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Dokumentenidentifikation DE102005047468B3 14.06.2007
Titel Ansaugeinheit
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Markefka, Klaus, 61197 Florstadt, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005047468
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2007
IPC-Hauptklasse F04F 5/00(2006.01)A, F, I, 20050930, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04F 5/02(2006.01)A, L, I, 20050930, B, H, DE   F04F 5/54(2006.01)A, L, I, 20050930, B, H, DE   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist eine Ansaugeinheit (7), bestehend aus einer Saugstrahlpumpe (7a) mit einer Treibstrahldüse (11a) und einem Mischrohr (13a), wobei das Mischrohr (13a) einen Einlassbereich (16a), einen Mischbereich und einen Auslassbereich (15a) aufweist, einer stromaufwärts der Treibstrahldüse (11a) angeordneten Treibmittelleitung (8), einem zwischen dem Mischrohr (13a) und der Treibstrahldüse (11a) angeordneten Ansaugbereich (12a) und einer mit dem Ansaugbereich (12a) verbundenen Ansaugleitung (9a). Zu der Saugstrahlpumpe (7a) ist eine zweite Saugstrahlpumpe (7b) derart angeordnet, dass die beiden aus den jeweiligen Auslassbereichen (15a, 15b) der Mischrohre (13a, 13b) austretenden Flüssigkeitsstrahlen zu einem Flüssigkeitsverschluss in den Mischrohren (13b, 13a) der jeweils anderen Saugstrahlpumpe (7b, 7a) führen.

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist eine Ansaugeinheit, bestehend aus einer Saugstrahlpumpe mit einer Treibstrahldüse und einem Mischrohr, wobei das Mischrohr einen Einlassbereich, einen Mischbereich und einen Auslassbereich aufweist, einer stromaufwärts der Treibstrahldüse angeordneten Treibmittelleitung, einem zwischen Mischrohr und Treibstrahldüse angeordneten Ansaugbereich und einer mit dem Ansaugbereich verbundenen Ansaugleitung. Derartige Ansaugeinheiten finden Verwendung zur Kraftstoffförderung in Kraftstoffbehältern.

Saugstrahlpumpen mit nebeneinander liegenden Mischrohren sind aus den US 2005/0064255 A1 und US 2005/0129527 A1 bekannt.

Ansaugeinheiten der eingangs genannten Art sind seit langem bekannter Stand der Technik. Neben dem Einsatz am Boden eines Kraftstoffbehälters, bei dem die Ansaugeinheit direkt im zu fördernden Medium angeordnet ist, gibt es andere Anwendungen, bei denen die Ansaugeinheit in einer Entfernung zum zu fördernden Medium angeordnet ist (DE 198 55 433 A1). In diesen Fällen spricht man von saugenden Saugstrahlpumpen, da diese eine Ansaugleitung besitzen, die vom Ansaugbereich der Saugstrahlpumpe bis zum zu fördernden Medium geführt ist. Der Vorteil gegenüber der erst genannten Ansaugeinheiten besteht darin, dass mit der Ansaugleitung nur noch eine Leitung bis zum zu fördernden Medium benötigt wird, während herkömmliche Saugstrahlpumpen mit einer Treibmittelleitung und einer Summenstrahlleitung zwei Leitungen erfordern. Der Nachteil saugender Saugstrahlpumpen besteht jedoch in dem erforderlichen Unterdruck, den diese Pumpen aufgrund der langen Ansaugleitungen benötigen. Hierzu ist es bekannt, das Auslassende des Mischrohres in einem Überlauftopf anzuordnen (DE 102 37 050 B3). Mit dieser Anordnung wird ein Flüssigkeitsverschluss im Mischrohr erzeugt, der für die Ausbildung des notwendigen Unterdrucks im Ansaugbereich der Saugstrahlpumpe, beziehungsweise in der Ansaugleitung zwingend erforderlich ist. Nachteilig dabei ist das Vorsehen des Überlauftopfes, der neben zusätzlichen Material-, Herstell- und Montagekosten wertvollen Bauraum beansprucht, der zu Lasten des nutzbaren Volumens in einem Kraftstoffbehälter geht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugeinheit zu schaffen, welche ohne zusätzlichen Aufwand einen guten Wirkungsgrad aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zu der Saugstrahlpumpe eine zweite Saugstrahlpumpe derart angeordnet ist, dass die beiden aus den jeweiligen Auslassbereichen der Mischrohre austretenden Flüssigkeitsstrahlen zu einem Flüssigkeitsverschluss in dem Mischrohr der jeweils anderen Saugstrahlpumpe führen.

Mit der Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe derart, dass es zu einem Flüssigkeitsverschluss der beiden Mischrohre in Folge der austretenden Flüssigkeitsstrahlen kommt, wird in beiden Saugstrahlpumpen ein ausreichender Unterdruck erzeugt, so dass die Saugstrahlpumpen als saugende Saugstrahlpumpen mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten können. Der Vorteil besteht darin, dass zum Erreichen des Flüssigkeitsverschlusses in den beiden Mischrohren keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Da insbesondere in Kraftstoffbehältern aufgrund der Geometrie der Kraftstoffbehälter mit mehreren Kammern, beziehungsweise mehreren Kammern und einem in einer Kammer angeordneten Schwalltopf, ohnehin mindestens zwei Saugstrahlpumpen benötigt werden, erfordert die Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe keinen zusätzlichen Aufwand. Doch auch bei Anwendungen, die bisher nur eine Saugstrahlpumpe erforderten, ist die Anordnung der zweiten Saugstrahlpumpe ein geringer Mehraufwand, der die Kosten nicht wesentlich erhöht.

In einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung sind die Mischrohre der Saugstrahlpumpen einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Längsachsen der Mischrohre zueinander axial ausgerichtet sind. Beim Start der Saugstrahlpumpen treffen die Treibstrahlen frontal aufeinander, wodurch es zu einer Verwirbelung der Treibstrahlen kommt. Diese Verwirbelungszone hat eine derartige räumliche Ausdehnung, dass zumindest die Auslassbereiche der Mischrohre von der verwirbelten Flüssigkeit verschlossen werden, so dass es zum Flüssigkeitsverschluss kommt. Im Betrieb der Saugstrahlpumpen sorgen anschließend die aus den Mischrohren austretenden und aufeinandertreffenden Summenstrahlen für den Flüssigkeitsverschluss in den Mischrohren. Neben der horizontalen Anordnung der Ansaugeinheit ist eine vertikale Anordnung ebenfalls denkbar. In dieser Anordnung kommt es insbesondere bei der von unten nach oben fördernden Saugstrahlpumpe in Folge der Schwerkraft zu einem sehr schnellen Flüssigkeitsverschluss.

Ein verbessertes Startverhalten der Saugstrahlpumpen wird mit einer Anordnung erreicht, bei der die Mischrohre der beiden Saugstrahlpumpen im Bezug auf ihre Längsachsen zueinander achsparallel angeordnet sind, und der Versatz zwischen den beiden Längsachsen kleiner als der Innendurchmesser der Mischrohre ist. Aufgrund des Versatzes treffen die aus den Mischrohren austretenden Treibstrahlen nicht aufeinander, sondern laufen aneinander vorbei und treten in das jeweils gegenüberliegende Mischrohr der anderen Saugstrahlpumpe ein, wodurch es zur Verwirbelung und damit zu einem sehr frühzeitigen Flüssigkeitsverschluss kommt, wodurch die erfindungsgemäße Ansaugeinheit eine sehr kurze Ansprechzeit besitzt. Die Verwirbelung wird dabei aufgrund der Wechselwirkung mit dem entgegengesetzt verlaufenden Treibstrahl im Mischrohr, durch das Auftreffen des eintretenden Treibstrahls auf die Innenkontur des Mischrohres oder das Auftreffen des eintretenden Treibstrahls auf die Treibstrahldüse bewirkt.

In Abhängigkeit vom Druck und der Durchflussmenge der Treibstrahlen und der Summenstrahlen kann der Abstand zwischen den Auslassbereichen der Mischrohrenden in weiten Grenzen variiert werden, so dass sich die Anordnung an die unterschiedlichsten Einbausituationen anpassen lässt. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den Abstand der Mischrohre nicht größer als das Fünffache des Innendurchmessers der Mischrohre zu wählen.

Unter Umständen können die Einbauverhältnisse einer Anordnung der beiden Saugstrahlpumpen mit einander gegenüberliegenden Mischrohren nicht zulassen. In diesen Fällen hat sich eine Anordnung als vorteilhaft erwiesen, bei der die Mischrohre der beiden Saugstrahlpumpen derart angeordnet sind, dass sich die beiden Längsachsen der Mischrohre in einem Winkel schneiden und der Abstand des Schnittpunkts der Längsachsen zu jedem Auslassbereich der Mischrohre das Zweieinhalbfache des Innendurchmessers der Mischrohre nicht überschreitet. Die aufeinander treffenden Strahlen bewirken eine verwirbelnde Flüssigkeit, wobei die räumliche Ausdehnung der Verwirbelungszone so groß ist, dass es zum Flüssigkeitsverschluss in den Mischrohren kommt.

In Abhängigkeit vom Druck und der Durchflussmenge der Treibstrahlen und der Summenstrahlen kann der Abstand zwischen den Auslassbereichen der Mischrohrenden und dem Schnittpunkt der Längsachsen der Mischrohre und der Winkel, in dem die Längsachsen der Mischrohre zueinander angeordnet sind, in weiten Grenzen variieren. Für die Ausbildung einer ausreichenden Verwirbelungszone hat es sich jedoch als günstig herausgestellt, wenn der Winkel zwischen den Längsachsen der Mischrohre zwischen 30° und 150° beträgt.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind der Winkel zwischen den Längsachsen und der Abstand der Mischrohre zueinander so gewählt, dass die jeweilige Längsachse des Mischrohres auf die Innenkontur des Mischrohres der jeweils anderen Saugstrahlpumpe auftriff, wobei sich die Längsachsen nicht schneiden. Das Schneiden der Längsachsen wird durch einen Versatz der Längsachsen zueinander gewährleistet, wobei der Versatz senkrecht zu dem von den Längsachsen aufgespannten Winkel ausgebildet ist. Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, dass der Flüssigkeitsstrahl einer Saugstrahlpumpe den Flüssigkeitsverschluss im Mischrohr der jeweils anderen Saugstrahlpumpe bewirkt. Hierbei haben sich Winkel im Bereich zwischen 2° und 10° als vorteilhaft erwiesen.

Bei Anwendungen, die nur eine Saugstrahlpumpe benötigen, bestehen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ansaugeinheit darin, dass die Ansaugbereiche der beiden Saugstrahlpumpen einen gemeinsamen Ansaugbereich bilden, dass die Ansaugbereiche oder die Ansaugleitungen beider Saugstrahlpumpen in einer Ansaugleitung übergehen. Damit entfällt die zweite Ansaugleitung, wodurch die Kosten gesenkt werden.

An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1: Eine schematische Darstellung eines Kraftstoffbehälters im Schnitt,

2: Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ansaugeinheit,

3: Eine weitere Ausführungsform der Ansaugeinheit gemäß 2 und

46: 3 weitere Ausführungen einer Ansaugeinheit mit sich schneidenden Treibstrahlen.

Der in 1 dargestellte Kraftstoffbehälter 1 besitzt zwei im Bodenbereich voneinander getrennte Kammern 2, 3. In der Kammer 2 ist ein Schwalltopf 4 mit einer darin befindlichen Kraftstoffpumpe 5 angeordnet. Die Kraftstoffpumpe 5 fördert Kraftstoff über die Vorlaufleitung 6 zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Zur Befüllung des Schwalltopfes 4 wird die erfindungsgemäße Ansaugeinheit 7 verwendet, welche aus einer ersten Saugstrahlpumpe 7a und einer zweiten Saugstrahlpumpe 7b besteht. Die Ansaugeinheit 7 ist im Bereich des oberen Rands des Schwalltopfs 4 an diesen befestigt. Über eine von der Kraftstoffpumpe 5 gespeiste Treibmittelleitung 8 werden die Saugstrahlpumpen 7a, 7b angetrieben. Jede der Saugstrahlpumpen 7a, 7b besitzt eine Ansaugleitung 9a, 9b, die bis in den Bodenbereich jeweils einer Kammer 2, 3 geführt sind, um Kraftstoff aus den Kraftstoffbehälter 1 in den Schwalltopf 4 zu fördern.

2 zeigt die Ansaugeinheit 7 aus 1 ohne deren Befestigung am Schwalltopf. Die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b besitzen den gleichen Aufbau. An den Anschlussstutzen 10a, 10b sind die nicht dargestellten Treibmittelleitungen angeschlossen. Den Anschlussstutzen 10a, 10b folgen die Treibstrahldüsen 11a, 11b, die in je einen Ansaugbereich 12a, 12b münden. An den jeweiligen Ansaugbereich 12a, 12b schließt sich in axialer Erstreckung ein Mischrohr 13a, 13b an. Jeder Ansaugbereich 12a, 12b besitzt einen weiteren Anschluss 14a, 14b, der mit den ebenfalls nicht dargestellten Ansaugleitungen 9a, 9b in Verbindung steht. Die Pfeile symbolisieren die Treibstrahlen, die über die Anschlussstutzen 10a, 10b, den Treibstrahldüsen 11a, 11b zugeführt werden, und über die Auslassbereiche 15a, 15b der Mischrohre 13a, 13b die jeweilige Saugstrahlpumpe 7a, 7b verlassen. Unmittelbar nach dem Austreten aus den Auslassbereichen 15a, 15b treffen die Treibstrahlen frontal aufeinander, so dass sie eine Verwirbelungszone bilden. Die Verwirbelungszone ist so groß, dass sie einen Flüssigkeitsverschluss in den beiden Mischrohren 13a, 13b bewirkt. Der Abstand der beiden Mischrohre 13a, 13b zueinander entspricht dabei etwa dem Innendurchmesser der Mischrohre 13a, 13b. In Folge des Flüssigkeitsverschlusses in den beiden Mischrohren 13a, 13b wird in den jeweiligen Ansaugbereichen 12a, 12b ein ausreichender Unterdruck erzeugt, um Kraftstoff anzusaugen.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ansaugeinheit 7 nach 2. Die Saugstrahlpumpen 7a, 7b sind derart versetzt zueinander ausgerichtet, dass die durch Pfeile symbolisierten Treibstrahlen achsparallel zueinander verlaufen. Der in der Bildebene liegende Versatz der Treibstrahlen ist so gewählt, dass die Treibstrahlen durch das Mischrohr 13b, 13a der jeweils anderen Saugstrahlpumpe 7b, 7a eindringen und auf die gegenüber liegende Treibstrahldüse 11b, 11a auftreffen. In Folge des Auftreffens auf die Treibstrahldüse 11b, 11a werden die Treibstrahlen verwirbelt, wodurch es zum Flüssigkeitsverschluss in den jeweiligen Einlassbereichen 16a, 16b der Mischrohre 13a, 13b kommt. Auf diese Weise wird ebenfalls der notwendige Unterdruck zum Ansaugen des Kraftstoffes erreicht.

Die in den 4 und 5 dargestellten Ansaugeinheiten 7 besitzen den gleichen Grundaufbau wie in 2. Die Anordnung der Saugstrahlpumpen 7a, 7b in 4 ist dergestalt, dass die Längsachsen der Mischrohre 13a, 13b, welche den dargestellten Treibstrahlen entsprechen, in der Bildebene einen Winkel X von 6° aufspannen. Gleichzeitig sind die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b zueinander versetzt, wobei der Versatz senkrecht zur Bildebene angeordnet ist. Auf diese Weise schneiden sich die aus den Mischrohren 13a, 13b austretenden Treibstrahlen nicht. Stattdessen treffen sie auf die Innenkontur des jeweils anderen Mischrohres 13b, 13a, wo sie den Flüssigkeitsverschluss bewirken.

In 5 sind die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b ohne Versatz jedoch in einem Winkel von 132° zueinander angeordnet, so dass sich die durch die Treibstrahlen symbolisierten Längsachsen der Mischrohre 13a, 13b in einem Punkt schneiden. In Folge dessen entsteht eine Verwirbelungszone, die zum Flüssigkeitsverschluss in den Mischrohren 13a, 13b führt.

Die in 6 dargestellte Ansaugeinheit 7 unterscheidet sich von der Ansaugeinheit nach 5 im Ansaugbereich 12. Die beiden Saugstrahlpumpen 7a, 7b sind im Ansaugbereich 12 miteinander verbunden, wodurch sie einen gemeinsamen Ansaugbereich bilden. An diesen gemeinsamen Ansaugbereich 12 schließt sich ein Anschluss 14 für die nicht dargestellte Saugleitung an.


Anspruch[de]
Ansaugeinheit, bestehend aus einer Saugstrahlpumpe mit einer Treibstrahldüse und einem Mischrohr, wobei das Mischrohr einen Einlassbereich, einen Mischbereich und einen Auslassbereich aufweist, einer stromaufwärts der Treibstrahldüse angeordneten Treibmittelleitung, einem zwischen Mischrohr und Treibstrahldüse angeordneten Ansaugbereich und einer mit dem Ansaugbereich verbundenen Ansaugleitung, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Saugstrahlpumpe (7a) eine zweite Saugstrahlpumpe (7b) derart angeordnet ist, dass die beiden aus den jeweiligen Auslassbereichen (15a, 15b) der Mischrohre (13a, 13b) austretenden Flüssigkeitsstrahlen zu einem Flüssigkeitsverschluss in dem Mischrohr (13b, 13a) der jeweils anderen Saugstrahlpumpe (7b, 7a) führen. Ansaugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischrohre (13a, 13b) der Saugstrahlpumpen (7a, 7b) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Längsachsen der Mischrohre (13a, 13b) zueinander axial ausgerichtet sind. Ansaugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischrohre (13a, 13b) der beiden Saugstrahlpumpen (7a, 7b) im Bezug auf ihre Längsachsen zueinander achsparallel angeordnet sind, und der Versatz zwischen den beiden Längsachsen kleiner als der Innendurchmesser der Mischrohre (13a, 13b) ist. Ansaugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mischrohre (13a, 13b) das Fünffache des Innendurchmessers der Mischrohre (13a, 13b) nicht überschreitet. Ansaugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischrohre (13a, 13b) der beiden Saugstrahlpumpen (7a, 7b) derart angeordnet sind, dass sich die beiden Längsachsen der Mischrohre (13a, 13b) in einem Winkel schneiden und der Abstand des Schnittpunkts der Längsachsen zu jedem Auslassbereich (15a, 15b) der Mischrohre (13a, 13b) das Zweieinhalbfache des Innendurchmessers der Mischrohre (13a, 13b) nicht überschreitet. Ansaugeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Längsachsen der Mischrohre (13a, 13b) zwischen 30° und 150° beträgt. Ansaugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Längsachsen und der Abstand der Mischrohre (13a, 13b) zueinander so gewählt ist, dass die jeweilige Längsachse eines Mischrohres (13a, 13b) auf die Innenkontur des Mischrohres (13b, 13a) der jeweils anderen Saugstrahlpumpe (7b, 7a) auftrifft. Ansaugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugbereiche der Saugstrahlpumpen (7a, 7b) einen gemeinsamen Ansaugbereich (12) bilden.






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