DE202023000769U1

DE202023000769U1 - Zahnradpumpe mit Dichtsystem

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Publication number: DE202023000769U1
Application number: DE202023000769.0U
Authority: DE
Original assignee: Sktec GmbH
Current assignee: Sktec GmbH
Priority date: 2023-04-06
Filing date: 2023-04-06
Publication date: 2023-08-09
Anticipated expiration: 2033-04-07

Abstract

Zahnradpumpe 1 mit zwei miteinander im Zahneingriff stehenden außenverzahnten Zahnrädern 9, 26 , welche in den verschraubten Seitenplatten 2, 4 eines Pumpengehäuses 3 drehbar gelagert sind und zumindest eines der beiden Zahnräder über eine Antriebswelle 5 antreibbar ist, wobei durch mindestens einen internen Kolben 18, der mit dem Fluidauslassdruck der Zahnradpumpe beaufschlagt ist, eine zusätzliche Anpresskraft der Seitenplatten 2, 4 auf das die Zahnräder fassende Pumpengehäuse 3 zur Erhöhung der Dichtwirkung ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kolben 18 in einer der Seitenplatten durch eine Spannschraube, die in der gegenüberliegenden Seitenplatte verschraubt ist, axial beweglich gehalten wird,
- der Kolben 18 gegenüber der Seitenplatte 4 mit einem O-Ring 17 abgedichtet ist und
- sich zwischen Spannschraubenschaft 14 und der Seitenplatte 4 sowie dem Kolben 18 und der Seitenplatte 4 jeweils über einen engen Spalt 15, 16 der Fluidauslassdruck einstellt, so dass von der Seitenplatte 2 mit der verschraubten Spannschraube eine Zugkraft 27 auf das Pumpengehäuse 3 ausgeübt wird und eine Druckkraft 28 von der den Kolben tragenden Seitenplatte 4.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäß der im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 näher definierten Art. Zahnradpumpen, vor allen Dingen Außenzahnradpumpen, bieten gegenüber anderen bekannten Pumpen Vorteile im Hinblick auf den einfachen Aufbau einerseits und anderseits auf den vergleichsweise hohen Wirkungsgrade sowie einer hohen Betriebssicherheit, selbst bei schwierigen Einsatzbedingungen. Solche Zahnradpumpen bestehen im Wesentlichen aus dem Pumpengehäuse, das die Zahnradpaarung aufnimmt, und zwei seitlichen Seitenplatten/-deckel. Die Zahnräder sind drehfest jeweils mit Wellen verbunden, die ihrerseits in den zwei Seitendeckeln gelagert sind, wobei eine Welle für Antriebszwecke durch eine Seitenplatte nach Außen geführt wird. Die Seitenplatten werden mit dem Pumpengehäuse verschraubt und bspw. durch ein umlaufendes Dichtungsband, das bspw. in Nuten verlegt ist, abgedichtet. Die Wellen verfügen je nach Konstruktionsform über geeignete Wellendichtungen, über die je nach Fluid kleinste Leckagemengen nach außen dringen, und die Wellenlager schädigen, können. Die Seitenplatten der Zahnradpumpen sind im Bereich des Fluidaustritts mit dem wesentlich höheren Förderdruck beaufschlagt, so dass hier, je nach Pumpengröße und Förderdruck, Kräfte bis zu 500 kN und mehr auftreten können, wodurch Pumpengehäuse und Seitenplatten auseinander gedrückt werden, und so die Dichtwirkung der Dichtungen geschwächt werden. Nachteilig erweist sich auch, dass die Zahnräder im Pumpengehäuse durch die einseitige Druckverteilung zwischen einer Zahnradflanke und der Seitenplatte auf eine Seitenplatte gedrückt werden, und dadurch schneller verschleißen.
Ziel der technischen Entwicklung ist es deshalb, eine Zahnradpumpe für Höchstdruckanwendungen dahingehend weiter zu entwickeln, dass einerseits die asymmetrische Kraftverteilung auf die Seitenplatten zwischen Fluidein- und -austritt unterbleibt und andererseits die Schädigung der Wellenlager verhindert wird sowie der Verschleiß zwischen Zahnrädern und Seitenplatten vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen von einer in Fluidaustrittsnähe angeordneter Spannschraube gehaltenen axial beweglichen Kolben und einer Doppeldichtung, in der zwischen den einzelnen Dichtungen ein druckbewährtes hochviskoses Sperrmedium eingebracht sowie in mindestens einem Zahnrad eine Querbohrung vorgesehen wird. Besonders vorteilhaft ist es, dass durch die konstruktive Anordnung des Druckkolbens in einer Seitenplatte die Anpresskraft der Seitenplatten auf das Pumpengehäuse umso größer wird, je höher der Pumpenförderdruck ist, d.h. je höher der Förderdruck der Pumpe ist, umso besser wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, die Dichtwirkung.
Wellenabdichtungen für Zahnradpumpen sind bekannt. So ist in EP 0 881 392 A2 eine Wellendurchführung in einen Raum für ein Medium beschrieben, bei der, ausgehend vom Raum, erst ein Gleitlager, anschließend eine Labyrinthdichtung mit Gewindeförderrichtung gegen den Raum hin und an die Labyrinthdichtung anschließend eine zweite Dichtung vorgesehen ist, die ein Austreten von Medium, auch im Stillstand der Welle, verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass, anschließend an die zweite Dichtung, eine dritte Dichtung vorgesehen ist, die gasdicht ist.
In DE 20 2009 001 525 U1 ist eine Zahnradpumpe mit einer Wellendichtung, die auf der den Pumpenzahnrädern zugewandten Innenseite des von dem Antriebsdrehzapfen durchdrungenen Gehäusedeckels angeordnet ist.
DE 200 15 922 U1 offenbart eine Wellenabdichtung zur Abdichtung von Wellenstummeln zu deren Lagerstelle hin, wobei die Wellenabdichtung ein Dichtungselement aufweist, das wenigstens zwei gegeneinander verdrehbare Dichtungsteile umfasst, die zwischen sich wenigstens einen Raum für eine Lebensdauerschmierung ausbildet.
DE 195 15 094 C2 beschreibt eine Wellenabdichtung einer Pumpe mit einer Sperrmittel-Stopfbuchse und einem in deren Packungsraum zwischen Packungsringen angeordneten Sparring, der über einen Sperrmittelanschluss mit einer Fördervorrichtung für Sperrmittel in Verbindung steht, wobei das Sperrmittel eine medien- und temperaturbeständige pastöse Dichtungsmasse ist, und dass der Wellenabdichtung Überwachungs- und Schaltmittel zugeordnet sind, die beim Stillsetzen der Pumpe und/oder im Falle einer Undichtigkeit die Fördervorrichtung für Sperrmittel in Tätigkeit setzen und Sperrmittel unter Druck in die Sperrmittel-Stopf-buchse einpressen und diese hermetisch dichtsetzen.
In DE 1 905 146 ist eine verschleißausgleichende Hochdruck-Zahnradpumpe mit einem angetriebenen außenverzahnten Ritzel, einem mitlaufenden innenverzahnten Hohlrad und einem zwischen Ritzel und Hohlrad beweglich angeordneten und an diesen stets dichtend anliegenden sichelförmigen Füllstück, bei welcher eine auf der Rückseite in einem bestimmten Druckfeld vom Förderdruck beaufschlagte innere Gehäuseplatte als in geringem Maße axial bewegliche Druckplatte zur Abdichtung der zwischen den Zähnen der Zahnräder gebildeten Verdrängerzellen in axialer Richtung mitwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück stets vom im Druckraum herrschenden Druck in Dichtrichtung beaufschlagt wird.
Die Erfindung in DE 199 24 057 A 1 geht aus von einer Zahnradmaschine mit einem Gehäuse, das einen Innenraum aufweist, in dem zumindest eine Zahnradanordnung angeordnet ist, die wenigstens zwei im Außeneingriff miteinander kämmende Zahnräder aufweist, auf die zur axialen Abdichtung auf eine erste Seitenfläche zumindest ein erstes axial verschiebbares Bauteil und auf eine zweite Seitenfläche zumindest ein zweites axial verschiebbares Bauteil gedrückt ist, die jeweils in Richtung der Zahnräder über wenigstens ein Axialdruckfeld belastet sind. Es wird vorgeschlagen, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil mit unterschiedlich großen resultierenden Kräften in axialer Richtung auf die Seitenflächen der Zahnräder gedrückt sind und die Zahnräder in axialer Richtung in eine definierte Lage verschieben.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: Seitenansicht der Zahnradpumpe
2: Draufsicht der Zahnradpumpe
3: 3-D-Ansicht der Zahnradpumpe

Die 1 bis 3 zeigen die Zahnradpumpe 1, bestehend aus dem Pumpengehäuse 3 mit einem Fluidauslass 13 und den beiden Seitenplatten 2, 4, in denen die Antriebswelle 5 mit dem ersten Zahnrad 26 gelagert ist, wobei die Wellenlager 6 gegenüber dem Inneren des Pumpengehäuses 29 jeweils durch eine Doppeldichtung 20 abgedichtet sind und in denen die Welle 8 mit dem zweiten Zahnrad 9 gelagert ist, wobei die Wellenlager 6 gegenüber dem Inneren des Pumpengehäuses 30 jeweils durch eine Doppeldichtung 20 abgedichtet sind. Das Pumpengehäuse 3 und die Seitenplatten 2, 4 sind durch umlaufende Dichtungen 12 gegeneinander abgedichtet. Die beiden Zahnräder 9, 26, die jeweils mindestens eine Querbohrung 10 aufweisen, sind kämmend im Eingriff 11. Die Doppeldichtung 20 besteht aus einer ersten Dichtung 21 und einer zweiten Dichtung 23, dazwischen befindet sich eine hochviskose, pastöse Dichtmasse 22. Zwischen den Zahnradstirnseiten und den Seitenplatten 2, 4 bildet sich ein Fluidspalt 7 aus; eine Seitenplatte 2, 4 oder das Pumpengehäuse 3 weisen zudem einen Fluideinlass 24 auf. Im Druckbereich 30 in der Nähe des Fluidauslasses 13 ist eine Spannschraube 25 angeordnet, die in der Seitenplatte 2 in einer Gewindeboghrung 31 verschraubt ist. Diese Spannschraube 25 wird in der anderen Seitenplatte 4 durch einen axial beweglichen Kolben 18 gehalten, der seinerseits vom Spannschraubenkopf 19 und der Seitenplatte 4 gehalten wird, dergestalt, dass sich zwischen dem Spannschraubenschaft 14 und der Seitenplatte 4 ein Ringspalt 15 und zwischen dem Kolben 18 und der Seitenplatte 4 ein Ringspalt 16 ausbildet. Der Kolben 18 ist gegenüber der Seitenplatte 4 mit einer umlaufenden Dichtung 17, bspw. einem O-Ring, abgedichtet. Durch die konstruktive Ausbildung der Ringspalte 15, 16 übt der Fluidauslassdruck eine Kraft auf den Kolben 18 nach Außen und auf die Seitenplatte 4 nach Innen aus. Da der Kolben 18 durch den Spannschraubenkopf 19 und in der Gewindbohrung 31 gehalten wird, treten als resultierende Kräfte in der Seitenplatte 2 eine Zugkraft 27 und in der Seitenplatte 4 eine Druckkraft 28 auf, so dass die beiden Seitenplatten mit einer größeren Anpresskraft auf das Pumpengehäuse 3 gedrückt werden.
Bezugszeichen:

1: Zahnradpumpe
2: Seitenplatte
3: Pumpengehäuse
4: Seitenplatte
5: Antriebswelle
6: Wellenlager
7: Spalt zwischen Seitenplatte und Zahnrad
8: Welle
9: Zahnrad
10: Querbohrung im Zahnrad
11: Verzahnung
12: Dichtung zwischen Pumpengehäuse und Seitenplatte
13: Fluidauslass
14: Spannschraubenschaft
15: Spalt zwischen Spannschraubenschaft und Bohrung in der Seitenplatte
16: Spalt zwischen Druckkolben und Seitenplatte
17: Dichtung
18: Druckkolben
19: Spannschraubenkopf
20: Wellendoppeldichtung
21: Erste Dichtung der Wellendoppeldichtung
22: Hochviskose, pastöse Dichtmasse
23: Zweite Dichtung der Wellendoppeldichtung
24: Fluideinlass
25: Spannschraube
26: Zahnrad
27: Zugkraft
28: Druckkraft
29: Pumpeninnengehäuse mit Fluideinlassdruck
30: Pumpeninnengehäuse mit Fluidauslassdruck
31: Schraubengewinde für Spannschraube
32: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0881392 A2 [0003]
DE 202009001525 U1 [0004]
DE 20015922 U1 [0005]
DE 19515094 C2 [0006]
DE 1905146 [0007]
DE 19924057 A [0008]

Claims

Zahnradpumpe 1 mit zwei miteinander im Zahneingriff stehenden außenverzahnten Zahnrädern 9, 26 , welche in den verschraubten Seitenplatten 2, 4 eines Pumpengehäuses 3 drehbar gelagert sind und zumindest eines der beiden Zahnräder über eine Antriebswelle 5 antreibbar ist, wobei durch mindestens einen internen Kolben 18, der mit dem Fluidauslassdruck der Zahnradpumpe beaufschlagt ist, eine zusätzliche Anpresskraft der Seitenplatten 2, 4 auf das die Zahnräder fassende Pumpengehäuse 3 zur Erhöhung der Dichtwirkung ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kolben 18 in einer der Seitenplatten durch eine Spannschraube, die in der gegenüberliegenden Seitenplatte verschraubt ist, axial beweglich gehalten wird, - der Kolben 18 gegenüber der Seitenplatte 4 mit einem O-Ring 17 abgedichtet ist und - sich zwischen Spannschraubenschaft 14 und der Seitenplatte 4 sowie dem Kolben 18 und der Seitenplatte 4 jeweils über einen engen Spalt 15, 16 der Fluidauslassdruck einstellt, so dass von der Seitenplatte 2 mit der verschraubten Spannschraube eine Zugkraft 27 auf das Pumpengehäuse 3 ausgeübt wird und eine Druckkraft 28 von der den Kolben tragenden Seitenplatte 4.
Zahnradpumpe 1 nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtsystem 20 für die Antriebswelle 5 und für die ein Zahnrad 9 tragende Welle 8 über jeweils mindestens drei Dichtungen 21, 23, 32 verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass - die mindestens drei Dichtungen in jeweils einer Stopfbuchse, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, aufgenommen werden und diese jeweils von den Seitenplatten 2, 4 aufgenommen wird, - eine Dichtung 32 jeweils gegenüber der Seitenplatte 2, 4 abdichtet und diese vorzugsweise durch einen O-Ring 17 gebildet wird, - mindestens zwei Dichtungen 21, 23 gegenüber der Welle abdichten, wobei die erste Dichtung 21 den Druck im Pumpeninneren 29, 30 gegenüber der zweiten Dichtung 23 abdichtet und die mindestens zweite Dichtung 23 zum Schutz der Wellenlager 6 vor dem Arbeitsfluid vorgesehen ist, wobei hochviskose und/oder pastöse Dichtmasse zwischen den mindestens zwei Dichtungen 21, 23 mit Druck, der vorzugsweise größer ist als der Fluidauslassdruck der Zahnradpumpe, eingepresst wird, - der Druck zwischen den beiden Dichtungen 21, 23 überwacht wird.
Zahnradpumpe 1 nach den Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine Querbohrung 10 in mindestens einem Zahnrad 9, 26 ein Druckausgleich zwischen den Dichtspalten 7 zwischen den Zahnradstirnflächen und den Seitenplatten erfolgt.