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Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Fördern von abrasiven Fluiden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Für das Aufbringen von reaktiven bzw. scherempfindlichen Produkten, wie Karosseriekleber, werden gegenwärtig Kolbenpumpen verwendet.
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Die Kolbenpumpen sind für diese reaktiven Produkte gut geeignet, aber sind technisch aufwändig und teuer.
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Vorteil einer Kolbenpumpe ist, dass störende Ablagerungen und Anhaftungen im Inneren der Pumpe einfach zu beseitigen sind.
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Es sind Außenzahnradpumpen bekannt, die aber nicht zum Fördern von abrasiven Fluiden geeignet sind, aber eine dosierte Förderung erlauben.
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DE102017127916A betrifft eine Außenzahnradpumpe 1 mit einem Gehäuse 2, zwei gegensinnig angetriebenen, außenverzahnten sowie in einem Aufnahmeraum 3 des Gehäuses 2 angeordneten Pumpenrädern 4a, 4b zum Gebrauch als Hochdruckpumpe, wie als Betätigungsorgan zur Betätigung einer Kupplung und/oder zum Beliefern eines Gangaktors mit Druck, vorzugsweise in einem Direktschaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
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EP2657525B1 beschreibt eine Außenzahnradpumpe oder Außenzahnradmotor, mit einem Gehäuse 31; 40; 41, in dessen Innenraum 11 wenigstens zwei Zahnräder 12; 13 angeordnet sind, die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei eine Dichtung 60 die Form der Ziffer „3“ aufweist, wobei deren bogenförmige Abschnitte die Drehachsen der zugeordneten Zahnräder 12; 13 umgeben, wobei die Dichtung 60 zwei Druckfelder voneinander abgrenzt.
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US4265602A beschreibt eine Zahnradpumpe mit Niederdruckwellenschmierung, die ein Paar kämmender Flügelräder aufweist, die wird durch Lager wie Buchsen oder Rollenlager getragen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstig und anhaftungsunempfindliche Dosierpumpe bereitzustellen, die das Auftragen eines scherempfindlichen und auch reaktiven Produktes auch langfristig erlaubt und dosiert fördern kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit einer Dosierpumpe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Nach einem Aspekt wird eine Dosierpumpe zum Fördern von abrasiven Fluiden breitgestellt, die ein erstes Zahnrad und zweites Zahnräder aufweist, die in einer Förderkammer kämmend miteinander angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad auf einer antreibbaren Antriebswelle und das zweite Zahnrad auf einer Lagerachse angeordnet ist, wobei die Antriebswelle ein Wellenlager und die Lagerachse ein Achslager aufweist, wobei, dass das Wellenlager der Antriebswelle und/oder das Achslager der Lagerachse zu der Förderkammer hin fluiddicht abgedichtet sind/ist.
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Ein fluiddichtes Abdichten der Achslager und der Wellenlager verhindert, dass das zu fördernde Fluid in die Lager eindringen kann. Außerdem wird verhindert, dass das Fluid aus der Förderkammer an nicht vorgesehener Stelle austritt.
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Unter einem Fluid ist hier ist hier zusammenfassend ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Plasma zu verstehen. Je nach zu förderndem Medium ist die Abdichtung passend angepasst.
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Unter einem abrasiven Fluid ist zum Beispiel auch ein abrasives, scherempfindliches und/oder reaktives Fluid zu verstehen.
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Ein reaktive Fluid ist beispielsweise Klebstoff, wie beispielsweise Epoxy-Klebstoff, PU-Klebstoff oder andere fluide Klebstoffe. Ein abrasives Fluid kann eine Dichtmasse, wie beispielsweise eine Fugendichtmassen oder ein PVC-Dichtstoff sein.
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Ein scherempfindliches Fluid kann beispielsweise ein Öl sein, dessen Scherspannung bei einem laminaren Fließvorgang proportional zur Schergeschwindigkeit ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Dosierpumpen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe ist die Förderkammer in einer Förderplatte ausgebildet, die einen ersten Strömungskanal und einen zweiten Strömungskanal definiert, die in fluider Kommunikation mit der Förderkammer stehen und an einem Übergang des Strömungskanals und der Förderkammer und/oder an einem Umfangsrand der Förderkammer eine Verrundung aufweist, die strömungsgünstig ausgebildet ist.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Bauteile und Bereiche der Dosierpumpe, die in Förderrichtung des Fluids angeordnet sind, so ausgebildet sind, dass es zu keiner Ablagerung oder Strömungsverlangsamung kommen kann, da sich insbesondere bei gefüllten Fluiden, wie Dichtmasse, die Füllmaterialien dort ablagern können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Dosierpumpe ist die Förderplatte an einer Gehäuseplatte angeordnet, in der eine Achslagerausnehmung und eine Wellenlagerausnehmung ausgebildet und hin zu der Förderkammer mit einem Dichtkörper abgedichtet sind.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ausnehmungen der Lager in der Gehäuseplatte sind. So kann die Förderkammer besonders strömungsgünstig ausgebildet werden. Der Dichtkörper dichtet die Achslagerung und die Wellenlagerung zur Seite der Förderkammer in der Gehäuseplatten ab.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe sind die Förderplatte und/oder die Gehäuseplatte wenigstens abschnittweise mit einer Verschleißwiderstandschicht ausgebildet.
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Dies ist besonders vorteilhaft, wenn mit der Dosierpumpe ein abrasives Fluid gefördert werden voll.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Dosierpumpe weist die Verschleißwiderstandschicht eine Kohlenstoffschicht auf, die eine Plasmapolymerschichte, amorphe Kohlenstoffschichte, CVD-Diamantschicht und/oder Graphitschicht bildet.
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Je nach der Wirkung des abrasiven Verschleißes durch das abrasive Fluids wird eine passende Kohlenstoffschicht gewählt.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe weisen die Antriebswelle und/oder die Lagerwelle einen Vollquerschnitt, der wenigstens abschnittsweise einstückig aus einem Vollmaterial ausgebildet ist, und/oder einen Hohlquerschnitt auf, der eine Druckkammer ausbildet, die mit einer druckbeaufschlagten Füllung befüllbar ist.
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Die Druckkammer kann in der Antriebswelle bzw. der Lagerachse durch Bohren eines Vollquerschnittes erfolgen, bis die Wandstärke mittels eines mit Druckeingebrachten Fluides an den für die Lager und Zahnrädern vorgesehen Position wie ein Presssitz wirkt.
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Zum Befestigen der Wellenlager bzw. der Achslager hat sich als vorteilhaft eine mittels Fluid mit Druck befüllte Lagerachse bzw. Antriebswelle gezeigt. Damit wird die Montage und Demontage, der auf der jeweiligen Welle montierten Zahnräder und Lager, vereinfacht und ein Totraum wird vermieden.
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In einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe sind die Achslager, die Wellenlager, die Zahnräder und/oder Antriebswelle mittels Presssitz, Kegelspannsatz, Klemmringe, Sperrklingen, und/oder der druckbeaufschlagter Druckkammer befestigt sind.
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Nach einer Ausgestaltung der Dosierpumpe weist das Wellenlager Lagerachse und/oder das Achslager Lagerachse ein Gleitlager, ein Wälzlager, ein Kugellager und/oder ein Radiallager auf.
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Das Lager kann ein beiden Positionen der Antriebswelle und der Lagerachse der gleiche Lagertyp oder unterschiedlich Lagertyp sein. Nach einer Ausgestaltung kann auch nur ein Lager und/oder eine Hülse in der Gehäuseplatte vorgesehen sein.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe die Förderplatte Lagerachse zwischen der einen Gehäuseplatte Lagerachse und einer anderen Gehäuseplatte Lagerachse angeordnet, wobei die Gehäuseplatte hin zur Förderkammer Lagerachse mittels des Dichtkörper Lagerachse abgedichtet ist.
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Die zweite Gehäuseplatte kann nicht erforderlich sein, wenn die Förderkammer der Förderplatte einerseits von der Gehäuseplatte und andererseits von einer Wandung der Förderplatte ausgebildet und geschlossen wird, die ansonsten von der zweiten Gehäuseplatte geschlossen wird.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Dosierpumpe weist der Dichtkörper einen Delta-Ring, einen O-Ring, eine dynamische Dichtung und/oder eine aufblasbare Dichtung aufweist
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Als Dichtkörper kann auch ein Dichtschaum vorgesehen werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, aus denen sich weitere Vorteile und Ausführungsformen der Dosierpumpe ergeben.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Querschnittsinnenansicht durch ein Ausführungsbeispiel der Dosierpumpe,
- 2 eine schematische Querschnittsinnenansicht durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Dosierpumpe; und
- 3 eine schematische Perspektivansicht auf einer Förderkammer einer Förderplatte mit einer Gehäuseplatte der in 1 und 2 gezeigten Dosierpumpe.
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In den schematischen Querschnittinnenansichten von 1 und 2 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe 1 gezeigt. Der Schnitt ist quer zur Fluidförderrichtung durch eine Förderplatte 10. Die Fluidförderrichtung verläuft entlang eines ersten Strömungskanals 11 und eines zweiten Strömungskanals 12, was in 3 gezeigt ist.
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In 1 und 2 ist eine Dosierpumpe 1 zum Fördern von abrasiven Fluiden gezeigt. Die Dosierpumpe 1 weist ein erstes Zahnrad 2 und zweites Zahnräder 3 auf, die in einer Förderkammer 4 kämmend miteinander angeordnet sind.
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Die Förderkammer 4 ist in einer Perspektivansicht in 3 ohne die beiden Zahnräder 2, 3 dargestellt.
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Wie der 1 und 2 entnommen werden kann, ist das erste Zahnrad 2 auf einer antreibbaren Antriebswelle 5 und das zweite Zahnrad 3 auf einer Lagerachse 6 angeordnet. Die Antriebswelle 5 weist ein Wellenlager 7 und die Lagerachse 6 weist ein Achslager 9 auf.
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Das Wellenlager 7 und das Achslager 9 können ein Gleitlager, ein Wälzlager, ein Kugellager und/oder ein Radiallager aufweist. Bevorzugt sind das Achslager und das Wellenlager ein Walzlager 90. Das Achslager 9 und das Wellenlager 7 können unterschiedliche Lager aufweisen.
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Zum Schutz des Wellenlagers 7 der Antriebswelle 5 und des Achslager 9 der Lagerachse 6 sind beide zu der Förderkammer 4 hin fluiddicht abgedichtet.
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Außerdem kann der 1 und 2 entnommen, dass die Förderplatte 4 an einer ersten Gehäuseplatte 13 angeordnet ist, in der eine Achslagerausnehmung 17 und eine Wellenlagerausnehmung 18 ausgebildet sind. Die Achslagerausnehmung 17 und eine Wellenlagerausnehmung 18 sind hin zu der Förderkammer mit einem Dichtkörper 19 so abgedichtet, dass das zugehörige Achslager 9 und Wellenlager 7 gegen das abrasive Fluid abgedichtet sind.
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Der jeweilige Dichtkörper 9 ist in eine ringförmigen Dichtraum angeordnet. Der Dichtkörper 9 in den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen ein O-Ring 190.
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Der Dichtkörper 9 kann auch eine dynamische Dichtung und/oder eine aufblasbare Dichtung aufweisen, die nicht dargestellt sind.
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In den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen der Dosierpumpe 1 ist die die Förderplatte 10 zwischen der einen ersten Gehäuseplatte 13 und einer zweiten anderen Gehäuseplatte 14 angeordnet ist. Die ersten und weite Gehäuseplatten sind hin zur Förderkammer 4 mittels Dichtkörper 19 abgedichtet.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Gehäuseplatten im Wesentlichen gleich ausgebildet. In nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Dosierpumpe unterschiedliche sein, was auch unterschiedliche Lager und Dichtkörper erlaubt.
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Das in 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Dosierpumpe unterscheidet sich im Wesentlichen durch die gezeigten Antriebswelle 5 und Lagerachse und die endseitige Dichtung bzw. Lagerung derselben.
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Wie in 1 gezeigt, haben die Antriebswelle 5 und die Lagerachse 6 einen Vollquerschnitt 100, der einstückig aus einem Vollmaterial ausgebildet ist.
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Der Vollquerschnitt der Antriebswelle 5 und die Lagerachse 6 erlaubt, dass die Achslager 9, die Wellenlager 7, Antriebswelle 5 mittels Presssitz, Kegelspannsatz 22, Klemmringe 23 oder, Sperrklingen befestigbar sind. Die Klemmringe 23 zum drehfesten Befestigen der beiden Zahnräder 2, 3 sind in ringförmigen Klemmringausnehmungen 24 montiert.
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Wie der 1 entnommen werden kann, ist die Antriebswelle 5 und die Lagerachse 6 einerseits zur Förderkammer 4 mit Dichtkörpern abgedichtet und anderseits an der Außenfläche der Gehäuseplatten 13, 14 mit einem Kegelspannsatz 22 befestigt. Die Kegelspannsätze 22 erlauben eine leichter Montage und Demontage der Antriebswelle 5 und der Lagerachse 6.
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Die Antriebswelle 5 weist in beiden Ausführungsbeispielen eine aus der Dosierpumpe 1 hervorstehenden Antriebsabschnitt 200 auf, an den eine Antrieb. Montierbar ist. Der Antrieb kann beispielsweise ein Elektroantrieb sein.
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Wie der 2 entnommen werden kann, ragt die Lagerachse 6 kaum aus beiden Seiten der Dosierpumpe 1, aber mit im Wesentlichen gleichen Abstand, hervor.
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Nach dem Ausführungsbeispiel der Dosierpumpe von 2 weist die Antriebswelle und die Lagerachse 6 einen Hohlquerschnitt 101 auf, der eine Druckkammer 21 ausbildet.
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Die Druckkammer 21 ist mit einer druckbeaufschlagten Füllung befüllbar, wie einem Fluid. Verschlossen wird die Druckkammer mit einem Schraubverschluss 201. Mit der Druckkammer 21 kann für die Lager 9 und Zahnräder die Wirkung eines Presssizes erzeugt werden, was wiederum die Montage und Demontage der Dosierpumpe erleichtert.
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Ferner sind anstelle der Kegelspannsätze zweite Dichtkörper 192 vorgesehen.
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Wie der 3 entnommen werden kann, ist in der Förderkammer 4 in der Förderplatte 10 ausgebildet ist, die den ersten Strömungskanal 11 und den zweiten Strömungskanal 12 definiert.
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Der ersten Strömungskanal 11 und den zweiten Strömungskanal 12 stehen in fluider Kommunikation mit der Förderkammer 4.
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An einem Übergang 14 des Strömungskanals 11, 12 und der Förderkammer 4 und an einem Umfangsrand 17 der Förderkammer ist eine Verrundung 18 aufweist, die strömungsgünstig ausgebildet ist., damit sich kein zu fördernden Fluid ablagern kann.
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Wie der 3 außerdem entnommen werden kann, die Förderplatte 4 und/oder die Gehäuseplatte 13 wenigstens abschnittweise mit einer Verschleißwiderstandschicht 20 ausgebildet sind.
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Die Verschleißwiderstandschicht 20 weist eine Kohlenstoffschicht auf, die eine Plasmapolymerschichte, amorphe Kohlenstoffschichte, CVD-Diamantschicht und/oder Graphitschicht bildet und mit geeigneten Verfahren aufgebracht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dosierpumpe
- 2
- Erstes Zahnrad
- 3
- Zweites Zahnrad
- 4
- Förderkammer
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Lagerachse
- 7
- Wellenlager
- 8
- Antriebslager
- 9
- Achslager
- 10
- Förderplatte
- 11
- Erster Strömungskanal
- 12
- Zweiter Strömungskanal
- 13
- Gehäuseplatte
- 14
- Übergang
- 15
- Umfangsrand
- 16
- Verrundung
- 17
- Achslagerausnehmung
- 18
- Wellenlagerausnehmung
- 19
- Erster Dichtkörper
- 20
- Verschleißwiderstandschicht
- 21
- Druckkammer
- 22
- Kegelspannsatz
- 23
- Klemmring
- 24
- Klemmringausnehmung
- 90
- Wälzlager
- 100
- Vollquerschnitt
- 101
- Hohlquerschnitt
- 190
- O-Dichtring
- 191
- Dichtraum
- 192
- zweiter Dichtkörper
- 200
- Antriebsabschnitt
- 201
- Schraubverschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017127916 A [0006]
- EP 2657525 B1 [0007]
- US 4265602 A [0008]
