Zahnradpumpe

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zahnradpumpen bestehen im wesentlichen aus einem Paar gleich grosser, ineinandergreifender Zahnräder, die allseitig von einem Gehäuse mit kleinem Spalt umschlossen werden. Die Zahnräder sitzen auf zwei im Gehäuse gelagerten Wellen, wovon beispielsweise eine als Antriebswelle durch eine Wellendichtung nach aussen geführt wird. Das Gehäuse besitzt beidseitig des Verzahnungseingriffes je eine Öffnung für den Ein- und Austritt des Fördermediums, wobei die Eintrittsöffnung mit einem Zuflussrohr und die Austrittsöffnung mit einem Abflussrohr verbunden ist. Beim Drehen der Räder füllen sich die aus dem Eingriff kommenden Zahnlücken mit dem einströmenden Fördermedium, das dann den Gehäusewänden entlang auf die Druckseite gebracht wird. Dort verdrängen es die wieder in die Lücken eingreifenden Zähne der Zahnräder und stossen es durch die Austrittsöffnung in das Abflussrohr.

[0003] Hinsichtlich der Durchmesser für die Zufluss- und Abflussrohre sind sowohl Einschränkungen durch das zu fördernde Medium als auch durch die vor oder nach der Pumpe anzuschliessenden Flansche zu beachten. So kann beispielsweise das sogenannte Pumpenfüllen, unter dem der Aufnahmevorgang von Fördermedium in die frei werdenden Zahnlücken der Zahnräder verstanden wird, durch die Eigenschaften des Fördermedium erheblich erschwert sein. Um ein solches fördermediumbedingt erschwertes Pumpenfüllen auszugleichen, ist denkbar, dass durch Vergrössern des Durchmessers des Zuflussrohres diesem Problem Abhilfe geschafft werden kann. Gleichzeitig muss aber dann eine Anpassung an den Zuflussflanschdurchmesser, beispielsweise durch einen Konus, vorgenommen werden. Um sogenannte Totzonen, die durch eine geringe oder gar keine Strömung des Fördermediums entstehen können, zu vermeiden, ist der Konus relativ flach auslaufend auszubilden. Nachteilig führt eine derartige Lösung zu einem deutlich erhöhten Fertigungsaufwand sowie zu einer Einschränkung der Durchmesseranpassung durch eine nicht zu überschreitende Einlaufkanallänge beim Zuflussrohr.

[0004] Aus der US-Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer US-1 928 885 ist eine Zahnradpumpe bekannt, welche eine Förderrichtung für das Fördermedium aufweist, die einen Winkel von ca. 10° mit der Ebene, gebildet durch die Längsachsen der Zahnräder der Zahnradpumpe, einschliesst. Hierdurch wird die Dichtlänge, gebildet durch die Zahnköpfe der Zahnräder entlang des äusseren Umfanges, kurz, was zu einer verringerten Pumpleistung infolge von einer erhöhten Leckage führt. Darüber hinaus entstehen sowohl im Einlassals auch im Auslassbereich Totzonen, in denen sich Fördermedium ablagert, was im höchsten Masse, insbesondere bei der Förderung von Polymeren, unerwünscht ist.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe anzugeben, welche die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

[0007] Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Indem die verlängerte Mittelachse von Zufluss- und/oder Abflussrohr einen spitzen Winkel mit der aus den Längsachsen der Zahnräder gebildeten Ebene einschliesst, ist die Fläche im Bereich der Eintrittsöffnung und/oder der Austrittsöffnung vergrössert. Damit steht in diesem Bereich zusätzliche Zeit und zusätzlicher Raum zur Aufnahme bzw. zur Abgabe von Fördermedium zur Verfügung, ohne dass der Fertigungsaufwand für die Zahnradpumpe erhöht wird.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1

einen Querschnitt einer bekannten Zahnradpumpe und

Fig. 2

einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Zahnradpumpe.

[0009] Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine bekannte Zahnradpumpe bestehend aus einem Gehäuse G, zwei Zahnrädern Z1 und Z2, einem Zuflussrohr ZF und einem Abflussrohr AF, wobei das Zuflussrohr ZF und das Abflussrohr AF als Zylinder mit einem Durchmesser DZ ausgebildet sind. Die dargestellte Schnittebene steht dabei einerseits senkrecht auf die beiden Längsachsen A1 und A2 der Zahnräder Z1 und Z2 und umfasst anderseits die Mittelachsen ZFA und AFA des Zuflussrohres ZF und des Abflussrohres AF.

[0010] Ein Fördermedium M wird über das Zuflussrohr ZF zu einer Eintrittsöffnung EO geführt, wo die frei werden Zahnlücken mit dem einströmenden Fördermedium M gefüllt werden, das dann den Gehäusewänden entlang auf die Druckseite gebracht wird. Dort verdrängen es die wieder in die Lücken eingreifenden Zähne der Zahnräder und stossen es durch die Austrittsöffnung AO in das Abflussrohr AF. Wie eingangs erwähnt ist die Aufnahme des Fördermediums M in den Zahnlücken wesentlich durch die Eigenschaften des Fördermediums M bestimmt. Als Verbesserung der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wurde bereits das konische Ausbilden des Zuflussrohres ZF im Bereich der Eintrittsöffnung EO und das ebenso konische Ausbilden des Abflussrohres AF im Bereich der Austrittsöffnung AO erwähnt. Damit steht in diesen Bereichen zusätzliche Zeit zur Aufnahme bzw. Abgabe von Fördermedium M zur Verfügung, allerdings unter Inkaufnahme der eingangs erwähnten Nachteile.

[0011] In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Zahnradpumpe dargestellt, wobei wiederum die gleiche Ansicht gewählt wurde wie schon in Fig. 1. Die bekannte und in Fig. 1 dargestellte Zahnradpumpe weist gegenüber derjenigen in Fig. 2 dargestellten Zahnradpumpe folgende Unterschiede auf:

[0012] Eine aus den Längsachsen A1 und A2 der beiden Zahnräder Z1 und Z2 gebildete Ebene E schliesst mit der Mittelachsen ZFA des Zuflussrohres ZF einen spitzen Winkel α ein, währenddem die Mittelachse AFA des Abflussrohres AFA mit der Ebene E einen spitzen Winkel β einschliesst, wobei in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform die Winkel α und β gleich gross sind. Der Eintrittsbereich, in dem das Fördermedium M in die Zahnlücken eintritt - d.h. die Fläche der Eintrittsöffnung EO - und der Austrittsbereich - d.h. die Fläche der Austrittsöffnung AO - erfährt in Richtung senkrecht zur Axialausdehnung der Zahnräder Z1 und Z2 eine Erweiterung.

[0013] Aufgrund der Neigung der Mittelachsen ZFA und AFA gegenüber der Ebene E ist vorzugsweise ein Versatz der Mittelachsen ZFA und AFA gegenüber einer Referenzlinie RL vorzunehmen, wobei die Referenzlinie RL durch die Lage der Mittelachsen ZFA und AFA bei einer Zahnradpumpe gemäss Fig. 1 - d.h. also, wenn die Winkel α und β gleich 90° sind - definiert ist.

[0014] Der Versatz der Mittelachsen ZFA und AFA richtet sich nach den Winkeln α und β, wobei der Versatz vorzugsweise derart eingestellt ist, dass das Abflussrohr AF und das Zuflussrohr ZF symmetrisch zu den jeweiligen Zahnrädern stehen. Dies ist dann erreicht, wenn das Mass des Versatzes aus der Symmetrie der Zufluss- bzw. Abflussöffnung in Höhe der Zahnköpfe gegenüber der Senkrechten durch die Abstandsmitte zwischen den beiden Längsachsen A1 und A2 auf die durch die Längsachsen A1 und A2 gebildete Ebene E ergibt.

[0015] Denkbar ist eine Ausführungsvariante, bei der ein Versatz der oben beschriebenen Art nicht vorgesehen ist. Eine solche erfindungsgemässe Zahnradpumpe weist den Vorteil auf, dass die Anschlüsse des Zuflussrohres ZF und des Abflussrohres AF nach aussen nicht angepasst werden müssen.

[0016] Es hat sich gezeigt, dass die Werte für die Winkel α und β vorzugsweise zwischen 30° und 60° gewählt werden, wobei sich ein Winkel von 45° besonders eignet. Im letztgenannten Fall wird eine Fläche für die Eintritts- bzw.

[0017] Austrittsöffnung EO bzw. AO erhalten, die 41% grösser ist, als die Fläche gemäss der bekannten Ausführungform nach Fig. 1.

[0018] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Mittelachsen ZFA und AFA weder parallel noch in einer Linie verlaufen, sondern dass die Mittelachsen ZFA und AFA im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Dadurch wird zusätzlich erreicht, dass das Fördermedium M um 90° umgelenkt wird. Die in dieser Druckschrift gemachten Aussagen sind in bezug auf die Winkel α und β sinngemäss anwendbar.

[0019] Bei der erfindungsgemässen Zahnradpumpe können Produktbohrungen im Einlauf- und Auslaufbereich weiterhin einfach und flanschgerecht aufgeführt werden. Insbesondere sind keine aufwendigen Zufluss- und/oder Abflussrohre ZF bzw. AF notwendig.

[0020] Denkbar ist auch eine weitere Vergrösserung der Winkel α und/oder β, damit auch eine grössere Fläche der Eintritts- bzw. der Austrittsöffnung EO bzw. AO erhalten wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Flächenzuwachs bei weiterem Neigen der Ebene E gegenüber den Mittelachsen ZFA und AFA nur unwesentlich zunimmt bis die Stelle erreicht wird, wo die Zahnradpumpe ihre eigentliche Funktion nicht mehr erfüllen kann. So nimmt die Fläche der Eintritts- bzw. der Austrittsöffnung EO bzw. AO lediglich um weitere 9% zu, wenn die Winkel α und β von 45° auf 60° erhöht werden.

[0021] In der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemässen Ausführungsform sind beide Winkel α und β gleich gross. Denkbar ist jedoch auch, dass die Werte für die Winkel α und β nicht gleich sind, sondern beliebig - vorzugsweise jeder für sich im vorstehend genannten Bereich 30° bis 60° - gewählt werden.

Ansprüche

1. Zahnradpumpe, bestehend aus Zahnrädern (Z1, Z2) mit Längsachsen (A1, A2) zum Fördern eines Mediums (M), wobei das Medium (M) von einem Zuflussrohr (ZF) in ein Abflussrohr (AF) gefördert wird, eine durch das Zuflussrohr (ZF) führende Mittelachse (ZFA) mit einer durch die Längsachsen (A1, A2) der Zahnräder (Z1, Z2) gebildeten Ebene (E) einen spitzen Winkel α einschliesst und/oder eine durch das Abflussrohr (AF) führende Mittelachse (AFA) mit der Ebene (E) einen spitzen Winkel β einschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Winkel α und/oder β im Bereich zwischen 30° und 60° liegen.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Winkel α und/oder β gleich 45° betragen.

3. Zahnradpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel α und β gleich gross sind.

4. Zahnradpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (ZFA) des Zuflussrohres (ZF) im wesentlichen parallel zur Mittelachse (AFA) des Abflussrohres (AF) steht.

5. Zahnradpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (ZFA, AFA) des Zufluss- und Abflussrohres (ZF, AF) einen Versatz aufweisen, wobei der Versatz derart gewählt ist, dass das Abflussrohr (AF) und das Zuflussrohr (ZF) symmetrisch zu den jeweiligen Zahnrädern (Z1, Z2) stehen.

6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (ZFA) des Zuflussrohres (ZF) im wesentlichen senkrecht auf der Mittelachse (AFA) des Abflussrohres (AF) steht.

Claims

1. Gear pump consisting of gear wheels (Z1, Z2) with longitudinal axis (A1, A2) for feeding a medium (M), the medium (M) being fed from a supply pipe (ZF) into a discharge pipe (AF), a central axis (ZFA) leading through the supply pipe (ZF) and a plane (E) formed by the longitudinal axis (A1, A2) of the gear wheels (Z1, Z2) enclosing an acute angle α and/or a central axis (AFA) leading through the discharge pipe (AF) and the plane (E) enclosing an acute angle β, characterized in that the values for the angles α and/or β lie in the range between 30° and 60°.

2. Gear pump according to claim 1, characterized in that the values for the angles α and/or β are equal to 45°.

3. Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the angles α and β are equal.

4. Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the central axis (ZFA) of the supply pipe (ZF) is essentially parallel to the central axis (AFA) of the discharge pipe (AF).

5. Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the central axis (ZFA, AFA) of the supply and discharge pipes (ZF, AF) contain a misalignment being such that the discharge pipe (AF) and the supply pipe (ZF) are symmetrical to the respective gear wheel (Z1, Z2).

6. Gear pump according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the central axis (ZFA) of the supply pipe (ZF) is essentially perpendicular to the central axis (AFA) of the discharge pipe (AF).

Revendications

1. Pompe à engrenages, comprenant des roues dentées (Z1, Z2) avec des axes longitudinaux (A1, A2) pour refouler une matière (M), cette matière étant refoulée d'un tuyau d'amenée (ZF) à un tuyau de décharge (AF), le tuyau d'amenée (ZF) présentant un axe médiane (ZFA) qui inclut un angle aigu α avec le plan (E) définit par les axes longitudinaux (A1, A2) des roues dentées (Z1, Z2) et/ou ledit tuyau de décharge (AF) présentant un axe médiane (AFA) qui inclut un angle aigu β avec ledit plan (E), caractérisée en ce que les valeurs des angles α et/ou β se trouvent dans la gamme entre 30° et 60°.

2. Pompe à engrenages selon la revendication 1, caractérisée en ce que les valeurs des angles α et/ou β sont égales à 45°.

3. Pompe à engrenages selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les angles α et/ou β sont égales.

4. Pompe à engrenages selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe médiane (ZFA) du tuyau d'amenée (ZF) est essentiellement parallèle à l'axe médiane (AFA) du tuyau de décharge (AF).

5. Pompe à engrenages selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les axes médianes (ZFA, AFA) des tuyaux d'amenée et de décharge (ZF, AF) présentent un désaxé, ce désaxé étant choisi de manière telle que le tuyau de décharge (AF) et le tuyau d'amenée (ZF) soient symétriques par rapport aux roues dentées (Z1, Z2) respectives.

6. Pompe à engrenages selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'axe médiane (ZFA) du tuyau d'amenée (ZF) est essentiellement perpendiculaire sur l'axe médiane (AFA) du tuyau de décharge (AF).

Zeichnung