233A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Seitenkanalpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der Druckschrift US-A-2220538 ist eine gattungsbestimmende Seitenkanalpumpe bekannt, in der der Radialabstand zwischen den Schaufelelementen und einer Radialfläche des innerhalb eines Pumpenkanals befindlichen Dichtabschnittes größer gemacht wurde als der Axialabstand zwischen den Schaufelelementen und den Radialflächen des Dichtungsabschnittes.
Aus der weiteren Druckschrift JP-A-6159283 ist eine weitere Seitenkanalpumpe bekannt, in der innerhalb eines Pumpenkanals Endflächen eines Radialdichtungsteiles eines Dichtabschnittes an beiden Seiten der Separierwand des Impellers voneinander in der Umfangsrichtung versetzt sind.
Überdies sind aus der Druckschrift "Konstruktion", Band 44, Nr. 2, 1. Februar 1392, Seiten 64 bis 70, XP 000306468, Tonn E, "Zur Berechnung von Peripheralpumpen" Strukturen von Seitenkanalpumpen bekannt. Gemäß einer Struktur sind die axialen Endkanten eines Dichtabschnittes innerhalb eines Pumpenkanals versetzt, um Geräusche zu reduzieren.
Gemäß herkömmlichen Seitenkanalpumpen, wie etwa in den Fig. 13A und 13B gezeigt, ist ein Impeller 1 aus einer Vielzahl von Schaufelelementen 4 zusammengesetzt, die innerhalb eines Gehäuses 2 in einem Pumpenkanal 3 am Außenumfang vorragen. Überdies sind zwischen den individuellen Schaufelelementen 4 befindliche Pumpenaussparungen 5 mit Hilfe einer Separierwand 6 zweigeteilt. Wenn der Impeller 1 innerhalb des Gehäuses 2 gedreht wird, strömt das über ein nicht gezeigtes Einlassloch in den Pumpenkanal 3 aufgenommene Fluid in die Pumpenaussparungen 5, und zwar in der mit Pfeil A gezeigten Richtung, um kinetische Energie von den Schaufelelementen 4 aufzunehmen und um zu dem Pumpenkanal 3 geschickt zu werden, woraufhin es sich mit einem Hauptstrom vereint, der sich in Richtung auf ein in den Figuren nicht gezeigtes Auslassloch bewegt. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Geschwindigkeitsverringerung des von den Pumpenaussparungen 5 zu dem Pumpenkanal 3 geschickten Fluids auf, so dass die kinetische Energie, die sie bis dahin aufwies, in Druckenergie umgewandelt wird und der Druck des sich durch den Pumpenkanal 3 bewegenden Hauptstromes erhöht wird. In dieser Weise kollidiert, zusammen mit einem Druckanstieg der durch den Pumpenkanal 3 in Richtung auf das in den Figuren nicht gezeigte Auslassloch strömenden Flüssigkeit, diese schließlich mit der Endseite des Pumpenkanals 3 und wird von dem Auslassloch ausgelassen, während sie die Richtung ändert.
In der Seitenkanalpumpe der vorbeschriebenen Struktur sind die Schaufelelemente 4 an beiden Seiten der Separierwand 6 in der gleichen Position angeordnet. Die Schaufelelemente 4 an beiden Seiten der Separierwand 6 passieren gleichzeitig durch die Endseite des Pumpenkanals 3. Als ein Ergebnis kollidiert die von den Pumpenaussparungen 5 ausgeschickte Flüssigkeit an beiden Seiten der Separierwand 6 gleichzeitig mit der Endseite des Pumpenkanals 3, so dass das durch die Kollision des Fluids erzeugte Geräusch beträchtlich ist.
Mit dieser Seitenkanalpumpe ist das Auslassvolumen gering, wobei es jedoch möglich ist, selbst bei Fluiden mit geringer Viskosität einen bemerkenswert großen Auslassdruck zu erhalten. In den letzten Jahren wurde diese beispielsweise als eine Kraftstoffpumpe für Fahrzeuge verwendet. Allerdings ist, da Anforderungen bezüglich Geräusch in einem Insassenraum für Passagierfahrzeuge besonders strikt sind, die Seitenkanalpumpe der oben beschriebenen Bauart, die übermäßig Geräusche verursacht, mit Hinblick auf eine Geräuschreduzierung nicht wünschenswert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Seitenkanalpumpe zu schaffen, die eine Geräuschreduzierung darlegt.
Die oben genannte Aufgabe wird mit Hilfe der Kombination von in dem unabhängigen Anspruch 1 definierten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Seitenkanalpumpe gemäß Anspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 offenbart.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den folgenden Erkenntnissen.
Zunächst wird eine Seitenkanalpumpe betrachtet, in der eine Radialdichtung an einem Innenumfang einer Kreisumfangswand vorgesehen ist, um zwischen einem Einlassloch und einem Auslassloch zu dichten. Gleichermaßen ist eine Axialdichtung an einer Innenoberfläche beider Seitenwände vorgesehen. Überdies ist ein geringer Abstandsbetrag (Radialabstand bzw. Radialzwischenraum) zwischen der Radialdichtung und einem Impeller geschaffen, wobei ein geringer Abstandsbetrag (Axialabstand bzw. Axialzwischenraum) zwischen der Axialdichtung und dem Impeller geschaffen worden ist. Generell ist dieser derart festgelegt, dass der Radialabstand Rc größer ist als der Axialabstand Ac (Rc > Ac). Umgekehrt gibt es Fälle, in welchen der Radialabstand Rc kleiner festgelegt ist als der Axialabstand Ac (Rc < Ac).
In der Seitenkanalpumpe, in der Rc > Ac festgelegt ist, kollidiert das von den Pumpenaussparungen geschickte Fluid an beiden Seiten der Separierwand des Impellers gleichzeitig mit der Endseite von beiden Seitenwänden der Endseiten des Pumpenkanals, was der Hauptgrund für Geräusche ist. In der auf Rc < Ac festgelegten Seitenkanalpumpe liegt der Hauptgrund für eine Geräuschentwicklung darin, dass das von den Pumpenaussparungen an beiden Seiten der Separierwand des Impellers ausgeschickte Fluid gleichzeitig mit der Endseite der Kreisumfangswand der Endseiten des Pumpenkanals kollidiert.
Daher wird erfindungsgemäß in einer auf Rc > Ac festgelegten Seitenkanalpumpe eine Endseite eines Pumpenkanals, die an der Innenoberfläche an beiden Seitenwänden gebildet ist, in einer Umfangsrichtung an beiden Seitenwänden derart versetzt, dass die Kollisionszeitgebung des Fluids an der Pumpenkanalendseite von beiden Seitenwänden (der Hauptgrund für eine Geräuschentwicklung) an beiden Seitenwänden versetzt ist, wodurch Geräusche reduziert werden.
Bevorzugt ist ein Auslassloch an einer Seitenwand der beiden Seitenwände derart vorgesehen, dass die Endseite der an der Innenoberfläche einer Seitenwand gebildeten Endseite in der Drehrichtung des Impellers relativ zu der an der Innenoberfläche der anderen Seitenwand gebildeten Endseite des Pumpenkanals versetzt ist. Somit wird Fluid, welches die Endseite des Pumpenkanals erreicht hat, leichtgängig ausgelassen und tritt keine Gefahr auf, den Impeller in der Axialrichtung zu drücken und einen abnormalen Verschleiß an der Innenoberfläche der Impellerseitenwand zu verursachen.
Alternativ ist gemäß einem Vergleichsbeispiel in einer auf Rc < Ac festgelegten Seitenkanalpumpe, da die an dem Innenumfang der Kreisumfangswand gebildete Endseite des Pumpenkanals in einer Umfangsrichtung an beiden Seiten der Separierwand des Impellers versetzt ist, die Kollisionszeitgebung von Fluid gegen die Pumpenkanalendseite der Kreisumfangswand (Hauptursache für Geräusche) an beiden Seiten der Separierwand versetzt, wodurch Geräusche reduziert werden.
Ferner wird durch ein Verlagern der Startseite des Pumpenkanals in der Umfangsrichtung die Zeitgebung, mit der das Fluid unter hohem Druck von der Endseite des Pumpenkanals über die Dichtung zu der Startseite strömt und einem schnellen Druckabfall an der Startseite unterworfen wird, an beiden Seiten in einer Axialrichtung versetzt, wodurch es ermöglicht wird, das an der Startseite erzeugte Geräusch zu reduzieren.
Überdies ist es möglich, Geräusche weiter zu verringern, indem der Versetzungsbetrag der Pumpenkanalenden die Hälfte des Schaufelelement-Abstands ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren weiter veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsquerschnittseitenansicht einer Dichtung einer Seitenkanalpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Raumansicht der Dichtung eines Gehäusekörpers, der mit abgenommener Gehäuseabdeckung gezeigt ist;
Fig. 3 eine Horizontalquerschnittsansicht der Seitenkanalpumpe;
Fig. 4A eine Raumansicht des Gehäusekörpers, und Fig. 4B eine Raumansicht der Gehäuseabdeckung;
Fig. 5 eine Längsquerschnittsvorderansicht der gesamten Struktur der Seitenkanalpumpe;
Fig. 6 eine Längsquerschnittsvorderansicht der Gesamtstruktur einer Kraftstoffpumpe;
Fig. 7 einen Versuchsergebnis-Graph, der die Beziehung zwischen dem Versetzungsbetrag und dem Geräusch zeigt;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 9 eine Horizontalquerschnittsansicht des Gehäusekörpers;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 11 eine Raumansicht eines ersten Vergleichsbeispiels;
Fig. 12 eine Teilraumansicht einer Modifikation des Impellers; und
Fig. 13A und 13B eine Längsteilquerschnittsansicht und eine Teilraumansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Seitenkanalpumpe.
Es folgt eine Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung als eine Fahrzeugkraftstoffpumpe mit Bezug auf die Fig. 1 bis 7. Gemäß Fig. 6 ist eine Kraftstoffpumpe aus einem Pumpenabschnitt 11 und einem Motorabschnitt 12 zusammengesetzt, um den Pumpenabschnitt 11 anzutreiben. Der Motor 12 ist aus einem DC-Motor mit Schleifbürste zusammengesetzt. Dauermagneten 14 sind in einer zylindrischen Form in einem zylindrischen Gehäuse 13 angeordnet. Ein Rotor 15 ist konzentrisch in dem Innenumfang der Dauermagneten 14 angeordnet.
Der Pumpenabschnitt 11 ist aus einer Seitenkanalpumpe zusammengesetzt. Gemäß Fig. 5 ist diese aus einem Gehäusekörper 18 einschließlich einer eine Einzeleinheit ausmachenden Kreisumfangswand 16, die einen Kreisinnenumfang und eine Seitenwand 17 enthält, die eine Seite der Kreisumfangswand 16 schließen, einer Gehäuseabdeckung 19, die als eine Seitenwand wirkt, um die andere Seite der Kreisumfangswand 16 zu schließen, und eines Impellers 20, zusammengesetzt.
Von diesen Elementen sind der Gehäusekörper 18 und die Gehäuseabdeckung 19 beispielsweise aus einem Aluminiumformguss gebildet. Der Gehäusekörper 18 ist an einem Ende des Gehäuses 13 pressgepasst, während die Gehäuseabdeckung 13 an einem Ende des Gehäuses 13 mit Hilfe einer Kröpfung, etc., in einer solchen Weise gesichert ist, dass sie den Gehäusekörper 18 abdeckt. Dies verschafft ein hermetisch abgedichtetes Einzelgehäuse 21, das aus dem Gehäusekörper 18 und der Gehäuseabdeckung 19 zusammengesetzt ist. In einem solchen Fall wird eine Welle 22 des Rotors 15, die als die Antriebsachse des Pumpenabschnitts 11 wirkt, eingesetzt und in einer solchen Weise gestützt, dass sie frei in einer Lagerung 23 drehen kann, die in dem Zentrum der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 angebracht wurde, so dass die Axialbelastung mittels eines Axiallagers 24 aufgenommen wird, der an dem Zentrum der Gehäuseabdeckung 19 gesichert ist.
Der Impeller 20 ist einstückig mittels eines Phenolharzes mit Glasfaser oder PPS gebildet und mit einer Vielzahl von Schaufelelementen 25 an seinem Außenumfang in einer Umfangsrichtung in einem festgelegten Intervall ausgebildet. Eine Separierwand 27, die Schaufelaussparungen 26 (Fig. 1 und Fig. 3) der Schaufelelemente 25 in einer Axialrichtung unterteilt, ist ebenso ausgebildet. Die in beiden Seiten der Separierwand 27 vorragenden Schaufelelemente 25 sind derart konfiguriert, dass sie an derselben Position angeordnet sind. Der Impeller 20 ist drehbar in dem Gehäuse 21 untergebracht. Ein Verbindungsloch 28 (Fig. 3), das in dem Zentrum angeordnet ist und grob eine D-Form hat, ist verschiebbar in einer Axialrichtung an einem D-Ausschnitt 22a der Welle 22 angebracht, die als eine Drehachse wirkt. Als ein Ergebnis dreht sich der Impeller 20 zusammen mit der Welle 22 als eine Einzeleinheit und ist in der Axialrichtung relativ zu der Welle 22 bewegbar.
Die Gehäuseabdeckung 19 ist mit einem Einlassloch 29 gebildet, das mit einem (in den Figuren nicht gezeigten) Kraftstofftank in Verbindung steht. An der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 ist in der Umgebung des Einlassloches 21 ein Auslassloch 30 (Fig. 1) gebildet, das mit einer (in den Figuren nicht gezeigten) Einspritzvorrichtung in Verbindung steht. An dem Innenumfang des Gehäuses 21 ist ein Pumpenkanal 31 gebildet, der das Einlassloch 29 und das Auslassloch 30 verbindet. Die Schaufelelemente 25 des Impellers 20 ragen in den Pumpenkanal 31 vor. In der folgenden Beschreibung ist ein Ende der beiden Abschlusssenden des Pumpenkanals 31 an der Seite des Einlassloches als die "Startseite" und die andere Seite derselben an der Seite des Auslassloches als die "Endseite" bezeichnet.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein Teil des Pumpenkanals 31 an der Seite des Außenumfangs der Schaufelelemente 25 gebildet, indem der Innendurchmesser der Kreisumfangswand 16 des Gehäusekörpers 18 größer entworfen worden ist als der Außendurchmesser des Impellers 20. Der andere Teil des Pumpenkanals 31 an den Axialseiten der Schaufelelemente 25 ist, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt, mittels Nuten 32 und 33 an der Innenoberfläche der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und der Innenoberfläche der Gehäuseabdeckung 19 gebildet. Der Teil von dem Innenumfang der Kreisumfangswand 16 des Gehäusekörpers 18, der zwischen dem Ende der Nut 32 in der Position gegenüberliegend dem Einlassloch 29 der Gehäuseabdeckung 19 und dem Auslassloch 30 angeordnet ist, ragt in einer Bogenform vor. Der bogenförmige Vorsprung fungiert als die Radialdichtung 34. Die Teile zwischen den beiden Enden der Nut 32 der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und zwischen den beiden Enden der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 (das heißt die Teile, die von der Bodenseite der Nut 33 vorragen und bündig mit den Innenoberflächen der Seitenwand 17 und der Gehäuseabdeckung 19 sind) fungieren als die Axialdichtungen 35 und 36. In diesem Fall sind die Längen in einer Umfangsrichtung der Axialdichtungen 35 und 36 der Seitenwand 17 und der Gehäuseabdeckung 19 auf den gleichen Wert festgelegt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist lediglich ein geringer Abstandsbetrag (Radialabstand Rc) vorhanden, der zwischen der Radialdichtung 34 und dem Außenumfang des Impellers 20 (obere Endoberflächen der Schaufelelemente 25 und der Separierwand 27) aufrechterhalten ist. Ferner besteht, wie in Fig. 1 gezeigt, lediglich ein geringer Abstandsbetrag (Axialabstand Ac1 und Ac2), der zwischen den Axialdichtungen 35, 36 und beiden Seiten des Impellers 20 in der Axialrichtung aufrechterhalten ist (beide Seiten des Schaufelelements 25 in der Axialrichtung). In Fig. 1 und Fig. 3 sind die Abstände bzw. Zwischenräume Rc, Ac1 und Ac2 übertrieben veranschaulicht. In dem dargelegten Ausführungsbeispiel ist der Radialabstand Rc beispielsweise zwischen 50 um und 150 um festgelegt, wobei der Axialabstand Ac (Summe aus Ac1 und Ac2) beispielsweise zwischen mehreren um und mehreren 10 um festgelegt ist. Somit ist der Radialabstand Rc größer festgelegt als der Axialabstand Ac.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn der Radialabstand Rc größer ist als der Axialabstand Ac, wie vorbeschrieben, die Hauptgeräuschquelle der Schall ist, der erzeugt wird, wenn das von der Impellerschaufelaussparrung geschickte Fluid gleichzeitig mit den Endseiten von beiden Seiten in einer Axialrichtung der Schaufelelemente in der Endseite des Pumpenkanals kollidieren. Als ein Ergebnis ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Endseite der Nut 32 (Pumpenkanal) der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und die Endseite der Nut 33 (des Pumpenkanals) der Gehäuseabdeckung 19 derart entworfen, dass diese in einer Umfangsrichtung versetzt sind. In einem solchen Fall ist von den beiden Seitenwänden (das heißt der Seitenwand 17 und der Gehäuseabdeckung 19), die beide Seiten der Kreisumfangswand 16 des Gehäuses 21 abschließen, eine Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 17 einschließlich dem Auslassloch 30 versetzt, und zwar relativ zu einer Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19, die als die andere Seitenwand dient, und zwar um einen Betrag, der in etwa einer Hälfte des Abstandes P der umfangsseitig benachbarten beiden Schaufelelemente 25 in der Drehrichtung (durch Pfeil B in der Figur gezeigt) des Impellers 20 wirkt.
Ebenso werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Längen in einer Umfangsrichtung der Axialdichtung 35 der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und der Axialdichtung 36 der Gehäuseabdeckung 19 auf die gleiche Länge festgelegt. Als ein Ergebnis ist eine Startseite 32b der Nut 32 der Seitenwand 18 versetzt, und zwar ebenfalls um einen Betrag, der in etwa einer Hälfte des Abstandes des Schaufelelement 25 des Impellers 20 in einer Drehrichtung ist, und relativ zu einer Startseite 33b der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19.
Nachfolgend wird die Funktion des obigen Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn der Motor 12 gestartet wird, dreht sich der Impeller 20 in der durch den Pfeil B gezeigten Richtung zusammen mit der Welle 22 des Rotors 15. Als ein Ergebnis drehen sich die Schaufelelemente 25 an dem Außenumfang des Impellers 20 entlang des bogenförmigen Pumpenkanals 31, um eine Pumpwirkung zu erzeugen und nehmen diese somit Kraftstoff eines (in den Figuren nicht gezeigten) Kraftstofftankes ausgehend von dem Einlassloch 29 in den Pumpenkanal 31 auf. Der in den Pumpenkanal 31 aufgenommene Kraftstoff strömt in jede Schaufelaussparung 26 und nimmt kinetische Energie von den Schaufelelementen 25 auf, so dass dieser in einem kontinuierlichen Prozess zu dem Pumpenkanal 31 geschickt wird. Somit strömt, während der Druck ansteigt, der Kraftstoff in den Pumpenkanal 31 in Richtung auf das Auslassloch 30. Der Kraftstoff kollidiert mit der Endseite des Pumpenkanals 31, der Endoberfläche 34a der Radialdichtung 34 und den Endseiten 32a, 33a der Nuten 32 und 33 und wird von dem Auslassloch 30 ausgelassen, während er die Strömungsrichtung ändert. Anschließend wird er unter Druck zu der Einspritzeinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) geschickt.
In dem Fall der Seitenkanalpumpe, die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf Rc > Ac gesetzt ist, ist die Hauptgeräuschquelle, wie oben erwähnt, der Schall, der erzeugt wird, wenn der Kraftstoff unter hohem Druck mit den Endseiten 32a, 33a der Nuten 32, 33 des Pumpenkanals 31 kollidiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Endseiten 32a und 33a der Nuten 32, 33 voneinander in einer Umfangsrichtung versetzt, so dass die Zeitgebungen, in welchen der Kraftstoff unter hohem Druck auf die Endseiten 32a und 33a auftrifft, versetzt sind, wodurch Geräusche während des Betriebs der Pumpe effektiv reduziert werden.
In einem solchen Fall sind, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 17 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 versetzt. Der Versetzungsbetrag ist grob auf die Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 festgelegt, wodurch eine noch größere Geräuschreduzierung erreicht wird. Fig. 7 zeigt die Ergebnisse einer Änderung des Versetzungsbetrages der Endseiten 32a, 33a der Nuten 32, 33 und des Messergebnisses der Geräuschmenge. In der Figur ist der Versetzungsbetrag als ein Minuswert ausgedrückt, wenn die Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 70, die das Auslassloch 30 enthält, in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 verschoben wird. Gleichermaßen ist dieser als ein positiver Wert dargestellt, sofern er in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Impellers verschoben wird. Der Fig. 7 ist entnehmbar, dass die Geräuschreduzierwirkung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel größer ist, in welchem die Endseite 32a der Nut 32 um einen Betrag versetzt wurde, der etwa der Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 gleicht.
Wenn ferner der Versetzungsbetrag (+P/2) ist (das heißt, wenn die Endseite 32a der Nut 32 um einen Betrag P/2 in der Gegenrichtung zu der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 verschoben wird), ist nahezu keine bemerkenswerte Geräuschreduzierung vorhanden. Wie später erklärt, liegt dies darin begründet, dass die Endseite 33a der Nut 33 sich relativ zu dem Auslassloch 30 an der Drehrichtungsseite des Impellers 20 befindet, wodurch der auf die Endseite 33a der Nut 33 auftreffende Kraftstoff keinen Platz hat, auszuweichen, so dass der Druck ansteigt.
Ebenso ist von den Endseiten 32a, 33a der Nuten 32, 33 die Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 17 einschließlich dem Auslassloch 30 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 verschoben. Als ein Ergebnis ändert der auf die Endseite 33a der Nut 33 auftreffende Kraftstoff die Strömungsrichtung leichtgängig und strömt aus dem Auslassloch 30 aus. Wenn mit anderen Worten eine zum vorliegenden Ausführungsbeispiel entgegengesetzte Situation angenommen wird, wonach die Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 17 verschoben wird, ist das Auslassloch 30 in einer Richtung angeordnet, die im Vergleich zu der Endseite 33a der Nut 33 mehr zu der Drehrichtung des Impellers 20 entgegengesetzt ist. Als ein Ergebnis hat der unter großem Druck auf die Endseite 33a der Nut 33 auftreffende Kraftstoff keinen Platz, auszuweichen. Dies schafft eine relativ große Druckdifferenz an beiden Seiten der Axialrichtung des Impellers, so dass der Impeller 20 stark gegen die Seitenwand 17 gedrückt wird. In einem solchen Fall kontaktiert eine Seite des Impellers 20 die Innenoberfläche der Seitenwand 17, wodurch ein abnormaler Verschleiß verursacht wird. Allerdings ist, wie oben erwähnt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Endseite 32a der Nut 32 der Seitenwand 17 einschließlich dem Auslassloch 30 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 versetzt. Als ein Ergebnis ändert der auf die Endseite 33a der Nut 33 auftreffende Kraftstoff seine Strömungsrichtung leichtgängig und strömt aus dem Auslassloch 30 aus. Somit ergibt sich kein Drücken des Impellers 20 gegen die Seite der Seitenwand 17 und keine Gefahr eines abnormalen Verschleißes.
Ferner strömt im Falle, dass das Auslassloch 30 an der Kreisumfangswand 16 gebildet ist, selbst wenn die Endseite 32a der Nut 32 in der Gegenrichtung der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33 der Nut 33 versetzt ist, der auf die Endseite 33a der Nut 33 auftreffende Kraftstoff leichtgängig aus dem Auslassloch 30. Somit sind die Ergebnisse vorteilhaft, und zwar selbst mit der Struktur, in der die Endseite 32a der Nut 32 in der Gegenrichtung der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 33a der Nut 33 versetzt ist. Mit einer solchen Struktur ist es, selbst wenn die Endseite 33a in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu der Endseite 32a so versetzt ist, dass der Versetzungsbetrag grob der Hälfte des Abstandes der Schaufelelemente 25 entspricht, möglich, eine wesentliche Geräuschreduzierung zu erhalten.
Ebenso kann der auf die Endseiten der Nut 32, 33 auftreffende Kraftstoff über die Axialzwischenräume Ac1, Ac2 zu den Startseiten 32b, 33b der Nuten 32, 33 strömen. In einem solchen Fall tritt eine plötzliche Druckreduzierung auf, die ein Stoßgeräusch erzeugt. Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden allerdings die Startseiten 32b, 33b um einen Betrag versetzt, der der Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 in der Drehrichtung des Impellers 20 gleicht. Als ein Ergebnis ist, selbst wenn ein Teil des auf die Endseiten 32a, 33a der Nuten 32, 33 auftreffenden Kraftstoffes über die Axialzwischenräume Ac1, Ac2 zu den Startseiten 32b, 33b der Nuten 32, 33 leckt, eine Reduzierung von Stoßgeräusch (Lärm) vorhanden, und zwar aufgrund der Versetzung von Zeitgebungen.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen werden für Teile verwendet, die denen des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 gleichen, wobei die unterschiedlichen Teile beschrieben werden.
Das Seitenende der eigentlichen Nut 32 der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und das Seitenende 33a der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 sind in der gleichen Position in der Umfangsrichtung angeordnet. Daran angeformt ist eine Verlängerungsrille- bzw. nut 37, deren Länge ausgehend von der Endseite der eigentlichen Nut 32 der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 in der Drehrichtung des Impellers 20 gleich der Hälfte des Abstandes P des Schaufelelements 25 ist. Als ein Ergebnis wird die Endseite 32a der Nut 32 einschließlich der Verlängerungsnut 37 derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen um einen Betrag versetzt ist, der grob der Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu dem Seitenende 33a der Nut 33 gleicht. Somit ist es selbst mit einer solchen Struktur immer noch möglich, dieselben Betriebswirkungen wie im ersten Ausführungsbeispiel zu erzielen.
Wie in Fig. 9 gezeigt, ist in einem solchen Fall die Innenoberfläche der Verlängerungsrille 37 entlang einer Schrägoberfläche 37a gebildet, wobei der Stoß, wenn Kraftstoff auf die Endseite 32a der Verlängerungsrille 32 auftrifft, durch die Schrägoberfläche 37a derart gedämpft wird, dass die Geräuschreduzierwirkung erhöht wird.
Eine solche Verlängerungsrille 37 kann in beiden Nuten 32 und 33 gebildet werden. Ein solcher Fall ist als ein drittes Ausführungsbeispiel in Fig. 10 gezeigt.
In der Figur sind die Endseite der Nut 32 der Seitenwand 17 des Gehäusekörpers 18 und die Endseite der Nut 33 der Gehäuseabdeckung 19 in der gleichen Position relativ zu einer Umfangsrichtung angeordnet. Dies stimmt mit dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 überein. Verlängerungsrillen 38, 39 mit verschiedenen Längen sind in den Endseiten der Nuten 32, 33 gebildet, die sich in der Drehrichtung des Impellers 20 erstrecken. Als ein Ergebnis der Verlängerungsrillen 38, 39 sind die Endseiten 32a, 33a der Nuten 32, 33 in einem Zustand, in welchem sie im wesentlichen in der Umfangsrichtung versetzt sind. In einem solchen Fall ist die Verlängerungsrille 38 derart gebildet, dass sie relativ zu der Verlängerungsrille 39 um einen Betrag versetzt ist, der der Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 in der Drehrichtung des Impellers 20 gleicht.
In den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen ist der Radialabstand Rc größer gemacht als der Axialabstand Ac. Umgekehrt zeigt ein erstes Vergleichsbeispiel gemäß Fig. 11 eine Struktur zur Geräuschreduzierung in dem Fall, in welchem der Axialabstand Ac größer gemacht ist als der Radialabstand Rc. Bei Rc < Ac liegt die Hauptursache einer Geräuschentwicklung darin, dass Kraftstoff unter großem Druck auf die Endseite (ein Ende der Radialdichtung 34) des Pumpenkanals 31 der Kreisumfangswand 16 des Gehäusekörpers 18 auftrifft. In Fig. 11 sind an einem Ende der Radialdichtung 34, die die Endseite des Pumpenkanals 31 der Kreisumfangswand 16 ist, die Position der Endoberflächen 34b, 34c an beiden Seiten der Separierwand 27 des Impellers 20 in einer Axialrichtung in der Drehrichtung des Impellers 20 versetzt. In einem solchen Fall ist, selbst wenn das andere Ende der Radialdichtung 34, welches die Startseite des Pumpenkanals 31 ist, die Position der Endoberflächen 34d, 34e an beiden Seiten der Separierwand 27 des Impellers 20 in der Axialrichtung relativ zu der Drehrichtung des Impellers 20 versetzt.
In dem vorliegenden Fall sind die Endoberflächen 34b, 34d der Seitenwand 17 einschließlich dem Auslassloch 30 in der Drehrichtung des Impellers 20 relativ zu den Endoberflächen 34c, 34e an der gegenüberliegenden Seite um einen Betrag versetzt, der der Hälfte des Abstandes P der Schaufelelemente 25 des Impellers 20 gleicht. Die Endoberfläche 34b an der Seite des Auslasslochs 30 passiert an einer Geraden durch die Außenseite des Gehäusekörpers 18, um einen Teil der Innenoberfläche des Auslassloches 30 zu bilden. Der auf die Endoberfläche 34b auftreffende Kraftstoff ändert die Strömungsrichtung und wird leichtgängig von dem Auslassloch 30 ausgestoßen.
In dem ersten Vergleichsbeispiel nach Vorbeschreibung trifft der in dem Pumpenkanal 31 in Richtung auf das Auslassloch 30 strömende Kraftstoff auf die Endoberflächen 34b, 34c, die die Endseiten sind. Zu diesem Zeitpunkt tritt, da die Positionen der Endoberflächen 34b und 34c verlagert sind, eine Versetzung von Zeitgebungen auf und wird eine effektive Geräuschreduzierung erhalten.
Ebenso werden auch die Positionen der Endoberflächen 34d, 34e, die die Startseiten des Pumpenkanals 31 sind, versetzt. Selbst wenn daher der Kraftstoff unter hohem Druck über den Radialzwischenraum Rc zu den Startseiten leckt, ist eine effektive Geräuschreduzierung an der Startseite des Pumpenkanals 31 vorhanden, da die Zeitgebungen einer Reduzierung des Druckes an beiden Seiten der Separierwand 27 des Impellers 20 aufgrund einer Kraftstoffleckage zu den Startseiten des Pumpenkanals 31 versetzt sind.
Ferner ist es gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel in dem Falle einer Seitenkanalpumpe, in der der Radialabstand Rc und Axialabstand Ac auf den gleichen Wert festgelegt sind (Rc = Ac), möglich, entweder eines der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele und das erste Vergleichsbeispiel zu übernehmen oder eine Struktur zu übernehmen, die eines der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele mit dem ersten Vergleichsbeispiel kombiniert.
Ebenso ist die Anwendung der Seitenkanalpumpe in dieser Erfindung nicht auf die Anwendung als Kraftstoffpumpe beschränkt. Sie kann ebenso allgemein als eine Pumpe für Fluide verwendet werden. Ferner kann die Erfindung auf eine Seitenkanalpumpe angewendet werden, die gemäß Fig. 12 einen Impeller 20 hat, der mit Schaufelelementen 25 und einer Separierwand 27 gebildet ist. Die Schaufelelemente 25 sind in einer Bogenform angefertigt, wobei die Separierwand 27 radial kürzer gemacht ist als die Oberenden der Schaufelelemente 25.
Wie vorbeschrieben, sind gemäß dieser Erfindung in der Seitenkanalpumpe, in der der Radialabstand größer festgelegt ist als der Axialabstand, die Seitenenden des Pumpenkanals, die an beiden Seitenwänden des Gehäuses gebildet sind, in der Umfangsrichtung versetzt. Als ein Ergebnis sind die Zeitgebungen einer Kollision von Fluid an der Pumpenkanalendseite an beiden Seitenwänden (Hauptursache für Geräusch) an beiden Seitenwänden versetzt, wodurch Geräusche reduziert werden.
Wenn das Auslassloch an einer der Seitenwände von beiden Seitenwänden gebildet ist, ist auch die Endseite des Pumpenkanals der an der Innenoberfläche einer der Seitenwände gebildet ist, in der Drehrichtung des Impellers relativ zu dem Seitenende des Pumpenkanals, dass an der Innenoberfläche der anderen Seitenwand gebildet ist, versetzt. Als ein Ergebnis wird das, das Seitenende des Pumpenkanals erreichende Fluid leichtgängig aus dem Auslassloch ausgestoßen und tritt kein abnormaler Verschleiß auf, der von dem Impeller dadurch verursacht wird, dass er in Axialrichtung gedrückt wird.
In der Seitenkanalpumpe gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, wonach der Axialabstand größer als der Radialabstand festgelegt wurde, ist die Endseite des Pumpenkanals, die an dem Innenumfang der Kreisumfangswand des Gehäuses gebildet ist, in der Umfangsrichtung an beiden Seiten der Separierwand des Impellers versetzt. Als ein Ergebnis sind Zeitgebungen der Kollision des Fluids gegen die Pumpenkanalendseite der Kreisumfangswand (Hauptursache für Geräusch) an beiden Seitenwänden versetzt, wodurch Lärm reduziert wird.
Indem die Startseite des Pumpenkanals in der Umfangsrichtung versetzt wird, sind auch die Zeitgebungen der Reduzierung von Druck des Fluids unter hohem Druck versetzt, welches von der Endseite des Pumpenkanals zu der Startseite über den Abstand der Dichtung leckt, und wird dieser einem plötzlichen Druckabfall in der Pumpenkanalstartseite unterworfen. Es ist somit möglich, Geräusch an den Startseiten des Pumpenkanals zu reduzieren.
Ferner ist es durch Übernahme einer Struktur, in der der Versetzungsbetrag des Endes des Pumpenkanals die Hälfte des Wertes des Abstandes der Schaufelelemente ist, möglich, Geräusch noch mehr zu reduzieren.

Claims

1. Seitenkanalpumpe mit

einem Gehäuse (21), in welchem ein Raum mittels einer zylindrischen Umfangswand (16) und axial beabstandeten Seitenwänden (17, 19) definiert ist, die ein Einlassloch (29) und ein Auslassloch (30) haben, wobei die Löcher (29, 30) über einen Pumpenkanal (31) verbunden sind, der mittels der Seitenwände und des Innenumfangs der zylindrischen Umfangswand (16) definiert ist;

einem Impeller (20), der in dem Raum angeordnet ist und eine Vielzahl von Schaufelelementen (25) und eine Separierwand (27) hat, die den Pumpenkanal (31) axial in Pumpenrillen (32, 33) unterteilt; und

einem Dichtabschnitt, der in dem Pumpenkanal (31) gebildet ist, um zwischen dem Einlassloch (29) und dem Auslassloch (30) abzudichten; wobei

der Dichtabschnitt folgendes aufweist: seitliche Dichtflächen (35, 36), die an einer Innenoberfläche der Seitenwände (17, 19) gebildet sind; eine umfangsseitige Dichtfläche (34), die an dem Innenumfang der zylindrischen Umfangswand (16) gebildet ist; eine Startseitenfläche (32b, 33b) an der Seite des Einlassloches (29), ausgehend von welcher der Pumpenkanal (31) beginnt; und eine Endseitenfläche (32a, 33a, 34a, 34b, 34c) an der Seite des Auslassloches (30), an der der Pumpenkanal (31) endet;

ein Axialabstand (Ac) zwischen den Schaufelelementen (25) und der seitliche Dichtfläche (35, 36) gebildet ist, während ein Radialabstand (Rc) zwischen den Schaufelelementen (25) und der umfangsseitigen Dichtfläche (34) gebildet ist;

die Endseitenfläche (32a, 33a, 34a, 34b, 34c) zusammen mit den seitlichen Dichtflächen (35, 36) seitliche Endkanten bildet und zusammen mit der umfangsseitigen Dichtfläche (34) eine umfangsseitige Endkante bildet; während die Startseitenfläche (32b, 33b) zusammen mit den seitlichen Dichtflächen (35, 36) seitliche Startkanten bildet und zusammen mit der umfangsseitigen Dichtfläche (34) eine umfangsseitige Startkante bildet; dadurch gekennzeichnet, dass

der Radialabstand (RC) größer ist als der Axialabstand (Ac), und

die seitliche Endkante an der einen Seite des Pumpenkanals (31) um etwa die Hälfte eines Abstands (P) der Schaufelelemente in der Umfangsrichtung bezüglich der seitlichen Endkante an der anderen Seite des Pumpenkanals (31) versetzt ist.

2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, wobei die zylindrische Umfangswand (16) einstückig mit einer der Seitenwände (17, 19) gebildet ist.

3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 2, wobei das Auslassloch (30) an der einen Seitenwand (17) der axial beabstandeten Seitenwände (17, 19) gebildet ist; und die an der Innenoberfläche der einen Seitenwand (17) gebildete seitliche Endkante in einer Impellerdrehrichtung relativ zu der an der Innenoberfläche der anderen Seitenwand (19) gebildeten seitlichen Endkante versetzt ist.

4. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 3, wobei die seitlichen Startkanten voneinander in der Umfangsrichtung in der Impellerdrehrichtung versetzt sind; und jeder Versatzbetrag der seitlichen Endkanten und der seitlichen Startkanten etwa die Hälfte des Abstands (P) der Schaufelelemente (25) ist.

5. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 4, wobei die Schaufelelemente (25) gebildet sind, um sich radial an einem Außenumfang des Impellers (20) zu erstrecken.

6. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, wobei die eine Seitenwand (17) mit einer Verlängerungsrille (37) gebildet ist, die sich von dem Pumpenkanal (31) weiter über das Auslassloch (30) hinweg in einer Impellerdrehrichtung verlängert und eine der seitlichen Endkanten definiert.

7. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 6, wobei jede der Seitenwände (17, 19) mit Verlängerungsrillen (38, 39) gebildet ist, die sich von dem Pumpenkanal (31) weiter über das Auslassloch (30) hinweg in der Impellerdrehrichtung erstrecken und die seitlichen Endkanten definieren.