[0001] Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zur Lackförderung, insbesondere zur Förderung
von Lackfarben für die Beschichtung von Fahrzeugteilen und -karosserien, mit einem
Gehäusekörper, in welchem wenigstens zwei Zahnräder angeordnet sind und welcher auf
gegenüberliegenden Flachseiten von einer ersten und zweiten Abdeckplatte verschlossen
ist, welche Abdeckplatten Ausnehmungen aufweisen, die als Führung für Wellen für die
Zahnräder dienen, sowie weitere Ausnehmungen, welche zur Verbindung des Innenraums
des Gehäusekörpers mit dem Raum außerhalb des Gehäusekörpers dienen.
[0002] Zahnradpumpen für die Förderung von Flüssigkeiten, zum Beispiel flüssigen Lacken,
sind bekannt. Hierbei stehen Zahnräder mit geringem Spiel miteinander im Eingriff,
wobei durch das Ineinandergreifen der Zahnräder die Flüssigkeit aus dem Saugraum in
den Druckraum gedrückt wird. Die jeweilige Fördermenge pro Zeit richtet sich dabei
nach der Drehzahl und der Zahnbreite der Zahnräder.
[0003] Im Falle eines Farbwechsels, wenn ein anderer Farbton appliziert werden soll, erfolgt
zunächst ein Reinigungsvorgang, wobei die
[0004] Speiseleitung vor und hinter der Pumpe mit Spülfluid gespült wird, um Farbreste der
vorherigen Farbe zu entfernen.
[0005] Hierzu strömt über die gleichen Zuführungen, über die zuvor Farbe zugeführt wurde,
das Spülfluid dem Pumpengehäuse zu und verläßt dies über den Auslaß, über den die
jeweilige Auftragvorrichtung gespeist wird.
[0006] Bei der Verwendung von Zahnradpumpen zur Lackförderung läßt es sich nicht vermeiden,
daß Lackfarbe in die Spaltflächen zwischen den Stirnseiten der Zahnräder und den Abdeckplatten
des Gehäuses gelangt und sich dort festsetzt.
[0007] Dies ist von erheblichem Nachteil für die Benutzung solcher Zahnradpumpen für die
Lackförderung in Lackiereinrichtungen für Kraftfahrzeugteile und -Karosserien, weil
dort häufige Farbwechsel erforderlich sind. Vor der Zuführung einer neuen Farbe muß
der gesamte Lackförderweg von Farbstoffresten der bisherigen Farbe befreit werden,
um Verunreinigungen zu verhindern. Hierzu wird üblicherweise Reinigungsfluid dem Gehäuse
zugeführt und mittels chemosorptiver Mechanismen der Farbrückstand entfernt. Aufgrund
der geometrischen Bedingungen in bekannten Zahnradpumpen läßt sich aber nicht sicher
ausschließen, daß Rückstände in den genannten Spalten sowie auch teilweise in dem
Ringspalt zwischen der Zentralbohrung des betreffenden Zahnrades und der diese Bohrung
durchgreifenden Steckachse beziehungsweise Welle Rückstände bilden, die bei den Spülvorgängen
nicht erfaßt und beseitigt werden.
[0008] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung eine Zahnradpumpe
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei Spülvorgängen auch bislang schwer
oder nicht erreichbare Bereiche im Inneren der Zahnradpumpe mit Spülmittel durchsetzt
werden und von Farbresten befreit werden.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0010] Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die angelagerten Farbreste vorteilhafterweise
am besten gegen möglichst geringen Strömungswiderstand, das heißt in der ursprünglichen
Einströmrichtung, zu entfernen sind und nach Möglichkeit strömungstechnisch ungünstige
Passagen, zum Beispiel Engstellen oder andere Hindernisse, vermeiden sollte. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das zum Spülen vorgesehene Reinigungsfluid
über die übliche Zugangsleitung eingespeist wird, und dort, wo die größten Strömungshindernisse
vorliegen, nämlich unmittelbar im Spaltbereich, ein Teil des Reinigungsfluids über
eine zusätzliche Abflußleitung im Teilstrom abfließt, wobei es die Farbreste mitnimmt.
Der chemophysikalische Wirkungsmechanismus des Reinigungsfluids, welcher das Abtragen
beziehungsweise Ablösen der angelagerten Farbreste ermöglicht, führt gleichzeitig
dazu, daß das Reinigungsfluid beim Vorbeiströmen die abgelösten beziehungsweise abgetragenen
Partikel mitreißt und sich damit anreichert.
[0011] Wie erwähnt ist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe mit zusätzlichen Anschlüssen für
die Ausleitung von Spülfluid versehen, die an geeigneter Stelle am Pumpengehäuse angeordnet
sind. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, den im Pumpengehäuse beim Spülvorgang
bestehenden Überdruck des Spülfluids derart zu nutzen, daß ein Teil des Spülfluids
über die übliche Austrittsleitung abströmt, während ein anderer Teil in die Spalte
einströmt, dort angelagerte Farbreste ablöst und mit sich mitführt, um über einen
zentralen Kanal in den Führungswellen der Zahnräder abzufließen.
[0012] Es ist dementsprechend vorgesehen, einen Teil des Reinigungs- oder Spülfluids über
einen dem Spaltbereich benachbarte und hiermit in Verbindung stehenden Anschluß abzuleiten.
Das Reinigungsfluid durchströmt so sämtliche Spalte, in welchen aus der Lackförderung
herrührende Lackreste angelagert sein können, ohne Gegendruck. Hierdurch erfolgt eine
gründliche Reinigung des Spaltbereiches von Lackresten, die aus den Spalten geschwemmt
und über zugeordnete Ablauf-Anschlüsse abgeleitet werden.
[0013] Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß der Arbeitsraum, wie vorstehend definiert, und die Nebenräume, ebenfalls wie vorstehend
definiert, durch wenigstens eine in jedem Zahnrad vorgesehene Radialbohrung miteinander
verbunden sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, zum Beispiel in dem
Ringspalt angelagerte Reste des Farbauftragsfluids, welches insbesondere durch die
stirnseitig vorhandenen Spalten zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und den Abdeckplatten
in den Ringspalt eindringen kann, auf besonders einfache Weise zu entfernen. Hierbei
dient die Axialbohrung an der Welle, die nicht Antriebswelle ist, als Ablauf für das
Reinigungsfluid.
[0014] Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Axialbohrung in jeder Welle als Zentralbohrung
vorgesehen. Hierdurch werden Einflüsse infolge von Fliehkräften der sich drehenden
Welle auf den Strömungsweg des die Axialbohrung durchströmenden Reinigungsfluids vermieden.
[0015] Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Ausnehmung
in der Abdeckplatte zur Führung einer Welle mit einer Durchgangsöffnung versehen,
die vorzugsweise als Bohrung ausgeführt ist. Diese Durchgangsöffnung kann einen Querschnitt
entsprechend der Axialbohrung aufweisen, sie kann aber auch an den Wellenquerschnitt
der zugeordneten Welle angepaßt sein. Hierbei dient die eine Durchgangsöffnung der
Ableitung von Reinigungsfluid, während die andere Durchgangsöffnung von der Antriebswelle
durchgriffen wird.
[0016] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann jeweils das die
Axialbohrung aufweisende Wellenende der zugeordneten Welle in die mit Durchgangsöffnung
versehene Ausnehmung in der Abdeckplatte eingesetzt sein, die ihrerseits in zweckmäßiger
Weiterbildung der Erfindung mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Spülfluidsammelstelle
verbunden sein kann. Entsprechend dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, daß über die
Durchgangsöffnung Spülfluid von der Spüleinrichtung in den Arbeitsraum und von dort
über die Spaltbereiche und dort abgelagerte Farbmittelreste löst und ausschwemmt und
über die wenigstens eine Radialbohrung in den Zahnrädern dem Auslaß zuströmt.
[0017] Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0018] Anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der
Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie
besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
[0019] Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch ein Zahnrad der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf einen Gehäusekörper
- Fig. 4
- einen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe
[0020] In Fig. 1 ist eine Zahnradpumpe 10 im Längsschnitt gezeigt, welche ein Gehäuse 12
aufweist, das aus einem Gehäusekörper 14 und jeweils dessen Flachseiten überdeckenden
Abdeckplatten 16, 18 zusammengesetzt ist.
[0021] In dem Gehäusekörper 14, der quaderförmige Gestalt besitzt, sind zwei Zahnräder 20,
22 nebeneinander in einer Ausnehmung 24 angeordnet. Die Ausnehmung 24, deren Querschnitt
aus Fig. 3 ersichtlich ist, folgt der Umfangskontur der Zahnräder 20, 22 und besitzt
demgemäß einen etwa ovalen Querschnitt, wobei beiderseits der Eingriffebene der beiden
Zahnräder 20, 22 Arbeitsräume 26, 28 gebildet sind. Die Arbeitsräume 26, 28 sind über
nicht näher dargestellte, durch eine der Abdeckplatten 16, 18 in bekannter Weise geführte
Fluidkanäle mit dem Außenraum verbunden, durch welche die Zu- und Abfuhr des Farbauftragsfluids
erfolgt. Diese Fluidkanäle münden jeweils in einen der Arbeitsräume 26, 28. Hierbei
wird das Fluid durch die miteinander im Eingriff befindlichen, sich drehenden Zahnräder
20, 22 von dem einen Arbeitsraum 26 in den Arbeitsraum 28 gefördert.
[0022] Wie der schematischen Darstellung in Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, sind die Zahnräder
20, 22 jeweils mittels Wellen 30, 32 geführt, wobei jede Welle in eine in der hier
gezeigten oberen Abdeckplatte 16 angeordnete Ausnehmung 34, 36 eingreift.
[0023] Während für die Wellen 30, 32 vorgesehene Ausnehmungen 34, 36 in der oberen Abdeckplatte
16 als Sackbohrungen ausgeführt sind, in welchen die Wellenenden der Wellen 30, 32
radial und axial geführt sind, ist in der unteren Abdeckplatte 18 eine durchgehende
Ausnehmung 37 zur Führung der Welle 32 vorgesehen, während die Welle 30 nur in der
Bohrung 34 gehalten ist. Beide Sackbohrungen 34, 36 sind durch einen Fluidkanal 35
miteinander strömungsmäßig verbunden.
[0024] Jede der Wellen 30, 32 ist mit einer Axialbohrung 38, 40 sowie mit einer Radialbohrung
39, 41 versehen, welche die Axialbohrung 38, 40 mit der Wellenoberfläche verbindet.
[0025] Zusätzlich ist die Sackbohrung 34 für das Wellenende der Welle 30 mit einer axialen
Durchgangsbohrung nach außen versehen, die einen weiteren Strömungskanal 50 bildet,
der mit einem außerhalb angeordneten hier nur symbolisch gezeigten Ventil 52 absperrbar
ist. Als Ventil kommt insbesondere ein federbelasteter Dichtkegel in Betracht, jedoch
ist prinzipiell jedes Fluidventil in entsprechender Baugröße geeignet. An das Ventil
52 schließt eine Leitung 54 an, die zu einem hier nicht gezeigten Sammelreservoir
führt.
[0026] Die Axialbohrungen 38, 40, die als Zentralbohrungen ausgeführt sind, und die Radialbohrungen
39, 41 dienen als Strömungskanäle für Reinigungsfluid, welches beispielsweise über
einen mit dem Außenraum in Verbindung stehenden Arbeitsraum 26 aus einer hier nicht
näher dargestellten Spüleinrichtung eingespeist wird und teilweise über die Axialbohrung
38 und die Radialbohrung 39 abströmt. Das Reinigungsfluid gelangt zunächst in einen
zwischen der ersten Welle 30 und dem zugeordneten Zahnrad 20 gebildeten Ringspalt
42, und von hier durch eine im zugeordneten Zahnrad 20 vorgesehene Radialbohrung 44.
Eine gleichartige Radialbohrung 46 ist in dem benachbarten zweiten Zahnrad 22 vorgesehen.
Von hier gelangt ein Teil in die Spalträume zwischen den Wellen 30, 32 und den Zahnrädern
20, 22 sowie dem Gehäuse 12. Der andere Teil fließt über den zweiten Arbeitsraum 28
in die hier nicht näher gezeigte Farbleitung, über welche üblicherweise der Farbtransport
erfolgt.
[0027] Das zweite Zahnrad 22, das über eine Passfeder-Nut-Verbindung 45 drehfest mit der
zugeordneten zweiten Welle 32 verbunden ist, die als Antriebswelle dient und zu diesem
Zweck mit einem hier nicht näher dargestellten Antriebsmotor verbunden ist, wird ebenfalls
bei Durchführung eines Farbwechsels zunächst mit Reinigungsfluid gespült. Hierbei
gelangt das zugeführte Reinigungsfluid über die in der zweiten Welle 32 angeordnete
Axialbohrung 40 und Radialbohrung 41 in den zwischen dem zugeordneten zweiten Zahnrad
22 und der zweiten Welle 32 gebildeten Ringspalt und von dieser über die Radialbohrung
46 im Zahnrad 22 schließlich in einen den Arbeitsräume 26, 28 und von hier über den
Fluidkanal 52 wieder in den Außenraum, wo das beladene Reinigungsfluid einer hier
ebenfalls nicht gezeigten Sammelstation zuströmt. Um den Strömungswiderstand für das
Reinigungsfluid zu verringern, ist der Ringspalt zwischen der jeweiligen Welle 30,
32 und dem zugeordneten Zahnrad 20, 22 durch regelmäßig am Umfang eingeformte axiale
Ausnehmungen 48 vergrößert.
[0028] Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die eine Stirnansicht des Zahnrades 20 wiedergibt,
sind die axialen Ausnehmungen 48 in gleichmäßiger Anordnung in dessen Zentralbohrung
21 eingeformt. In entsprechender Weise, jedoch nicht näher dargestellt, ist auch das
zweite Zahnrad 22 ausgebildet, wobei hier zusätzlich noch die Axialnut für die Passfeder
45 vorgesehen ist.
[0029] Anstelle der Einformung an der Zentralbohrung 21 des Zahnrades 20 können die axialen
Ausnehmungen 48 auch an der die Zentralbohrung 21 durchgreifenden Welle 30 eingeformt
sein. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Pumpe ist eine konstruktiv einfache aber dennoch
hochwirksame Möglichkeit geschaffen, die in der Pumpe sich anlagernden Farbreste zuverlässig
zu entfernen.
[0030] In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 11 im
Längsschnitt gezeigt, die weitgehend gleich aufgebaut ist, wie die in Fig. 1 gezeigte
Pumpe 10. Insoweit sind für gleiche Merkmale daher auch die gleichen Bezugsziffern
vorgesehen.
[0031] Abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Pumpe 10 besitzt die Pumpe
11 gemäß Fig. 4 an jeder Wellenführung im Gehäuseoberteil 16, d.h. an jeder in die
obere Abdeckplatte 16 eingeformte Sackbohrung 34, 36 je eine Durchgangsbohrung 50,
51, die die Abdeckplatte 16 durchgreift und zu einem Ventilblock 53 geführt ist. Der
Ventilblock 53 weist für jeden Strömungskanal 50, 51 ein Absperrventil 53.1, 53.2,
das vorzugsweise als federbelasteter Dichtkegel ausgeführt ist, wobei eine Verbindung
der Sackbohrungen 34, 36 erst strömungsmäßig hinter den Absperrventilen 53.1 vorgesehen
ist. Der gemeinsame Auslaß 53.2 aus dem Ventilblock 53 ist mit der Ablaufleitung 54
verbunden, die zu einem nicht gezeigten Sammelreservoir für verbrauchtes Fluid geführt
ist.
1. Zahnradpumpe (10) zur Förderung von Lackfarben für die Beschichtung von Gegenständen,
insbesondere von Fahrzeugkarosserien und -teilen, mit einem Gehäuse (12), in welchem
wenigstens zwei Zahnräder (20, 22) angeordnet sind und welches aus einem Gehäusekörper
(14) und zwei auf dessen Flachseiten anliegenden Abdeckplatten (16, 18) gebildet ist,
welche Abdeckplatten (16, 18) Ausnehmungen (34, 36, 37) aufweisen, welche als Führung
für Wellen (30, 32) für die Zahnräder (20, 22) dienen, sowie weitere Ausnehmungen,
welche zur Verbindung des Innenraums des Gehäuses (12) mit dem Außenraum dienen, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (12) Anschlüsse (50, 52) für die Zuleitung und Ableitung von Reinigungsfluid
vorgesehen sind, die strömungsmäßig über den von dem Gehäuse (12) und den Zahnrädern
(20, 22) begrenzten Arbeitsraum (26, 28) und einem Spaltbereich (46), der die zwischen
den Abdeckplatten (16, 18) und den Stirnflächen der Zahnräder (20, 22) sowie die zwischen
den Ausnehmungen (34, 36, 37) in den Abdeckplatten (16, 18) und in den Zahnrädern
(20, 22) vorhandenen Spalte umfaßt, miteinander in Verbindung stehen und daß über
die dem Spaltbereich zugeordneten Anschlüsse (50) das Reinigungsfluid zuströmt und
nach Durchströmen des Spaltbereichs über die dem Arbeitsraum (26, 28) zugeordneten
Anschlüsse (52) abströmt.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum und der
Spaltbereich durch wenigstens eine in jedem Zahnrad (20, 22) vorgesehene Radialbohrung
(44, 46) miteinander verbunden sind.
3. Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede
ein Zahnrad (20, 22) führende Welle (30, 32) eine Axialbohrung (38, 40) aufweist,
die als Zentralbohrung vorgesehen ist.
4. Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine Ausnehmung (34, 36) zur Führung einer Welle (30, 32) in der Abdeckplatte (16)
eine Durchgangsöffnung als Strömungskanal (50, 51), vorzugsweise eine Bohrung, aufweist.
5. Zahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung (34,36)
in der Abdeckplatte (16) wenigstens einen Strömungskanal (50,51) für die zugeordnete
Welle (30, 32) aufweist.
6. Zahnradpumpe nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal
(50, 51) mit der Zentralbohrung (38, 40) in der zugeordneten Welle (30, 32) fluchtet.
7. Zahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (50,51)
in der Abdeckplatte (16) mit einem außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten Reservoir
verbunden ist und als Spülmittelablauf dient.
8. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Reinigungsfluid über Farbmittelzuführungen zuströmt und daß ein Teil des Reinigungsfluids
nach Durchströmen des Gehäuses (12) unter Mitführung von Farbresten in einem Teilstrom
das Gehäuse über den Strömungskanal (50, 51) verläßt.
9. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
an den Strömungskanal (50, 51) ein Ventilblock (52, 53) anschließt, welcher den Strömungskanal
absperrt.