DE202009001525U1

DE202009001525U1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE202009001525U1
Application number: DE202009001525U
Authority: DE
Original assignee: Inatec GmbH
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2019-02-07
Also published as: PL2216550T3; EP2216550B1; EP2216550A3; ES2688647T3; EP2216550A2

Abstract

Zahnradpumpe
– mit mindestens zwei im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern (16A, 16B), die mit ihren Flachseiten an ersten und zweiten Gehäusedeckeln 14A, 14B der Zahnradpumpe anliegen,
– mit Wellenzapfen, die zumindest mit dem Antriebszahnrad (16A) drehfest verbunden sind und beidseitig des Antriebszahnrades (16A) in dem ersten bzw. zweiten Gehäusedeckel (14A, 14B) drehgelagert sind,
– mit einem durch den ersten Gehäusedeckel (14A) nach außen geführten Antriebsdrehzapfen (18A) und
– mit einer den Antriebsdrehzapfen (18A) gegenüber dem von ihm durchdrungenen Gehäusedeckel (14A) abdichtenden und das Austreten von zu pumpendem Fluid verhindernden Wellendichtung,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wellendichtung (26) auf der den Pumpenzahnrädern (16A, 16B) zugewandten Innenseite des von dem Antriebsdrehzapfen (18A) durchdrungenen Gehäusedeckels (14A) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Demnach ist eine Zahnradpumpe vorgesehen mit mindestens zwei im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, die mit ihren Flachseiten direkt oder indirekt an Gehäusedeckeln der Zahnradpumpe anliegen. Zumindest ein Antriebszahnrad ist mit Wellenzapfen versehen und drehfest damit verbunden, wobei die Wellenzapfen beidseitig des mindestens einen Antriebszahnrades angeordnet und in dem jeweils benachbarten Gehäusedeckel drehgelagert sind. Einer der Wellenzapfen des Antriebszahnrades ist verlängert und als Antriebsdrehzapfen durch den benachbarten Gehäusedeckel nach außen geführt. Um das Austreten von zu pumpendem Fluid zu verhindern, ist eine Wellendichtung für den Antriebsdrehzapfen vorgesehen. Dieser wirkt abdichtend zwischen dem Antriebsdrehzapfen und dem von ihm durchdrungenen Gehäusedeckel.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Zahnradpumpen der vorbeschriebenen Art sind in ihrem Grundprinzip seit Jahrzehnten bekannt und werden unter anderem zum Antreiben hydraulischer Systeme in der Fahrzeugtechnik eingesetzt, wo ein hoher Wirkungsgrad bei einfacher und kostengünstiger Herstellung sowie das Erzeugen hoher Drücke im Vordergrund stehen. Der Aufbau und das Wirkungsprinzip einer Zahnradpumpe ist besonders anschaulich in der DE 24 11 492 C2 beschrieben. Die Pumpe ist aus drei plattenförmigen Gehäuseteilen aufgebaut, weshalb solche Pumpen auch als „Plattenpumpen” bezeichnet werden. Von den sandwichartig zusammengesetzten Platten nimmt die mittlere die Pumpenkammer mit dem in diesem Fall zwei Pumpenzahnrädern auf (Pumpenplatte). Beidseitig der Pumpenplatte liegen an ihr dichtend Gehäusedeckel an, die den Pumpenraum in Axialrichtung verschließen (erste und zweite Deckelplatte). In den gegenüberliegenden Deckelplatten befinden sich miteinander fluchtend angeordnete Bohrungen zur Aufnahme von Wellenzapfen, die beidseitig zumindest das Antriebszahnrad axial überstehen und mit diesem drehfest verbunden sind. Die die Wellenzapfen aufnehmenden Bohrungen in den Deckelplatten weisen ein geringes Übermaß gegenüber dem Zapfendurchmesser auf, so dass bei geringem Spaltmaß ein gewisses radiales Lagerspiel zwischen den Drehzapfen und den Gehäusedeckeln verbleibt. Zur Gehäuseaußenseite hin sind drei der Lagerbohrungen durch je einen Deckel dichtend verschlossen. Die zu pumpende Flüssigkeit, die in den Lagerspalt eintritt und diesen dadurch schmiert, kann also nicht nach außerhalb der Pumpe austreten. Damit auch seitens des Antriebsdrehzapfens, der durch den Gehäusedeckel nach außerhalb des Pumpengehäuses geführt ist, keine zu pumpende Flüssigkeit austreten kann, besitzt der Gehäusedeckel an dieser Stelle eine Stopfbuchse oder dergleichen zur Aufnahme einer Wellendichtung. Auch der Antriebsdrehzapfen bleibt daher mit Flüssigkeit geschmiert Eine solche Wellendichtung ist zwar in der DE 24 11 492 C2 , da an sich bekannt, als solche nicht dargestellt, sondern nur ihr Aufnahmeraum. Solche Wellendichtungen waren, z. B. schon aus der DE 81 01 898 U1 an Plattenpumpen bekannt. Auf diese Weise sind alle vier Wellenzapfen der Pumpenzahnräder hydraulisch durch die zu pumpende Flüssigkeit gelagert und gegen Verschleiß geschützt, wobei aufgrund des sich mit den Pumpenzahnrädern mitdrehenden Wellenzapfens ein sich ständig austauschender Oberflächenfilm von der zu pumpenden Flüssigkeit auf den Radialflächen der Wellenzapfen befindet.
Derartige Pumpen können an sich auch für problematische Pumpflüssigkeiten, wie Klebstoffe verwendet werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass, insbesondere reaktive, Klebstoffe wie z. B. PUR-Klebstoffe zu einem schnellen Altern der Wellendichtung führen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Davon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde bei einer gattungsgemäßen Pumpe die Lebensdauer der Wellendichtung für den Antriebsdrehzapfen zu verlängern, so dass eine weitgehende Wartungsarmut auch für problematische zu pumpende Fluide erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Demnach ist vorgesehen, dass die Wellendichtung auf der den Zahnrädern zugewandten Innenseite des von dem Antriebszapfen durchdrungenen Gehäusedeckels angeordnet ist. Diese Anordnung erfolgt in der Regel in einer zahnradseitigen Gehäusedeckel-Aussparung.
Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass verkürzte Lebensdauern der Wellendichtung auch beim Pumpen problematischer Pumpflüssigkeiten nicht mehr auftreten, wenn die Wellendichtung von der Außenseite des betroffenen Gehäusedeckels auf dessen Innenseite verlagert wird. Z. B. treten störende Kristallbildungen, wie sie bei außenliegenden Wellendichtungen beobachtet wurden, bei der Erfindung nicht mehr auf.
Wenn die Radiallagerung des Antriebsdrehzapfens wegen nunmehr fehlender Schmierung des Passspaltes zum Gehäusedeckel unzureichend ist, kann eine weitere Verbesserung, die sich auch auf die Haltbarkeit der Wellendichtung auswirkt, dadurch erreicht werden, dass anstelle des Passspaltes zwischen dem Drehantriebszapfen und dem betreffenden Gehäusedeckel eine Lagerbuchse eingesetzt wird, welche die radialen Lagerkräfte aufnimmt und für eine gute reibungsarme Lagerung sorgt und die innen liegende Wellendichtung besser vor radialen Belastungen schützt. Bei der Lagerbuchse kann es sich um unterschiedliche Mittel zu Drehlagerung, wie Gleitlager oder Drehlager, handeln.
Alternativ zu einer solchen Lagerbuchse ist es auch möglich, den außerhalb des betroffenen Gehäusedeckels liegenden Teil des Antriebsdrehzapfens mit einem Vorgelege in Gestalt einer antriebsseitig drehgedichteten Kammer zu versehen. Diese kann bei Bedarf mit einem Fluid zur Schmierung befüllt werden. Trockenlaufprobleme im Passspalt zwischen dem Antriebsdrehzapfen und dem zugehörigen Gehäusedeckel können dadurch völlig ausgeschlossen werden. Unter Umständen wird auch die Lagerung des Antriebsdrehzapfens verbessert.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Zahnradpumpe dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der Zeichnung zeigen
1 eine Zahnradpumpe in einer ersten Ausführungsform in Seitenansicht, zum teil aufgebrochen;
2A eine zweite Ausführungsform einer Zahnradpumpe in der gleichen Darstellungsart mit einem Vorgelege sowie
2B von der zweiten Ausführungsform eine andere Bauart in Axialschnittansicht.
DETAILLIERTE FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 und 2A/B insgesamt mit 10 bezeichnete Zahnradpumpe ist als Plattenpumpe ausgebildet, bei der beidseitig einer Pumpenplatte 12 erste und zweite plattenförmige Gehäusedeckel 14A, 14B dichtend an die Pumpenplatte 12 angelegt sind. Zwei im Außeneingriff kämmende Pumpenzahnräder 16A, 16B sind in an sich bekannten und einander überschneidenden zylindrischen Durchbrechungen der Pumpenplatte 12 angeordnet. Das antriebsseitige Pumpenzahnrad 16A ist drehfest mit einer Antriebswelle 18 verbunden. Diese weist (in der Zeichnung links) antriebsseitig einen den Gehäusedeckel 14A nach außen überragenden Antriebsdrehzapfen 18A auf. Auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite des Pumpenzahnrades 16A weist die Antriebswelle einen Wellenzapfen 18B auf, der in einer damit fluchtenden Passbohrung 32A des zweiten (hinteren) Gehäusedeckels 14B mit geringem radialen Spaltmaß drehgelagert ist. Diese Bohrung kann als Sackbohrung ausgeführt sein oder anderweitig stirnendseitig gegenüber dem Pumpenraum gedichtet sein.
Das mit dem ersten Pumpenzahnrad 16A kämmende zweite Pumpenzahnrad 16B kann in an sich beliebiger Weise radial und axial gelagert sein. Der Eintritt des Pumpfluids erfolgt z. B. über eine seitliche Eintrittsöffnung 20 der Pumpenplatte 2 etwa im Kontaktbereich der beiden Pumpenzahnräder. Die Austrittsöffnung liegt in der Regel diametral gegenüberliegend zur Eintrittsöffnung 20. Die antriebsseitige Drehlagerung der Antriebswelle 18 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 über eine Lagerbuchse 22, die auf der von der Pumpenplatte 12 gegenüberliegenden Seite in den ersten (vorderen) Gehäusedeckel 14B eingelassen ist. Hierbei kann es sich zum Beispiel um ein selbstschmierendes Gleitlager oder um ein Wälzlager handeln.
Nach den Ausführungsbeispielen befindet sich auf der der Pumpenplatte 12 zugewandten Seite des ersten (vorderen) Gehäusedeckels 14A eine Gehäusedeckelaussparung 24, in der eine Ringdichtung als Wellendichtung 26 zur radialen Abdichtung der Antriebswelle 18 gegenüber der Pumpenkammer und dem ersten (vorderen) Gehäusedeckel 14A dient. Eine zur Pumpenkammer hin sich, vorzugsweise konisch, erweiternde Vorkammer 24A der Aussparung 24 versorgt die Wellendichtung 26 mit ständig sich austauschendem zu pumpenden Fluid.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2A ist anstelle der Lagerbuchse 22 ein radialer Passspalt zwischen der Antriebswelle 18 und dem ersten (vorderen) Gehäusedeckel 14A vorgesehen. Antriebsseitig ist der Antriebsdrehzapfen 18A von einem Vorgelege 28 mit einer zum Antriebsdrehzapfen 18A offenen Kammer 28A umgeben, die über Radialbohrungen 28B, 28C mit einem Schmiermittel beaufschlagbar ist. Am antriebsseitigen Ende des Vorgeleges 28 dichtet eine Wellendichtung 30 die Kammer 28A gegenüber dem außerhalb liegenden Teil der Antriebswelle 18 fluidisch ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2B ist vorgesehen, dass der zweite Gehäusedeckel 14B auf seiner Außenseite dicht an einer Pumpenplatte anliegt, wobei die Zu- und die Ableitung für zu pumpendes Fluid (nicht dargestellt) durch den zweiten Gehäusedeckel 14B hindurch erfolgt. Das zweite Pumpenzahnrad 16B sitzt mit dem notwendigen Radialspiel drehbar auf einer zweiten Welle 19, welche in dem ersten Gehäusedeckel 14A in einer Sackbohrung gelagert ist und drehfest in dem zweiten Gehäusedeckel 14B sitzt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wellenzapfen 18B drehbar bezüglich des zweiten Gehäusedeckels 14B, wobei die in der Pumpenplatte 12 sich befindende Pumpenkammer 21 durch eine Pumpenkammerdichtung 21A gegenüber dem zweiten Gehäusedeckel 14B und dem Wellenzapfen 18B im Bedarfsfall abgedichtet sein kann. Schließlich ist die zahnradseitig in dem ersten Gehäusedeckel 14A angeordnete Wellendichtung 26 in axialer Richtung über einen Stützring 26A an dem zweiten Gehäusedeckel 14B angestützt.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform kann in ähnlicher Weise abgewandelt werden, wie die Ausführungsform der 2B im Verhältnis zu derjenigen in 2A, wobei die Lagerbuchse 22 ihrem Umfang nach auch deutlich größer sein kann als in 1, so dass gebräuchliche Nadellager als Lagerbuchse 22 Verwendung finden können, wobei ein das Nadellager aufnehmendes Gehäuseteil und das Nadellager zum Teil innerhalb des ersten Gehäusedeckels 14A und zum Teil außerhalb desselben erstreckt sein können. Erfindungsgemäß verwendete Lagerbuchsen 22 können, insbesondere in einer Ausführung als Wälzlager auch pumpenseitig oder beidseitig mit zusätzlichen Wellendichtungen versehen sein. Die möglichen Umrisse einer Lagerbuchse 22 in Gestalt eines durch ein Gehäuse gekapseltes Nadellager sind in 1 in gestrichelter Form als Alternative eingezeichnet.

10: Zahnradpumpe
12: Pumpenplatte
14A: erster Gehäusedeckel
14B: zweiter Gehäusedeckel
16A: erstes Pumpenzahnrad (Antriebszahnrad)
16B: zweites Pumpenzahnrad
18: Antriebswelle
18A: Antriebsdrehzapfen
18B: Wellenzapfen
18C: Passfeder
18D: Passfeder
19: zweite Welle
20: Eintrittsöffnung
21: Pumpenkammer
21A: Pumpenkammerdichtung
22: Lagerbuchse
24: Aussparung
24A: Vorkammer
26: Wellendichtung
26A: Stützring
28: Vorgelege
28A: Kammer
28B/C: radiale Bohrungen
30: Wellendichtung
32A: Passbohrung
32B: Passbohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2411492 C2 [0002, 0002]
- DE 8101898 U1 [0002]

Claims

Zahnradpumpe – mit mindestens zwei im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern (16A, 16B), die mit ihren Flachseiten an ersten und zweiten Gehäusedeckeln 14A, 14B der Zahnradpumpe anliegen, – mit Wellenzapfen, die zumindest mit dem Antriebszahnrad (16A) drehfest verbunden sind und beidseitig des Antriebszahnrades (16A) in dem ersten bzw. zweiten Gehäusedeckel (14A, 14B) drehgelagert sind, – mit einem durch den ersten Gehäusedeckel (14A) nach außen geführten Antriebsdrehzapfen (18A) und – mit einer den Antriebsdrehzapfen (18A) gegenüber dem von ihm durchdrungenen Gehäusedeckel (14A) abdichtenden und das Austreten von zu pumpendem Fluid verhindernden Wellendichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung (26) auf der den Pumpenzahnrädern (16A, 16B) zugewandten Innenseite des von dem Antriebsdrehzapfen (18A) durchdrungenen Gehäusedeckels (14A) angeordnet ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung (26) in einer zahnradseitigen Aussparung (24) des ersten Gehäusedeckels (14A) angeordnet ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (24) mit einer auf der dem Pumpenraum zugewandten Seite angeordneten Vorkammer (24A) versehen ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäusedeckel (14A) an seiner Außenseite mit einer den Antriebsdrehzapfen (18A) lagernden Lagerbuchse (22) versehen ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf der Außenseite des ersten Gehäusedeckels (14A) vorgesehene, den Antriebsdrehzapfen (18A) umschließende Schmierstoffkammer (28A).