Die Erfindung betrifft eine Lackdosierpumpe mit einem Gehäuse, in dem ein erstes Zahnrad und ein mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehendes zweites Zahnrad angeordnet sind, wobei mindestens das erste Zahnrad mit einer Welle im Gehäuse gelagert ist, und mit einer dem ersten Zahnrad zugeordneten Dichtung, wobei jedes Zahnrad einen durch eine Verzahnung gebildeten Förderbereich aufweist, wobei die Dichtung zwischen dem Förderbereich und einem Stirnseitenbereich des Zahnrads angeordnet ist.
Eine Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus DE 1 956 528 A bekannt. Um den Bereich der Pumpe, der mit dem zu fördernden Material nicht in Berührung kommen soll, wie zum Beispiel die Welle, gegenüber dem Förderbereich abzudichten, ist an den Stirnflächen der Zahnräder direkt unterhalb der Verzahnung eine elastische oder federnde Dichtung vorgesehen. Zur Aufnahme der Dichtung sind entweder in den Gehäusewandungen oder in den Stirnseiten der Zahnräder Vertiefungen angebracht.
Lackdosierpumpen, die mit Zahnrädern arbeiten, haben sich in der Lackiertechnik bewährt. Sie sind wichtige Hilfsmittel zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen und gleichbleibenden Lackauftrags.
Bei vielen Lackieraufgaben, beispielsweise beim Lackieren von Kraftfahrzeug-Karosserien, ist relativ häufig ein Farbwechsel erforderlich. Hierbei ist es wesentlich, dass eine durch die Lackdosierpumpe dosierte Farbe nicht durch eine zuvor verwendete Farbe verschmutzt wird. Wenn beispielsweise ein weisser Lack auf eine Karosserie aufgetragen wird, dann sind bereits kleinste Farbreste einer zuvor aufgetragenen roten Farbe ausserordentlich störend.
Die Lackdosierpumpe wird daher zwischen zwei Farben gereinigt. Hierzu wird eine Spülflüssigkeit in ähnlicher Weise wie zuvor die Lack- oder Farbflüssigkeit durch die Pumpe geleitet. Die Pumpe wird betrieben, so dass die Spülflüssigkeit die in der Pumpe noch vorhandenen Farbreste ausspülen kann. Allerdings erfordert dieser Vorgang relativ viel Zeit und auch relativ viel Spülflüssigkeit.
Aus dem Stand der Technik sind Massnahmen bekannt, um den Bereich zu minimieren, der mit den Lack- oder Farbflüssigkeiten in Kontakt kommt, und um Farbreste effektiver ausspülen zu können.
Aus WO 01/86150 Al ist eine Dosierpumpe bekannt, bei der das erste Zahnrad einseitig mit einer Welle im Gehäuse gelagert ist. Das zweite Zahnrad ist frei im Gehäuse gelagert und wird durch eine das zweite Zahnrad umgebende Wand geführt. Die Welle des ersten Zahnrades ist durch eine Buchse geführt, die mit Hilfe eines O-Rings radial gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist.
In DE 19 849 200 A1 ist eine Zahnradpumpe mit Dichtungen offenbart, wobei die Dichtungen zwischen der Stirnwand der Zahnräder und der Gehäusewandung angeordnet sind. Unterhalb der Dichtungen sind Kammern vorgesehen, die unter Druck gesetzt werden können. Dieser Druck wirkt dann von der anderen Seite der Dichtung dem Druck der zu fördernden Flüssigkeit entgegen und verhindert so zusätzlich zu den Dichtungen das Eindringen der Flüssigkeit in geschützte Bereiche.
Aus WO 98/25 029 A1 ist eine Motorpumpeneinheit bekannt, wobei die Pumpe als Zahnradpumpe ausgebildet ist. Um die Antriebswelle des Zahnrades vor der Förderflüssigkeit zu schützen, ist an der Stirnseite des Zahnrades eine Ringnut vorgesehen, die ein Dichtmittel aufnimmt, das die Stirnseite des Zahnrades zu der Gehäusewandung abdichtet. Das Dichtmittel besteht aus einem O-Ring und einem zusätzlichen Ring, der relativ zum O-Ring ortsfest ist und ihn vor Verschleiss durch Reibung schützt.
EP 1 164 293 A2 beschreibt eine abspülbare Zahnradpumpe. Mit Hilfe von zusätzlichen Kanälen wird dafür gesorgt, dass das Spülmittel die Lagerspalte der Antriebswelle über die gesamte Lagerbreite durchströmt. Damit wird eine effektive Reinigung der Zahnradpumpe sichergestellt, so dass zwischen der Stirnseite der Zahnräder und der Gehäusewandung keine Dichtung nötig ist.
In DE 2 606 172 C2 wird eine Rotationskolbenmaschine für Flüssigkeiten offenbart. Sie weist ein aussenverzahntes Zahnrad auf, das mit einem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff steht, welches einen Zahn mehr aufweist. Die Dichtung zwischen dem aussenverzahnten Zahnrad und der Gehäusewandung ist in einem Ringnut aufgenommen und besteht aus einem elastischen Dichtring und einem metallischen Dichtring. Dieser metallische Dichtring bleibt relativ zu elastischen Dichtring ortsfest, ergibt aber eine geringe Reibung mit Bezug auf die Seitenwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz der Dosierpumpe wirtschaftlich zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei einer Lackdosierpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Dichtung mit einer Radialdichtung im Gehäuse abgedichtet ist.
Man sichert also dagegen, dass Lackflüssigkeit an der Dichtung vorbei gelangt, wodurch wiederum die Verschmutzung von an und für sich sauber zu haltenden Teilen zu befürchten wäre. Diese Radialdichtung kann einfach als O-Ring ausgebildet sein, weil sie nur zwischen zwei statischen Teilen, also dem Gehäuse und der Gleitringdichtung, abdichten muss. Die Bereiche, in die Lackflüssigkeit vordringen kann, bleiben klein, da sie durch die Dichtung definiert werden. Je weiter aussen die Dichtung angeordnet ist, desto grösser ist ein Stirnseitenbereich an der Stirnseite des Zahnrades, der von Lackflüssigkeit nicht mehr beaufschlagt werden kann. Die Dichtung hält damit automatisch auch Lackflüssigkeit von der Welle fern, so dass man im Grunde einen verminderten Aufwand bei der Abdichtung der Welle nach aussen treiben kann.
Natürlich verbleiben im Bereich der Verzahnung noch stirnseitige Flächen des Zahnrades, nämlich die Stirnseiten der einzelnen Zähne. In diese Bereiche kann Lackflüssigkeit zwar vordringen. Dies ist aber nicht kritisch, weil in diese Bereiche Spülflüssigkeit ebenfalls vordringen kann, und zwar in einer Weise, die dem Vordringen der Lackflüssigkeit vergleichbar ist. Dementsprechend ist es relativ einfach sicherzustellen, dass nach dem Spülen mit der Spülflüssigkeit die vorherige Farbe in ausreichendem Masse entfernt worden ist. Mit der geringeren zu spülenden Fläche wird weniger Spülmittel benötigt. Dies spart Kosten. Die Spülzeit wird verkürzt. Dementsprechend wird die Nutzungsdauer der Pumpe verlängert.
Die Pumpe hat in der Regel auch eine grössere Lebensdauer, "weil man zuverlässig verhindert, dass Lackflüssigkeit in die Lagerbereiche gelangt, mit denen die Welle im Gehäuse gelagert ist. All dies macht den Betrieb einer so gestalteten Pumpe ausserordentlich wirtschaftlich.
Vorzugsweise weist die Verzahnung einen Fusskreis auf, und ein radialer Abstand zwischen der Dichtung und dem Fusskreis ist kleiner als ein radialer Abstand zwischen der Dichtung und der Welle. Unabhängig vom Durchmesser der verwendeten Zahnräder ist damit sichergestellt, dass der mit Lackflüssigkeit beaufschlagte Bereich zwischen dem Zahnrad und dem Gehäuse klein gehalten werden kann.
Vorzugsweise ist der radiale Abstand zwischen dem Fusskreis und der Dichtung <= 1 mm. Man wird die Dichtung nicht unbedingt am Fusskreis anordnen, um das Risiko einer Beschädigung durch vorbeilaufende Zahnlücken klein zu halten. Wenn man aber einen Abstand vorsieht, der 1 mm oder weniger beträgt, dann wird einerseits sichergestellt, dass das Risiko der Beschädigung der Dichtung klein ist. Andererseits wird sichergestellt, dass der verschmutzbare Bereich nicht zu gross wird.
Vorzugsweise ist die Dichtung verdrehfest im Gehäuse gelagert. Die Dichtung bleibt also stationär. Sie wird durch das sich drehende Zahnrad nicht mitgenommen. Dies hält den Verschleiss klein.
Vorzugsweise weist das Zahnrad zumindest im Bereich der Dichtung eine verschleissfeste Oberfläche auf. Diese verschleissfeste Oberfläche kann auf das Zahnrad aufgetragen sein. Sie kann auch durch einen Einsatz gebildet sein, der mit der Dichtung zusammenwirkt. Eine verschleissfeste Oberfläche erhöht die Lebensdauer.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die verschleissfeste Oberfläche eine DLC-Beschichtung aufweist. "DLC" steht hierbei für "Diamond Like Carbon", also eine diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung. Eine derartige Beschichtung hat hervorragende Gleiteigenschaften. Sie ist in besonderem Masse geeignet, reibungsarm mit der Dichtung zusammenzuwirken. Man kann auch vorsehen, dass das gesamte Zahnrad mit einer DLC-Beschichtung versehen ist.
Vorzugsweise ist die Dichtung als Gleitringdichtung ausgebildet. Gleitringdichtungen können aus Materialien hergestellt werden, die verschleiss- und korrosionsfest sind und gute Reibeigenschaften haben.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die Gleitringdichtung zumindest an ihrer Dichtfläche ein Metall, insbesondere ein Hartmetall, eine Keramik oder einen Fluorkunststoff aufweist. Derartige Materialien haben eine ausreichende Verschleissfestigkeit und sichern darüber hinaus eine ausreichende Dichtung. Vorzugsweise wird Siliziumkarbid (SiC) verwendet.
Vorzugsweise ist die Radialdichtung totraumarm in Gehäuse angeordnet. Mit anderen Worten ist die Radialdichtung so angeordnet, dass zwischen dem Förderbereich und der Radialdichtung nur ein kleiner Raum verbleibt, der durch Lackflüssigkeit verschmutzt werden kann. Entsprechend einfach ist dann die Abreinigung dieses kleinen Totraums.
Auch ist von Vorteil, wenn zwischen der Radialdichtung und dem Förderbereich ein Einbauspalt verbleibt, der von einem den Förderbereich durchströmenden Spülmittel durchströmbar ist. In gleicher Weise, wie Lackflüssigkeit zu der Radialdichtung vordringen kann, sorgt man dafür, dass die Spülflüssigkeit, die man zur Reinigung des Förderbereichs und der übrigen Bereiche der Dosierpumpe ohnehin einleiten muss, auch bis zur Radialdichtung vordringen kann, um dort die Lackflüssigkeit herauszuspülen.
Vorzugsweise dichtet die Dichtung axial am Zahnrad und im Gehäuse radial in Richtung Förderbereich ab. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der axialen Abdichtung gegenüber dem Zahnrad. Dadurch wird gewährleistet, dass die Stirnseite des Zahnrades zum grössten Teil frei von Lackflüssigkeit gehalten werden kann. Die Radialdichtung verhindert dabei lediglich, dass diese Axialdichtung umgangen werden kann.
Auch ist von Vorteil, wenn die Dichtung mit einer Spanneinrichtung axial und radial vorgespannt ist. Mit der Spanneinrichtung kann man dann die Dichtkräfte einstellen, so dass das Vordingen von Lackflüssigkeit in Bereiche, in denen die Lackflüssigkeit nicht erwünscht ist, zuverlässig vermieden werden kann.
Vorzugsweise mündet radial innerhalb der Dichtung ein Zuführanschluss eines Schutzmediums. Ein derartiges Schutzmedium kann eine Flüssigkeit sein, beispielsweise ein Schutzöl. Mit Hilfe des Schutzmediums kann man innerhalb der Dichtung einen Druck aufbauen, der dem Druck der Lackflüssigkeit ausserhalb der Dichtung entspricht. Damit wird ein Vordringen von Lackflüssigkeit an der Dichtung vorbei zuverlässig verhindert.
Bevorzugterweise sind beide Zahnräder mit jeweils einer Welle im Gehäuse gelagert. Dies hält den Verschleiss des zweiten Zahnrades klein. Es ergibt sich zwar ein zusätzlicher Bereich, nämlich der Lagerbereich der Welle des zweiten Zahnrades, der theoretisch verschmutzt werden könnte. Wenn man aber auch am zweiten Zahnrad eine entsprechende Dichtung vorsieht, dann wird dieses Risiko wieder eliminiert.
Vorzugsweise sind die Zahnräder axial beidseitig im Gehäuse gelagert. Mit anderen Worten geht eine Welle durch jedes Zahnrad hindurch oder die Zahnräder haben beidseitig Wellenstummel. Dies hat den Vorteil, dass auf die Lagerung der Zahnräder praktisch keine Biegekräfte ausgeübt werden. Auch die beidseitigen Wellen lassen sich mit der obengenannten Dichtung zuverlässig abdichten.
Vorzugsweise weist das Gehäuse eine Montagefläche auf, in der ein Lack-Zuflussanschluss und ein Lack-Abflussanschluss münden und durch die hindurch ein Antriebsstrang für das erste Zahnrad verläuft, wobei an der Montagefläche ein Versorgungsblock anliegt. Auch bei zuverlässig arbeitenden Dosierpumpen ist gelegentlich eine Wartung oder ein Austausch erforderlich. Wenn man nun Anschlüsse praktisch nur in der Montagefläche vorsieht, dann wird mit dem Lösen des Gehäuses vom Versorgungsblock gleichzeitig die Verbindung bei Zufluss und Abfluss und die Verbindung im Antriebsstrang getrennt.
Zusätzliche Massnahmen zum Herstellen von Leitungen oder anderen Anschlüssen sind praktisch nicht erforderlich. Man unterteilt die Dosierpumpe also in zwei Module, nämlich einmal den Versorgungsblock und zum anderen das Gehäuse mit den beiden Zahnrädern, die die eigentliche Pumpe bilden. Dies erleichtert die Wartung ganz erheblich.
Vorzugsweise endet die Welle des ersten Zahnrades im Bereich der Montagefläche und weist dort ein Kupplungsprofil auf. Wenn das Gehäuse ausgetauscht werden muss, dann steht die Welle praktisch nicht oder nur in einem sehr geringen Umfang über die Montagefläche über. Das Gehäuse bleibt also sehr kompakt, was den Transport erleichtert und die Verletzungsgefahr verringert.
Vorzugsweise weist der Versorgungsblock einen den Antriebsstrang umgebenden Vorsprung auf, der in eine Ausnehmung in der Montagefläche eingreift. Dieser Vorsprung erleichtert die Montage des Gehäuses am Versorgungsblock. Darüber hinaus wird der Bereich der Verbindung zwischen Versorgungsblock und Gehäuse, der am stärksten einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist, so ausgestaltet, dass er die Belastung problemlos aufnehmen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>einen Längsschnitt durch eine Lackdosierpumpe in teilweise demontiertem Zustand,
<tb>Fig. 2<sep>einen Schnitt II-II nach Fig. 1und
<tb>Fig. 3<sep>einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1
Fig. 1 zeigt eine Lackdosierpumpe 1 im Schnitt und in zwei Baugruppen getrennt.
Die Lackdosierpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einer oberen Platte 3, einer unteren Platte 4 und einer Zwischenplatte 5 gebildet ist. Wie aus Fig. 2zu erkennen ist, weist die Zwischenplatte 5 zwei annähernd kreisförmige Ausnehmungen 6, 7 auf, die sich teilweise überlappen. In der ersten Ausnehmung 6 ist ein erstes Zahnrad 8 angeordnet und in der zweiten Ausnehmung 7 ist ein zweites Zahnrad 9 angeordnet, das mit dem ersten Zahnrad 8 kämmt.
Die Wirkungsweise einer derartigen Zahnradpumpe ist wie folgt: Das erste Zahnrad 8 wird über eine Welle 10 in eine Richtung 11 angetrieben und nimmt dabei das zweite Zahnrad 9 mit, das sich in eine Richtung 12 mit entgegengesetztem Drehsinn dreht. In einem Eingriffsbereich 13 greifen die Zähne der beiden Zahnräder 8, 9 ineinander. Beim Verlassen des Eingriffsbereichs 13 vergrössert sich ein zwischen den Zähnen befindliches Volumen, so dass eine Lackflüssigkeit aus einem Zuflussanschluss 14 in die Zahnzwischenräume gelangen kann. Die in den Zahnzwischenräumen befindliche Lackflüssigkeit wird dann durch die Zähne der beiden Zahnräder 6, 7 in Bewegungsrichtung mitgenommen. Die Zahnzwischenräume werden nach kurzer Drehzeit durch die Zwischenplatte 5 verschlossen.
Die in den Zahnzwischenräumen befindliche Flüssigkeit wird dann im Eingriffsbereich 13 aus den Zahnzwischenräumen verdrängt und kann durch den Abflussanschluss 15 abgegeben werden. Die Funktion einer derartigen Zahnradpumpe ist an sich bekannt.
Anstelle einer Zahnradpumpe mit zwei aussenverzahnten Zahnrädern lässt sich in entsprechender Weise auch eine Zahnradpumpe mit einem aussenverzahnten und einem innenverzahnten Zahnrad verwenden, wobei das aussenverzahnte Zahnrad einen kleineren Durchmesser als das innenverzahnte Zahnrad hat und beide Zahnräder exzentrisch zueinander angeordnet sind. In einem Lückenbereich zwischen den beiden Zahnrädern ist dann eine Sichelscheibe angeordnet. Auch eine derartige Sichelpumpe ist an sich bekannt und kann in ähnlicher Weise hier verwendet werden.
Jedes Zahnrad 8, 9 weist Zähne mit Zahnspitzen und Zahnzwischenräume mit Zahnfüssen auf. Die Zahnspitzen liegen bei jedem Zahnrad 8, 9 auf einem Kopfkreis 16. Die Zahnfüsse liegen bei jedem Zahnrad auf einem Fusskreis 17. Zwischen dem Kopfkreis 16 und dem Fusskreis 17 wird ein Förderbereich 18, 19 (Fig. 1) definiert.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, weisen die beiden Zahnräder 8, 9 und die Zwischenplatte 5 praktisch die gleiche Dicke auf. Die beiden Zahnräder 8, 9 liegen also an der oberen Platte 3 und an der unteren Platte 4 an, wobei natürlich ein kleines Spiel vorhanden ist, um eine Drehbewegung der beiden Zahnräder 8, 9 im Gehäuse 2 zu ermöglichen.
Um ein Vordringen von Lackflüssigkeit in den Bereich zwischen den beiden Zahnrädern 8, 9 und der oberen Platte 3 bzw. der unteren Platte 4 zu verhindern, weist jedes Zahnrad 8, 9 sowohl an seiner Oberseite als auch an seiner Unterseite eine Dichtung 20-23 auf. Alle Dichtungen 20-23 sind im Prinzip gleich aufgebaut. Die Erläuterung dieser Dichtungen 20-23 erfolgt daher am Beispiel der Dichtung 21 (Fig. 1) bzw. der Dichtung 20 (Fig. 3).
Die Dichtung 21 weist einen axialen Vorsprung 24 auf, der sich nicht über den gesamten Umfang der Dichtung 21 erstreckt. Dieser Vorsprung 24 greift in eine entsprechende Ausnehmung in der unteren Platte 4 ein und sichert somit dagegen, dass sich die Dichtung 21 dreht.
Ein Federelement 25 belastet die Dichtung 21 mit einer kleinen Kraft in Richtung auf das Zahnrad 8. Ein O-Ring 26 umgibt die Dichtung 21 und sichert dagegen, dass Lackflüssigkeit aus dem Förderbereich 18 an der dem Zahnrad 8 abgewandten Seite der Dichtung 21 vorbeifliesst.
Die Dichtung 21 wirkt mit einem Einsatz 27 zusammen, der in der Stirnseite des Zahnrades 8 angeordnet ist. Dieser Einsatz 27 hat eine erhöhte Verschleissfestigkeit. Er kann beispielsweise durch eine Keramik oder ein Metall, insbesondere ein Hartmetall, gebildet sein. Es ist auch möglich, diesen Einsatz 27 mit einer DLC-Beschichtung zu versehen, d.h. einer Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff. Eine DLC-Beschichtung kann man auch direkt auf die Stirnseite des Zahnrades 8 aufbringen.
Wie man aus Fig. 3 erkennen kann, ist die Radialdichtung 26, die die Dichtung 20 gegenüber dem Gehäuse 2 abdichtet, totraumarm, d.h. mit einem geringen Totraum im Gehäuse 2 gehalten. Der Totraum wird praktisch nur dadurch bestimmt, dass der Steg, der die Radialdichtung 26 hält, nicht zu dünn sein darf, damit er nicht abbricht. Zwischen dem Förderbereich 18 und der Radialdichtung 26 verbleibt ein Einbauspalt 47, der so dimensioniert ist, dass eine Spülflüssigkeit, die den Förderbereich 18 durchströmt, auch den Einbauspalt 47 durchströmen kann, so dass Lackflüssigkeit, die bis hierher vorgedrungen ist, durch die Spülflüssigkeit abgefördert werden kann.
Wie man aus Fig. 3 erkennen kann, ist das Spannmittel 25 hier als Federpaket ausgebildet. Es spannt die Dichtung 20 axial gegen die Stirnseite des Zahnrades 8. Gleichzeitig kann das Spannmittel 25 so ausgebildet sein, dass es die Dichtung 20 radial nach aussen gegen das Gehäuse 2 verspannt. Dies lässt sich in einfacher Weise dadurch realisieren, dass das Federpaket 25 einen Aussendurchmesser aufweist, der geringfügig grösser ist als der Innendurchmesser der Dichtung 20.
Die Dichtung 21 ist als Gleitringdichtung ausgebildet. Auch die Dichtung 21 kann ein entsprechendes verschleissfestes Material aufweisen, insbesondere Metall, beispielsweise Hartmetall, eine Keramik oder einen Fluorkunststoff, bevorzugterweise Siliziumkarbid (SiC).
Wie oben erwähnt, ist das erste Zahnrad 8 mit einer Welle 10 im Gehäuse 2 gelagert. Das zweite Zahnrad 9 ist ebenfalls mit einer Welle 28 im Gehäuse gelagert. Die beiden Wellen 10, 28 sind drehbar, wobei die Welle 10 über einen Keil 29 drehfest mit dem ersten Zahnrad 8 verbunden ist.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist der radiale Abstand der Dichtungen 20-23 vom Förderbereich 18, 19 wesentlich geringer als der radiale Abstand zwischen den Dichtungen 20, 23 und den Wellen 10, 28. Die Entfernung bezieht sich genauer gesagt auf die der Lackflüssigkeit zugewandte Seite der Dichtungen 20-23, also den Punkt, bis zu dem Lackflüssigkeit vordringen kann. Es ist daher klar ersichtlich, dass die Bereiche an den Stirnseiten der Zahnräder 8, 9, die von Lackflüssigkeit verschmutzt werden können, relativ klein sind. Dementsprechend ist auch nur eine geringe Menge an Spülflüssigkeit erforderlich, wenn die Lackdosierpumpe 1 zwischen zwei Farben gereinigt werden muss.
Der radiale Abstand zwischen den Dichtungen 20-23 und den Förderbereichen 18, 19 sollte in jedem Fall maximal 1 mm betragen. Damit wird einerseits der Bereich an den Stirnseiten der Zahnräder 8, 9 eingehalten, der durch Lackflüssigkeit verschmutzt werden kann. Andererseits ist die Gefahr gering, dass die Dichtungen 20-23 sich abwechselnd einem Zahn und einer Zahnlücke gegenübersehen und dadurch verschleissen.
Zur Reinigung der Lackdosierpumpe wird eine Reinigungsflüssigkeit oder Spülflüssigkeit in ähnlicher Weise wie die Lackflüssigkeit durch den Zuflussanschluss 14 zugeführt und durch den Abflussanschluss 15 abgeführt. Diese Spülflüssigkeit dringt in die gleichen Bereiche vor, wie zuvor die Lackflüssigkeit, und nimmt dort befindliche Farbreste mit.
Zusätzlich ist noch eine Sperrölzufuhr 30 vorgesehen, die radial innerhalb der Dichtungen 20-23 mündet. Hierzu weist die Sperrölzufuhr einen Hauptkanal 31 auf, von dem Zweigkanäle 32, 33 abgehen, die wiederum Äste 34-37 haben, die radial in den Wellen 10, 28 verlaufen und etwa im Bereich der axialen Enden der Zahnräder 8, 9 in einen Bereich zwischen Welle 10 bzw. 28 und Zahnrad 8 bzw. 9 münden.
Die Welle 10 weist zusätzlich noch eine Wellendichtung 38 auf, die hauptsächlich dazu dient, das Sperröl am Austreten aus dem Gehäuse 2 zu hindern. Lackflüssigkeit wird bereits von den Dichtungen 20-23 in ausreichendem Masse davon abgehalten, aus dem Gehäuse 2 entkommen zu können.
Das Gehäuse 2 weist eine Montagefläche 39 auf, in der der Zuflussanschluss 14 mündet. Der Zufiussanschluss 14 ist, wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist, nicht in der gleichen Ebene wie die Achsen der Wellen 10, 28 angeordnet. Der Abflussanschluss 15 mündet ebenfalls in der Montagefläche, allerdings senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 versetzt. Die Welle 10 endet etwa in der Montageebene 39. Sie weist an diesem Ende ein Kupplungsprofil 40 auf.
Die Montagefläche 39 ist dafür vorgesehen, dass ein Versorgungsblock 41 am Gehäuse 2 montiert werden kann. Die Befestigung des Versorgungsblocks 41 am Gehäuse 2 erfolgt über nicht näher dargestellte Hilfsmittel, wie
Bolzen. Im Versorgungsblock 41 sind Leitungen 42 zum Zuflussanschluss 14 bzw. zum Abflussanschluss 15 angeordnet, die durch ein Ventil 43 verschlossen oder geöffnet werden können. Darüber hinaus ist im Versorgungsblock 41 eine Antriebswelle 44 vorgesehen, die mit einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor verbunden ist. Wenn der Versorgungsblock 41 am Gehäuse 2 montiert ist, dann kommt die Antriebswelle 44 in Eingriff mit der Welle 10, so dass das Zahnrad 8 angetrieben werden kann.
Der Versorgungsblock 41 weist einen die Antriebswelle 44 umgebenden Vorsprung 45 auf, der in eine entsprechende Ausnehmung 46 in der oberen Platte 3 eintritt, wenn der Versorgungsblock 41 am Gehäuse 2 montiert ist. Damit lässt sich einerseits eine Ausrichtung der Antriebswelle 44 zur Welle 10 erreichen. Andererseits wird die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Gehäuse 2 und Versorgungsblock 41 erhöht.
Wenn man also die Lackdosierpumpe 1 zerlegen will, indem man das Gehäuse 2 vom Versorgungsblock 41 entfernt, dann muss man lediglich die mechanische Verbindung zwischen dem Versorgungsblock 41 und dem Gehäuse 2 lösen und ist dann in der Lage, das Gehäuse 2 vom Versorgungsblock 41, der in der Regel ortsfest montiert ist, senkrecht zur Montagefläche 39 abzuziehen. Dabei wird sowohl die mechanische Antriebsverbindung zur Antriebswelle 44 als auch die Flüssigkeitsverbindung zu den Kanälen 42 gelöst.
In nicht näher dargestellter Weise kann natürlich auch die Sperrölzufuhr 30 durch den Versorgungsblock 41 verlaufen.
The invention relates to a paint metering pump having a housing in which a first gear and a second gear meshing with the first gear are arranged, wherein at least the first gear is mounted with a shaft in the housing, and with a first gear associated with the seal, wherein each gear has a formed by a toothing conveyor region, wherein the seal between the conveyor region and an end face portion of the gear is arranged.
A gear pump with the features of the preamble of claim 1 is known from DE 1 956 528 A. In order to seal off the region of the pump which is not intended to come into contact with the material to be conveyed, for example the shaft, opposite the delivery region, an elastic or resilient seal is provided on the end faces of the toothed wheels directly beneath the toothing. To accommodate the seal recesses are mounted either in the housing walls or in the end faces of the gears.
Paint dosing pumps that work with gears have proven themselves in painting technology. They are important aids for achieving a high quality and consistent paint application.
In many painting tasks, for example, when painting motor vehicle bodies, a color change is relatively often required. It is essential that a metered by the Lackdosierpumpe color is not contaminated by a previously used paint. For example, if a white paint is applied to a body, then even the smallest paint residues of a previously applied red paint are extremely disturbing.
The paint dosing pump is therefore cleaned between two colors. For this purpose, a rinsing liquid is passed through the pump in a similar manner as before the paint or dye liquid. The pump is operated so that the rinsing fluid can rinse out the remaining paint in the pump. However, this process requires a relatively large amount of time and relatively much flushing liquid.
From the prior art measures are known to minimize the area that comes in contact with the paint or color liquids, and rinse paint residues more effectively.
From WO 01/86150 Al a metering pump is known in which the first gear is mounted on one side with a shaft in the housing. The second gear is mounted freely in the housing and is guided by a wall surrounding the second gear. The shaft of the first gear is guided by a bush which is sealed radially with respect to the housing by means of an O-ring.
In DE 19 849 200 A1 a gear pump with seals is disclosed, wherein the seals between the end wall of the gears and the housing wall are arranged. Below the seals chambers are provided which can be pressurized. This pressure then counteracts the pressure of the liquid to be conveyed from the other side of the seal and thus prevents the penetration of the liquid into protected areas in addition to the seals.
From WO 98/25 029 A1 a motor pump unit is known, wherein the pump is designed as a gear pump. In order to protect the drive shaft of the gear from the pumped liquid, an annular groove is provided on the end face of the gear, which receives a sealing means which seals the end face of the gear to the housing wall. The sealant consists of an O-ring and an additional ring which is fixed relative to the O-ring and protects it from wear due to friction.
EP 1 164 293 A2 describes a rinsable gear pump. With the help of additional channels it is ensured that the rinsing agent flows through the bearing gaps of the drive shaft over the entire bearing width. Thus, an effective cleaning of the gear pump is ensured, so that no seal is necessary between the end face of the gears and the housing.
DE 2 606 172 C2 discloses a rotary piston machine for liquids. It has an externally toothed gear meshing with an internally toothed gear having one more tooth. The seal between the external gear and the housing wall is received in an annular groove and consists of an elastic sealing ring and a metallic sealing ring. This metallic sealing ring remains stationary relative to the elastic sealing ring, but gives a low friction with respect to the side wall.
The invention has for its object to make the use of the metering economically.
This object is achieved in a paint metering pump of the type mentioned above in that the seal is sealed with a radial seal in the housing.
One thus warrants, however, that paint liquid passes the seal, which in turn would cause fouling of parts that are to be kept clean in and of themselves. This radial seal can simply be designed as an O-ring because it only has to seal between two static parts, ie the housing and the mechanical seal. The areas where paint liquid can penetrate remain small because they are defined by the seal. The further outside the seal is arranged, the larger is a front side area on the end face of the gear, which can no longer be acted upon by coating liquid. The seal automatically keeps coating liquid away from the shaft, so that you can basically drive a reduced effort in the sealing of the shaft to the outside.
Of course, remain in the field of teeth still frontal surfaces of the gear, namely the end faces of the individual teeth. Paint can penetrate into these areas. However, this is not critical, because in these areas flushing liquid can also penetrate, in a manner that is comparable to the advance of the paint liquid. Accordingly, it is relatively easy to ensure that after rinsing with the rinsing liquid, the previous color has been sufficiently removed. With the lower area to be washed less detergent is needed. This saves costs. The rinsing time is shortened. Accordingly, the service life of the pump is extended.
The pump also typically has a longer service life, "because it reliably prevents paint fluid from getting into the bearing areas that support the shaft in the housing, all of which makes the operation of such a pump extremely economical.
Preferably, the toothing has a root circle, and a radial distance between the seal and the root circle is smaller than a radial distance between the seal and the shaft. Regardless of the diameter of the gears used is thus ensured that the area acted upon with liquid paint between the gear and the housing can be kept small.
Preferably, the radial distance between the root circle and the seal <= 1 mm. You will not necessarily place the seal on the root circle to minimize the risk of damage from passing tooth spaces. However, by providing a clearance of 1 mm or less, on the one hand, it is ensured that the risk of damaging the seal is small. On the other hand, it ensures that the pollutable area does not become too large.
Preferably, the seal is rotationally mounted in the housing. The seal thus remains stationary. It is not taken by the rotating gear. This keeps the wear small.
Preferably, the gear has a wear-resistant surface at least in the region of the seal. This wear-resistant surface can be applied to the gear. It can also be formed by an insert which cooperates with the seal. A wear-resistant surface increases the service life.
It is particularly preferred that the wear-resistant surface has a DLC coating. "DLC" stands for "Diamond Like Carbon", ie a diamond-like carbon coating. Such a coating has excellent sliding properties. It is particularly suitable for cooperating with the seal with low friction. It can also be provided that the entire gear is provided with a DLC coating.
Preferably, the seal is designed as a mechanical seal. Mechanical seals can be made of materials that are resistant to wear and corrosion and have good frictional properties.
It is particularly preferred that the mechanical seal has at least on its sealing surface a metal, in particular a hard metal, a ceramic or a fluoroplastic. Such materials have sufficient wear resistance and also ensure a sufficient seal. Preferably, silicon carbide (SiC) is used.
Preferably, the radial seal is arranged totraumarm in housing. In other words, the radial seal is arranged so that only a small space remains between the delivery region and the radial seal, which can be contaminated by coating liquid. Accordingly easy is the cleaning of this small dead space.
It is also advantageous if an installation gap remains between the radial seal and the delivery region, which can be flowed through by a flushing medium flowing through the delivery region. In the same way as paint liquid can penetrate to the radial seal, it is ensured that the rinsing liquid, which must be introduced anyway for cleaning the delivery area and the other areas of the dosing pump, can also penetrate as far as the radial seal in order to flush out the paint liquid there.
Preferably, the seal seals axially on the gear and in the housing radially in the direction of the conveying region. The main focus is on the axial seal against the gear. This ensures that the face of the gear can be kept free of paint liquid for the most part. The radial seal prevents only that this axial seal can be bypassed.
It is also advantageous if the seal is preloaded axially and radially with a tensioning device. With the clamping device can then adjust the sealing forces, so that the Vordingen paint liquid in areas where the paint liquid is not desirable, can be reliably avoided.
Preferably, a supply port of a protective medium opens radially within the seal. Such a protective medium may be a liquid, for example a protective oil. With the aid of the protective medium, it is possible to build up a pressure within the seal which corresponds to the pressure of the paint liquid outside the seal. This reliably prevents the penetration of paint liquid past the seal.
Preferably, both gears are each mounted with a shaft in the housing. This keeps the wear of the second gear small. Although there is an additional area, namely the bearing area of the shaft of the second gear, which could theoretically be contaminated. But if you also on the second gear provides a seal, then this risk is eliminated again.
Preferably, the gears are mounted axially on both sides in the housing. In other words, a shaft passes through each gear or the gears have stub axles on both sides. This has the advantage that virtually no bending forces are exerted on the bearing of the gears. The bilateral waves can be sealed reliably with the above seal.
Preferably, the housing has a mounting surface in which open a paint inlet port and a paint drain port and through which runs a drive train for the first gear, wherein on the mounting surface a supply block is applied. Even with reliable dosing pumps occasionally maintenance or replacement is required. If you now provide connections practically only in the mounting surface, then with the release of the housing from the supply block simultaneously the connection at inflow and outflow and the connection in the drive train is disconnected.
Additional measures for the production of lines or other connections are practically unnecessary. Thus, the metering pump is divided into two modules, namely once the supply block and on the other hand, the housing with the two gears, which form the actual pump. This makes maintenance much easier.
Preferably, the shaft of the first gear ends in the region of the mounting surface and has there a coupling profile. If the housing needs to be replaced, then the wave is practically not or only to a very limited extent on the mounting surface over. The housing thus remains very compact, which facilitates transport and reduces the risk of injury.
Preferably, the supply block has a projection surrounding the drive train, which engages in a recess in the mounting surface. This projection facilitates the assembly of the housing on the supply block. In addition, the area of the connection between the supply block and the housing, which is most exposed to a mechanical load, is designed so that it can easily absorb the load.
The invention will be described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Herein show:
<Tb> FIG. 1 <sep> a longitudinal section through a paint metering pump in a partially disassembled state,
<Tb> FIG. 2 <sep> a section II-II of Fig. 1und
<Tb> FIG. 3 <sep> an enlarged detail of FIG. 1
Fig. 1 shows a Lackdosierpumpe 1 in section and separated into two modules.
The paint metering pump 1 has a housing 2 which is formed from an upper plate 3, a lower plate 4 and an intermediate plate 5. As can be seen from Fig. 2, the intermediate plate 5 has two approximately circular recesses 6, 7, which partially overlap. In the first recess 6, a first gear 8 is arranged and in the second recess 7, a second gear 9 is arranged, which meshes with the first gear 8.
The operation of such a gear pump is as follows: The first gear 8 is driven via a shaft 10 in a direction 11, taking with it the second gear 9, which rotates in a direction 12 in the opposite direction of rotation. In an engagement region 13, the teeth of the two gears 8, 9 engage each other. When leaving the engagement region 13, a volume located between the teeth increases, so that a coating liquid can pass from an inflow port 14 into the interdental spaces. The lacquer liquid located in the interdental spaces is then taken along by the teeth of the two gears 6, 7 in the direction of movement. The interdental spaces are closed by the intermediate plate 5 after a short rotation time.
The liquid located in the interdental spaces is then displaced from the interdental spaces in the engagement region 13 and can be discharged through the outflow connection 15. The function of such a gear pump is known per se.
Instead of a gear pump with two externally toothed gears can be used in a corresponding manner, a gear pump with an externally toothed and an internally toothed gear, wherein the externally toothed gear has a smaller diameter than the internally toothed gear and both gears are arranged eccentrically to each other. In a gap area between the two gears then a sickle disc is arranged. Also, such a sickle pump is known per se and can be used in a similar manner here.
Each gear 8, 9 has teeth with tooth tips and interdental spaces with tooth roots. The tooth tips lie on each toothed wheel 8, 9 on a top circle 16. The tooth feet lie on each toothed wheel on a root circle 17. A conveying region 18, 19 (FIG. 1) is defined between the head circle 16 and the root circle 17.
As can be seen from Fig. 1, the two gears 8, 9 and the intermediate plate 5 practically the same thickness. The two gears 8, 9 thus abut on the upper plate 3 and on the lower plate 4, of course, a small game is available to allow a rotational movement of the two gears 8, 9 in the housing 2.
In order to prevent the penetration of paint liquid into the area between the two gears 8, 9 and the upper plate 3 and the lower plate 4, each gear 8, 9 has a seal 20-23 both on its upper side and on its underside , All seals 20-23 are basically the same. The explanation of these seals 20-23 therefore takes place using the example of the seal 21 (FIG. 1) or the seal 20 (FIG. 3).
The seal 21 has an axial projection 24 which does not extend over the entire circumference of the seal 21. This projection 24 engages in a corresponding recess in the lower plate 4, thus ensuring that the seal 21 rotates.
A spring element 25 loads the seal 21 with a small force in the direction of the gearwheel 8. An O-ring 26 surrounds the seal 21 and ensures that paint liquid from the conveying region 18 flows past the side of the seal 21 facing away from the gearwheel 8.
The seal 21 cooperates with an insert 27, which is arranged in the end face of the gear 8. This insert 27 has an increased wear resistance. It can be formed for example by a ceramic or a metal, in particular a hard metal. It is also possible to provide this insert 27 with a DLC coating, i. a coating of diamond-like carbon. A DLC coating can also be applied directly to the end face of the gear 8.
As can be seen from Fig. 3, the radial seal 26, which seals the seal 20 relative to the housing 2, dead space, i. held with a small dead space in the housing 2. The dead space is practically determined only by the fact that the web that holds the radial seal 26 may not be too thin so that it does not break off. Between the conveying region 18 and the radial seal 26 there remains an installation gap 47 which is dimensioned so that a rinsing liquid which flows through the conveying region 18 can also flow through the installation gap 47 so that coating liquid which has penetrated up to this point is carried away by the rinsing liquid can.
As can be seen from Fig. 3, the clamping means 25 is formed here as a spring assembly. It clamps the seal 20 axially against the end face of the gear 8. At the same time, the clamping means 25 may be formed so that it clamps the seal 20 radially outwardly against the housing 2. This can be realized in a simple manner in that the spring assembly 25 has an outer diameter which is slightly larger than the inner diameter of the seal 20th
The seal 21 is formed as a mechanical seal. Also, the seal 21 may comprise a corresponding wear-resistant material, in particular metal, for example hard metal, a ceramic or a fluoroplastic, preferably silicon carbide (SiC).
As mentioned above, the first gear 8 is mounted with a shaft 10 in the housing 2. The second gear 9 is also mounted with a shaft 28 in the housing. The two shafts 10, 28 are rotatable, wherein the shaft 10 is rotatably connected via a wedge 29 with the first gear 8.
As can be seen from Fig. 1, the radial distance of the seals 20-23 from the conveyor region 18, 19 is substantially less than the radial distance between the seals 20, 23 and the shafts 10, 28. The distance refers more precisely to the the coating liquid side facing the seals 20-23, so the point, can penetrate to the paint liquid. It is therefore clear that the areas at the end faces of the gears 8, 9, which can be contaminated by paint liquid, are relatively small. Accordingly, only a small amount of flushing liquid is required when the paint metering pump 1 has to be cleaned between two colors.
The radial distance between the seals 20-23 and the conveyor regions 18, 19 should be at most 1 mm in each case. Thus, on the one hand, the area at the end faces of the gears 8, 9 is maintained, which can be contaminated by paint liquid. On the other hand, there is little danger that the seals 20-23 alternately face and thereby wear a tooth and a tooth gap.
To clean the paint metering pump, a cleaning liquid or rinsing liquid is supplied in a manner similar to the paint liquid through the inflow connection 14 and discharged through the outflow connection 15. This rinsing liquid penetrates into the same areas as before the paint liquid, and takes away there with color residues.
In addition, a blocking oil supply 30 is provided, which opens radially within the seals 20-23. For this purpose, the blocking oil supply to a main channel 31, depart from the branch channels 32, 33, which in turn have branches 34-37, which extend radially in the shafts 10, 28 and approximately in the region of the axial ends of the gears 8, 9 in a range between Shaft 10 and 28 and gear 8 and 9 open.
The shaft 10 additionally has a shaft seal 38, which serves mainly to prevent the barrier oil from escaping from the housing 2. Lacquer liquid is already sufficiently prevented by the seals 20-23 from being able to escape from the housing 2.
The housing 2 has a mounting surface 39, in which the inflow port 14 opens. As can be seen from FIG. 2, the feed port 14 is not arranged in the same plane as the axes of the shafts 10, 28. The drain port 15 also opens into the mounting surface, but offset perpendicular to the plane of Fig. 1. The shaft 10 ends approximately in the mounting plane 39. It has a coupling profile 40 at this end.
The mounting surface 39 is provided so that a supply block 41 can be mounted on the housing 2. The attachment of the supply block 41 on the housing 2 via non-illustrated aids, such as
Bolt. In the supply block 41 lines 42 to the inflow port 14 and the discharge port 15 are arranged, which can be closed or opened by a valve 43. In addition, a drive shaft 44 is provided in the supply block 41, which is connected to a drive motor, not shown. When the supply block 41 is mounted on the housing 2, then the drive shaft 44 comes into engagement with the shaft 10, so that the gear 8 can be driven.
The supply block 41 has a drive shaft 44 surrounding projection 45 which enters into a corresponding recess 46 in the upper plate 3 when the supply block 41 is mounted on the housing 2. This allows on the one hand to achieve alignment of the drive shaft 44 to the shaft 10. On the other hand, the mechanical strength of the connection between the housing 2 and supply block 41 is increased.
So if you want to disassemble the paint metering pump 1 by removing the housing 2 from the supply block 41, then you have to solve only the mechanical connection between the supply block 41 and the housing 2 and is then able to the housing 2 from the supply block 41, the usually stationary mounted, deduct perpendicular to the mounting surface 39. In this case, both the mechanical drive connection to the drive shaft 44 and the fluid connection to the channels 42 are released.
In a manner not shown, of course, the blocking oil supply 30 can run through the supply block 41.