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Zahnradpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe mit
zwei zusammenwirkenden Zahnrädern und einem auf der Pumpensaugseite angeordneten,
mit bogenförmigen Flächen gegen die Umfänge der Zahnräder über mindestens eine Zahnteilung
anliegenden Block, der den Pumpeneinlaß enthält und Seitenplatten aufweist, die
sich entlang den Seitenflächen der Zahnräder bis über den Eingriff der Zahnräder
hinaus erstrecken und die Zahnräder in richtiger axialer Lage gegeneinander halten,
wobei der größere Umfangsbereich der Zahnräder frei liegt und von Flüssigkeit unter
Förderdruck berührt wird und ferner das antreibende Zahnrad drehfest auf einer Antriebswelle
befestigt ist.
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Pumpen dieser Art können zum Fördern von Gasen, Flüssigkeiten und
Suspensionen irgendwelcher Art, zum Beimischen vorbestimmter kleiner Mengen von
solchen Gasen und Flüssigkeiten zu einem Medium oder zum Zuführen von Gasen oder
Flüssigkeiten zu verschiedenen Anzeige- und Reguliergeräten sowie Meßinstrumenten
verwendet werden.
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Bei einer Zahnradpumpe der eingangs erwähnten Art brauchen bei Abnutzung
nur die relativ kurzen, die Zahnradumfänge berührenden Bogenflächen nachgearbeitet
zu werden. Die Leckverluste an den Zahnradumfängen bei einer solchen Pumpe werden
vertu nr dert, wenn der Block, beispielsweise durch eine Feder, elastisch nachgiebig
gegen die Zahnradumfänge gedrückt wird. Wenn aber auch das zweite, angetriebene
Zahnrad, wie es bei den meisten Zahnradpumpen der Fall ist, Wellenstummel bzw. Lagerzapfen
aufweist, mit denen es ebenso wie das antreibende Zahnrad radial unverrückbar in
äußeren Gehäusestirnwänden gelagert ist, so fehlt der Pumpe noch eine gewisse Geschmeidigkeit
der Abdichtung an den Zahnradumfängen infolge des starren Achsabstandes der Zahnräder,
die sich bei Abnutzung der letzteren bemerkbar machen kann.
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Noch stärker macht sich die Abnutzung der Zahnräder und/oder der diese
an einem bestimmten Bereich der Umfänge umgebenden Statorteile durch wachsende Leckverluste
und damit Leistungsabfall der Pumpe bemerkbar, wenn durch starre, d. h. radial unverrückbare
Lagerung der Zahnräder und durch starre Anordnung des im entsprechenden Bereich
diese umgebenden Blockes kein die Abnutzung ausgleichendes Näherrücken der Zahnräder
aneinander und an die Bogenwände des Blockes erfolgen kann. Dies ist bei einer bekannten
Zahnradpumpe der eingangs erwähnten Art der Fall, bei der aber der Block druckseitig
an den Zahnradumfängen anliegt und die Druckkammer der Pumpe enthält, von der aus
die Förderflüssigkeit (Öl) zu Spritzdüsen geleitet wird.
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Die Abnutzung der einzelnen Teile spielt im gemeinen dann eine erhebliche
Rolle, wenn Wasser oder wässerige Lösungen von Chemikalien gepumpt werden sollen.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Zahnradpumpe der eingangs erwähnten
Art noch weiter dahingehend zu verbessern, daß eine möglicherweise eintretende Abnutzung
unter keinen Umständen die Leistung der Pumpe beeinflußt.
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Gemäß der Erfindung weist das angetriebene Zahnrad in an sich bekannter
Weise keine Wellenstummel oder Lagerzapfen auf, es liegt viehmehr alg lose Scheibe
an der zugeordneten bogenförmigen Fläche des unterhalb der Räder angeordneten, elastisch-nachgiebig
gegen das Antriebszahnrad angepreßten Blockes an und ist bei der Drehung nur durch
die radialen Kräfte der auf seinen größeren Umfangsbereich einwirkenden Flüssigkeit
unter Förderdruck in seiner Arbeitslage am Block gehalten.
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Zweckmäßig ist das Antriebszahnrad hierbei axial verschiebbar auf
der Antriebswelle angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht,
daß das getriebene Zahnrad völlig lose liegt, jedoch infolge der besonderen elastisch-nachgiebigen
Anordnung des Blockes unterhalb der Zahnräder nicht nur während des Betriebes, sondern
auch im Ruhezustand durch die beim Pumpen entstehenden Kräfte und durch den elastischen
Anpreßdruck des Blockes in
seiner Arbeitslage gehalten wird. Hierbei
ergibt sich der Vorteil, daß die beiden zusammenwirkenden Zahnräder einer minimalen
Abnutzung ausgesetzt sind. Eine trotzdem noch auftretende, an sich unvermeidliche
geringe Abnutzung verursacht keine Änderung der Kapazität der Pumpe, da die drei
zusammenwirkenden Teile immer intim im Eingriff gehalten werden, weil zwei Teile,
das angetriebene Zahnrad und der Block, automatisch nachgestellt werden. Wenn das
getriebene Zahnrad axial verschieblich angeordnet ist, ist die Konstruktion nach
allen Richtungen hin ohne eine feste Führung eines der zusammenwirkenden Teile in
bezug auf die anderen federnd nachgiebig angeordnet, so daß sich die ganze Pumpe
selbsttätig in die gewünschte Arbeitsstellung einstellen kann.
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Bei Zahnradpumpen, die zur Förderung von flüssiger Kunstseide gedacht
sind, bei denen aber die Zahnräder von der Einlaßzone bis zur Auslaßzone, also über
den größeren Teil ihrer Umfänge und ebenso an den Zahnradseitenflächen dichtend
von unelastischen Gehäusewänden umgeben sind, war es schon bekannt, das angetriebene
Zahnrad als einfache planparallele verzahnte Scheibe, die weder Wellenstummel noch
eine Bohrung für einen feststehenden Lagerzapfen aufweist, auszubilden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine in einem Gefäß eingetauchte
Pumpe, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Pumpe.
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Mit 3 ist ein Gefäß bezeichnet, das an seinem Oberteil einen Auslaßstutzen
4 aufweist und ganz oder teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Eine
mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekuppelte Antriebswelle 5 durchdringt
eine Wand des Gefäßes und ist dort mit Hilfe einer Stopfbuchse abgedichtet. Das
in das Gefäß eindringende Wellenende trägt ein Zahnrad 6, das auf der Welle durch
eine Keilverbindung 7 drehfest, jedoch axial verschiebbar, angeordnet ist.
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Ein angetriebenes Zahnrad 8 wirkt mit dem treibenden Zahnrad 6 zusammen
und ist lose an seinem Platz gehalten, wobei es von einem Block 9 getragen wird,
der durch eine weiter unten beschriebene Einrichtung gehalten ist. Der Block hat
zwei bogenförmige Flächen 10 und 11, die entsprechend den Umfängen der Zahnräder
gekrümmt sind und voneinander durch ein ebenes Flächenstück 12 getrennt sind,
das im wesentlichen, parallel zu einer Ebene durch die Achsen der beiden Räder ist.
Wie bereits erwähnt, müssen sich die beiden bogenförmigen Flächen 10 und 11 entlang
von Kurvenbögen erstrecken, die mindestens gleich lang wie eine Zahnteilung sind,
doch sollte mindestens die Fläche 11, die mit dem losen Zahnrad
8 zusammenwirkt, vorzugsweise so dimensioniert sein, daß dieses Zahnrad
8 an seinem Platz gehalten wird, wenn die Pumpe nicht arbeitet. Zu diesem
Zweck erstreckt sich die Fläche 11 bis über eine zum Block 9 senkrechte und durch
die Drehachse des losen Rades 8 bestimmte Ebene hinaus.
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Der Block 9 hat fast genau die gleiche Breite wie die Zahnräder. Ein
zwischen den Rädern und dem Flächenteil 12 des Blockes gebildeter Raum
13 ist an den beiden Seitenflächen durch Seitenplatten-14 geschlossen, die
an den Seiten des Blockes befestigt sind und sich nach aufwärts etwas über eine
Ebene hinaus erstrecken, die die beiden Drehachsen der Räder miteinander verbindet.
Die Seitenplatten 14 sind aus einem elastischen Material, beispielsweise
Gummi, hergestellt, so daß sie sich gegen die Seitenflächen der Räder anlegen können.
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Der Block 9 weist einen den ganzen Block durchdringenden Kanal 15
auf, der bis zu dem Raum 13 reicht. Der Einlaß dieses Kanals ist mit einem Leitungsteilstück
16 verbunden, das in Längsrichtung des Blockes angeordnet ist. Das andere Teilstück
dieser Leitung ist nach oben rechtwinklig abgebogen und an einen elastischen Schlauch
17 angeschlossen, durch den das Fördermedium, z. B. Gas, von irgendeiner Gasquelle
zugeführt werden kann.
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Der Schlauch ist durch den Deckel des Gefäßes hindurchgeführt und
dort befestigt. Er hängt senkrecht nach unten, um so das mit ihm verbundene Ende
des Blockes zu tragen. Eine Stange 18 ist mit ihrem einen Ende am entgegengesetzten
Ende des Blockes befestigt, und ihr anderes Ende ist mit dem unteren Ende einer
schwachen Schraubenfeder 19 verbunden, die an einem Arm 20 befestigt ist,
der an der Innenseite des Gefäßes oberhalb der Stange 18 angebracht ist. Dadurch
hängt der Block ausschließlich am Schlauch 17 und der Feder 19 und wird dadurch
federnd gegen das auf der Welle 5 angeordnete Zahnrad angepreßt. Wie aus Fig. 2
hervorgeht, sind das am Block befestigte Teilstück der Leitung 16 und die Stange
18 vorzugsweise parallel zu einer Mittellinie des Blockes gerichtet, so daß sich
eine ausgeglichene Aufhängung des Blockes ergibt. Es ist selbstverständlich ohne
weiteres möglich, beide Enden des Blockes an Federn aufzuhängen, oder es können
Druckfedern am Boden des Gefäßes angebracht sein, die den Block von unten her tragen.
In. beiden Fällen kann der Schlauch lose, beis2Lelsweise in Form einer Wendel, nach
unten hängen.
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Wenn beim Anfahren der Pumpe sich die Zahnräder in der durch die Pfeile
in Fig. 1 angedeuteten Richtung drehen, so drückt das treibende Zahnrad 6 das lose
Zahnrad 8 nach unten gegen die Trägerblockfläche 11. Bei seiner Anlage gegen diese
Fläche versucht das Zahnrad 8 den Block gemäß Fig. 1 nach rechts zu bewegen. Da
jedoch das angetriebene Zahnrad 6 auf den Block eine gleich große Kraft in entgegengesetzter
Richtung ausübt, bleibt der Block stationär, und statt dessen wird das lose Zahnrad
versuchen, eine rollende Bewegung gemäß Fig. 1 nach links durchzuführen. Hieraus
folgt, daß die Resultante der beiden auf das Zahnrad 8 wirkenden Kräfte in einer
Richtung wirkt, die sich durch die Mitte dieses Rades schräg nach unten links gemäß
Fig. 1 erstreckt.
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Sobald die Drehung begonnen hat, ergibt sich ein Druckunterschied
zwischen dem Raum 13 an der Saugseite der Pumpe und dem umgebenden Gefäß 3, wodurch
die elastischen Seitenteile 14 gegen die Seitenflächen der Zahnräder angepreßt
werden, um so eine vollkommene Abdichtung zu erzielen. Die Seitenteile tragen auch
zur Führung des losen Zahnrades 8 in Querrichtung bei. Ferner kann die Saugleitung
15, 16,17 oder der Auslaß 4 des Gefäßes einen verengten, in der Zeichnung nicht
dargestellten Durchgang aufweisen, um einen größeren Druckunterschied zwischen der
Saugseite und der Druckseite der Pumpe zu erzielen. Ein verengter Durchgang auf
der Saugseite verursacht einen niedrigeren Druck im Raum 13, während ein
verengter Durchgang im Auslaß 4 einen Überdruck im Gefäß ergibt. Ein solcher
erhöhter Druckunterschied ergibt dann eine wirksamere und dichtere Abdichtung zwischen
den Seitenteilen und den Stirnflächen der Räder, und außerdem wird dadurch das lose
Zahnrad 8 gegen das Antriebszahnrad
6 und die tragende Fläche
11 des Blockes durch eine Kraft angepreßt, die im wesentlichen in der gleichen
Richtung wie die obenerwähnte, resultierende Kraft wirkt. Da das Zahnrad
8 keinen Kräften, in entgegengesetzter Richtung unterworfen wird, bleibt
es während der Drehung an seinem Platz und versucht sich nicht irgendwie zu bewegen.
Der Druck des Zahnrades 8 gegen die mit ihm zusammenwirkenden Pumpenelemente ist
unerheblich, und hierdurch wird die Abnutzung vermindert. Vor allen Dingen erzeugt
eine gegebenenfalls auftretende Abnutzung der Zähne irgendeines Zahnrades kein erhöhtes
Spiel, das die Leistung der Pumpe ändern würde. Das lose Zahnrad stellt sich automatisch
auf seine Stellung relativ zum Antriebsrad ein.
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Es ist zweckmäßig, den Block aus einem Material herzustellen, das
etwas weicher als das Material der Zahnräder ist, so daß der Hauptteil der Abnutzung
an den bogenförmigen Oberflächen des Blockes auftritt. Eine solche Abnutzung ist
jedoch ohne einen nennenswerten Einfluß, da der Block ständig federnd gegen die
Zähne der Zahnräder gepreßt wird.
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Wie bereits erwähnt, ist das auf der Antriebswelle 5
angeordnete
Zahnrad 6 in axialer Richtung beweglich. Damit ist die Konstruktion nach allen Richtungen
ohne eine feste Führung eines der zusammenwirkenden Teile in bezug auf die anderen
federnd nachgiebig angeordnet. Damit kann sich die ganze Pumpe selbsttätig in die
gewünschte Arbeitsstellung einstellen.