Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zum dosierten Fördern von Farblacken gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Eine gattungsgemäße Zahnradpumpe ist aus der
Die bekannte Zahnradpumpe weist zwei ineinander kämmende Zahnräder auf, die innerhalb eines Pumpengehäuses drehbar gelagert sind. Eines der Zahnräder ist dabei am Umfang einer Antriebswelle gehalten, die in mehreren Lagerstellen innerhalb des Pumpengehäuses gelagert ist. Mit einem Kupplungsabschnitt ragt die Antriebswelle zur Anbindung eines Antriebes aus dem Pumpengehäuse heraus. Innerhalb des Pumpengehäuses ist ein Spülkanalsystem ausgebildet, durch welche eine Spülung der Zahnradpumpe mit einem Spülmittel möglich ist. Damit lassen sich bei Farbumstellungen die innerhalb des Pumpengehäuses angesammelten Farbreste schnell und einfach ausspülen.
Die bekannte Zahnradpumpe wird in Farbzerstäubungseinrichtungen zum Lackieren von Bauteilen beispielsweise von Fahrzeugteilen eingesetzt. Um komplexe Bauteile innerhalb einer Lackiereinrichtung zu behandeln, ist es bekannt, Lackierroboter einzusetzen, die an einem Roboterarm eine Zerstäubereinrichtung halten.
Ein derartiger Lackierroboter ist beispielsweise aus der
Ferner ist aus der
Darüber hinaus zeigt die
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders zum dosierten Fördern von Farblacken an einem Lackierroboter geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Zahnradpumpe bereitzustellen, die auch bei hohen Betriebsdrücken Farblacke verschleißarm fördert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zahnradpumpe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl innere Druckkräfte als auch die von außen auf die Antriebswelle einwirkenden Kräfte vorteilhaft außerhalb des Pumpengehäuses durch eine separate Stützlagerung abgefangen werden können. Hierzu ist an dem außerhalb des Pumpengehäuses ragenden Kupplungsabschnitt der Antriebswelle die Stützlagerung zur radialen und axialen Abstützung der Antriebswelle ausgebildet. Durch die axiale Abstützung der Antriebswelle lassen sich die an der Antriebswelle wirkenden Druckkräfte auffangen, so dass das an der Antriebswelle befestigte Zahnrad an den Stirnseiten im wesentlichen verschleißfrei zum Pumpengehäuse geführt werden kann. Damit erhöht sich die Betriebsdauer, da der Verschleiß an den Zahnrädern erheblich reduziert wird. Eine Erhöhung des Betriebsdruckes bleibt ohne Auswirkung auf den Verschleiß am Zahnrad, da die axiale Abstützung der Antriebswelle unabhängig von der Größe des Betriebsdruckes ist. Die radiale Abstützung der Antriebswelle außerhalb des Pumpengehäuses nimmt die von außen auf die Antriebswelle einwirkende Kräfte auf ohne wesentliche Auswirkung auf die Lagerstellen der Zahnräder innerhalb des Pumpengehäuses.
Zur Ausbildung des Stützlagers wird ein Stützring innerhalb eines Stützgehäuses angeordnet, wobei das Stützgehäuse fest mit dem Pumpengehäuse verbunden ist und in einer Ausnehmung von dem Kupplungsabschnitt der Antriebswelle durchdrungen ist. Der Stützring wird dabei zwischen einer Durchmesserstufe der Antriebswelle und dem Stützgehäuse angeordnet, wobei zur Befestigung des Stützringes gegenüber der Antriebswelle der Stützring mit dem Stützgehäuse fest verbunden ist.
Zur Ausbildung zweier Anschlagflächen für die axiale und radiale Abstützung ist der Stützring vorteilhaft durch einen L-förmigen Querschnitt ausgebildet, welcher mit einer äußeren Unfangsfläche und einer angrenzenden Stirnfläche an dem Stützgehäuse anliegt und welcher mit den gegenüber liegenden inneren Umfangsflächen und einer angrenzenden Stirnfläche an der Antriebswelle ansteht.
Zur Realisierung einer besonders kompakten Bauform ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Stützgehäuse und dem Pumpengehäuse ein Dichtungsgehäuse druckdicht angeordnet, welches in einer konzentrisch zur Antriebswelle ausgebildeten Ausnehmung von dem Kupplungsabschnitt der Antriebswelle durchdrungen ist und welches einen am Umfang der Antriebswelle angeordnetes Dichtungsmittel umschließt. Die das Pumpengehäuse bildenden Gehäuseplatten lassen sich somit allein auf die Lagerung der Zahnräder abstimmen. Das zur Abdichtung der Antriebswelle nach außen hin erforderliche Dichtungsmittel kann unabhängig von der Lagerung ausgebildet und ausgestaltet werden.
Als Dichtungsmittel werden vorteilhaft eine Stopfbuchsenpackung und ein Spannmittel eingesetzt, das auf die Stopfbuchsenpackung einwirkt. Damit lässt sich eine Abdichtung gegenüber hohen Betriebsdrücken innerhalb des Pumpengehäuses realisieren. Insbesondere werden damit auch Rückförderungen des jeweiligen Farblackes möglich, um beispielsweise einen Farbwechsel einzuleiten. Hierzu lässt sich die Antriebswelle mit wechselndem Drehsinn antreiben.
Als Spannmittel werden vorteilhaft mehrere Druckfedern zwischen der Stopfbuchsenpackung und dem Stützgehäuse gespannt.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass jedem der Druckfedern innerhalb des Stützgehäuses ein Anlagekolben zugeordnet ist, welcher innerhalb einer Federaufnahmebohrung in Spannrichtung verstellbar ausgebildet ist. Somit lassen sich nach Ablauf bestimmter Betriebszeiten die an der Stopfbuchpackung wirkende Spannkräfte erhöhen bzw. regenerieren.
Um mit fortschreitender Betriebsdauer aufgrund minimaler Leckagen Anlagerungen von Farblacken in Ringspalten außerhalb des Pumpengehäuses zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung innerhalb des Stützgehäuses ein Wellendichtring an dem Umfang der Antriebswelle angeordnet und in dem zwischen dem Dichtungsmittel und dem Wellendichtring ausgebildeten Ringraum am Umfang der Antriebswelle eine Sperrflüssigkeit gefüllt. Als Sperrflüssigkeit wird hierbei beispielsweise ein lösemittelhaltiges Fluid eingesetzt.
Hierbei ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Ringraum über separate Führungskanäle mit einem Einlaß und einem Auslaß verbunden ist, wobei der Einlaß und der Auslaß am Dichtungsgehäuse ausgebildet sind. Damit lassen sich die Spalten zwischen der Antriebswelle und den Gehäuseteilen nach Auswechselung des Sperrfluids vorteilhaft ausspülen.
Um nach einem Farbewechsel die innerhalb des Pumpengehäuses enthaltenen Farbreste möglichst in kurzer Zeit und schnell ohne jegliche Demontagearbeiten entfernen zu können, ist ein Spülkanalsystem innerhalb des Pumpengehäuses ausgebildet, durch welches die zwischen den Zahnrädern, den Wellen und Pumpengehäuse gebildeten Spalte spülbar sind.
Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
In
Die Zahnradpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 1. Das Pumpengehäuse 1 ist mehrteilig aufgebaut und weist die Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 sowie die zwischen den Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 gehaltene Mittelplatte 1.3 auf. In den Stirnseiten der Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 ist jeweils ein Dichtring 1.4 und 1.5 angeordnet, durch welchen die Spalte zwischen der Mittelplatte 1.3 und den Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 nach außen hin abgedichtet sind.
Die Mittelplatte 1.3 weist Aussparungen für zwei ineinander kämmende Zahnräder 3 und 4 auf. Das Zahnrad 3 ist drehbar an einer festen Lagerwelle 6 gelagert. Die Lagerwelle 6 ist hierzu in einer Aufnahmebohrung 7 fest mit der Gehäuseplatte 1.1 verbunden. Zwischen der Lagerwelle 6 und der Gehäuseplatte 1.1 ist eine in der Aufnahmebohrung 7 eingebrachter Dichtring 8 angeordnet.
Das zweite Zahnrad 4 ist auf einer Antriebswelle 5 gepresst. Die Antriebswelle 5 ist mit einem freien Ende in einer Lagersackbohrung 9 an der Gehäusenplatte 1.1 gelagert, so dass sich zwischen der Gehäuseplatte 1.1 und der Antriebswelle 5 ein Lagerspalt ausbildet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnrades 4 ist die Antriebswelle 5 in der Gehäuseplatte 1.2 in eine durchgehende Lagerbohrung 10 drehbar gelagert. Zwischen der Antriebswelle 5 und der Gehäuseplatte 1.2 ist ein Dichtungsmittel 12 außerhalb der Lagerung vorgesehen, so dass ein freier Kupplungsabschnitt 5.2 der Antriebswelle 5 druckdicht nach außen zu einem Antrieb geführt ist. Hierzu ist an der Antriebswelle 5 eine erste Durchmesserstufe 15.1 innerhalb des Pumpengehäuses 1 ausgebildet. Der Lagerabschnitt 5.1 der Antriebswelle 5 ist dabei der innerhalb des Pumpengehäuses 1 gelagerte Teil der Antriebswelle 5. In der Gehäuseplatte 1.2 sind ein Pumpeneinlaß und ein Pumpenauslaß eingebracht, die kanalförmig in eine Einlasskammer bzw. in eine Auslasskammer (hier nicht dargestellt) geführt sind. Der Pumpeneinlaß und der Pumpenauslaß liegen in einer Ebene, so dass nur eine gestrichelte Darstellung in
Neben den betriebsbedingten Einlaß- und Auslasskanälen ist innerhalb des Pumpengehäuses 1 ein Spülsystem mit mehreren Spülkanälen 11 in den Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 sowie den Wellen 5 und 6 ausgebildet, um eine von außen über einen verschließbaren Zulauf 35 zugeführtes Spülmittel zur Spülung der Spalten zwischen den drehenden und stehenden Bauteilen innerhalb des Pumpengehäuses zu spülen. Eine derartige Zahnradpumpe ist beispielsweise aus der
An dem Pumpengehäuse 1 ist auf der Antriebsseite der Zahnradpumpe ein Stützgehäuse 14 zur Aufnahme einer Stützlagerung der Antriebswelle 5 vorgesehen. Das Stützgehäuse 14 ist hierzu fest mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden, wobei konzentrisch zur Lagerbohrung 10 ein Dichtring 17 zwischen dem Stützgehäuse 14 und dem Pumpengehäuse 1 angeordnet ist. Innerhalb des Stützgehäuses 14 ist eine Ausnehmung 16 ausgebildet, die einerseits ein Durchdringen des Kupplungsabschnittes 5.2 der Antriebswelle 5 ermöglicht und andererseits einen Stützring 13 in radialer und in axialer Richtung zur Antriebsseite hin fixiert. Der Stützring 13 ist hierzu L-förmig ausgebildet und liegt an einer zweiten Durchmesserstufe 15.2 der Antriebswelle 5 an. Der Stützring 13 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet und fest in die Ausnehmung 16 des Stützgehäuses 13 eingepreßt. Hierzu ist der Stützring 13 mit einer äußeren Umfangfläche ohne spiel in einem Innendurchmesser der gestuften Ausnehmung 16 gehalten. Dabei liegt der Stützring 13 mit einer zur äußeren Umfangsfläche angrenzenden Stirnfläche an dem Stützgehäuse 14 an. Die gegenüberliegende innere Umfangsfläche sowie die gegenüberliegende Stirnfläche bilden die Anschlagsfläche für die Antriebswelle.
Das außerhalb des Stützgehäuses 14 herausragende Ende des Kupplungsabschnittes 5.2 der Antriebswelle 5 (hier nicht dargestellt) dient zur Anbindung eines Antriebes vorzugsweise mittels einer Kupplung.
Im Betriebszustand wird ein über den Pumpeneinlaß zugeführter Farblack durch Drehung der Zahnräder 3 und 4 zum Pumpenauslaß gefördert und einem unmittelbar angeschlossenen Zerstäubungssystem einer Lackiereinrichtung zugeführt. Dabei wird die Antriebswelle 5 aufgrund der Druckwirkung an dem freien Stirnende des Lagerabschnittes 5.1 über den Stützring 13 gegen das Stützgehäuse 14 gedrückt. Durch entsprechende Auslegung der Spalten und Spiele wird verhindert, dass das Zahnrad 4 mit seiner Stirnfläche gegen die Gehäuseplatte 1.2 gedrückt wird. Zudem werden die von außen über den Kupplungsabschnitt 5.2 quer gerichteten Kräfte an der Antriebswelle 5 über den Stützring 13 und dem Stützgehäuse 14 aufgefangen. Eine sich bis in die Lagerung des Pumpengehäuses 1 fortpflanzende Verformung oder Biegung der Antriebswelle 5 wird vorteilhaft vermieden. Somit ist das in
In
Das Ausführungsbeispiel ist im Aufbau der Zahnradpaarung der Zahnräder 3 und 4 sowie das Pumpengehäuses 1 im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle im wesentlichen Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Die Antriebswelle 5 ist über die Lagerbuchsen 18.1 und 18.2 in der Lagersacklochbohrung 9 der Gehäuseplatte 1.1 und der Lagerbohrung 10 der Gehäuseplatte 1.2 drehbar gelagert. Zwischen den Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 ist an dem Lagerabschnitt 5.1 der Antriebswelle 5 das getriebene Zahnrad 4 am Umfang befestigt. Die Gehäuseplatte 1.1, die Mittelplatte 1.3 und die Gehäuseplatte 1.2 sind druckdicht miteinander verbunden, wobei an der Gehäuseplatte 1.2 jeweils ein Pumpeneinlaß und ein Pumpenauslaß (hier nur gestrichelt dargestellt) ausgebildet sind, wobei der Pumpeneinlaß und der Pumpenauslaß in einer Ebene angeordnet sind und daher in
An der Antriebsseite des Pumpengehäuses 1 ragt der Kupplungsabschnitt 5.2 der Antriebswelle 5 aus dem Pumpengehäuse 1 heraus. Der Kupplungsabschnitt 5.2 der Antriebswelle 5 weist im Endbereich eine Durchmesserstufe 15 auf, an welcher ein Stützring 13 anliegt. Der Stützring 13 ist L-förmig ausgebildet und wird in einer Ausnehmung 16 eine Stützgehäuses 14 gehalten.
Die Ausbildung des Stützringes 13 und des Stützgehäuses 14 zur Aufnahme des Stützringes 13 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach
Das Stützgehäuse 14 wird von dem Kupplungsabschnitt 5.2 der Antriebswelle 5 durchdrungen und ragt mit einem freien Kupplungsende 5.3 zur Anbindung eines Antriebs aus dem Stützgehäuse 14 heraus. Zwischen dem Kupplungsende 5.3 und der Durchmesserstufe 15 ist zwischen dem Stützgehäuse 14 und der Antriebswelle 5 ein Wellendichtring 33 angeordnet. Das Stützgehäuse 14 ist druckdicht über ein Dichtungsgehäuse 19 mit dem Pumpengehäuse 1 fest verbunden. Hierzu ist zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Dichtungsgehäuse 19 ein erster Dichtring 17.1 konzentrisch zur Lagerbohrung 10 und zwischen dem Dichtungsgehäuse 19 und dem Stützgehäuse 14 im zweiten Dichtring 17.2 angeordnet. Das Dichtungsgehäuse 19 weist eine konzentrisch zur Antriebswelle 5 ausgebildete Ausnehmung 20 auf, die zur Aufnahme einer am Umfang der Antriebswelle 5 angeordnete Stopfbuchsenpackung 21 dient. Die Stopfbuchsenpackung 21 stützt sich an der zum Pumpengehäuse 1 gewandten Ende des Dichtungsgehäuses 19 unmittelbar an der Gehäuseplatte 1.2 ab. An dem gegenüberliegenden Ende der Stopfbuchsenpackung 21 ist in dem Dichtungsgehäuse 19 ein Druckring 22 konzentrisch zur Antriebswelle 5 beweglich geführt.
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