DE2339954C2

DE2339954C2 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE2339954C2
Application number: DE2339954A
Authority: DE
Inventors: Sven Hilding Lund Svensson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1983-01-05
Also published as: IT992955B; US3876349A; DK133709B; DE2339954A1; FR2196677A5; GB1408332A; DK133709C; SE366094B; JPS4992605A; JPS5534318B2; CA993724A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpum- J5 pe nach dem Oberbegriff des Ansp jches 1. Derartige Zahnradpumpen weisen ein Pumpengehäuse, das eine Pumpenkammer mit Einlaß und Auslaß für ein Fluid enthält, und zwei um parallele Achsen drehbare Zahnräder innerhalb der Pumpenkammer auf, die so eingerichtet sind, daß sie während des normalen Betriebes der Pumpe die Wände des Pumpengehäuses abdichtend miteinander verbinden und ineinandergreifende Zähne oder dergleichen besitzen.

Pumpen dieser Art werden unter anderem benutzt wenn ein zähes Fluid durch eine Rohrleitung befördert werden soll, zum Beispiel in Anlagen für die Eis- und Margarineherstellung und in vielen anderen Bereichen der Nahrungsmittelindustrie.

Anlagen der Nahrungsmittelindustrie müssen natür-Ich steril gehalten, d. h. in relativ kurzen Zeitabständen Händig gesäubert werden, und zwar dadurch, daß die Anlage von einer Säuöerungsflüssigkeit genügend stark durchspült wird. Enthalten die Anlagen Zahnradpumpen, d. h. Pumpen mit einer grundsätzlich verhältnismä- lig kleinen Förderleistung, so ist eine hinreichend starke Durchspülung nicht ohne weiteres möglich.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt (US-PS 34 81 560), die Zahnradpumpe auszubauen und ihre Zahnräder so weit voneinander zu entfernen, daß *° genügend Zugriffsmöglichkeit entstehen, um alle Teile der Pumpe gründlich zu waschen. Dieses Vorgehen erfordert natürlich sehr viel Zeit für das Ausbauen und Waschen und überdies ein geschultes Personal, und im Ergebnis ist dann zwar die Pumpe, nicht aber die ganze Anlage gesäubert.

Eine weitere Möglichkeit zur Säuberung der Anl.ge besteht in der Zuschaltung eines Nebenschlusses zur Pumpe, über den diejenige Menge an Säuberungsflüsr sigkeit strömen kann, die die Pumpe selbst nicht zu fördern vermag. Wird dieses Prinzip auf Kolbenpumpen angewendet (CH-PS 3 89 437), so wird der Nebenschluß dadurch hergestellt, daß während der Reinigung der Kolbenweg bis zu einem Zylinderteil verlängert wird, dessen innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Kolbens; der Kolben dichtet dann also nicht mehr ab, und größere Mengen von Säuberungsflüssigkeit können die Anlage durchspülen.

Bei der Anwendung des Nebenschluß-Prinzip auf Anlagen mit Zahnradpumpen, etwa durch Zuschaltung von Nebenschluß-Rohrleitungen entstehen dagegen tote Räume, in denen das zu fördernde Produkt gerade während der normalen Betriebsweise der Anlage liegen Meibt, so daß dort Bakterienkulturen wachsen können und die Hygiene-Anforderungen der Nahrungsmittelindustrie nicht mehr erfüllt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zahnradpumpe für insbesondere nahrungsmitteltechnische Anlagen anzugeben, die einen ganz wesentlich größeren Durchsatz an Säuberungsflüssigkeit durch die Anlage und durch die Pumpe ermöglicht, als die Pumpe selbst zu fördern vermag, und zwar ohne daß die Pumpe ausgebaut werden muß und ohne daß besondere Nebenschluß-Rohrleitungen zur Anwendung kommen. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß sich das angestrebte Ziel, nämlich eine starke Durchströmung der gesamten Anlage einschließlich der Zahnradpumpe dann erreichen läßt, wenn die axiale Breite der Kämmung zwischen den pumpenden Zahnrädern so verringert, d. h, wenn zumindest eines der kämmenden Zahnräder gegenüber dem anderen so weit verschoben wird, daß keine Abdichtung zwischen Saug- und Druckstutzen mehr vorhanden ist und die Säuberungsflüssigkeit auf diese Art völlig unabhängig von der Förderleistung der Zahnradpumpe durch diese und die übrige Anlage hindurchströnvn kann.

Zahnradpumpen oder dergleichen mit gegeneinander verschiebbaren Zahnrädern sind bekannt (z. B. DE-PS 4 14 295) und dienen zur Änderung der Förderleistung. Da aber die Förderung selbst aufrechterhalten bleiben soll und da infolgedessen Saug- und Druckstutzen immer gegeneinander abgedichtet sein müssen, läßt sich die Fördermenge nur in relativ engen Grenzen ändern. Es ist auch bekannt (US-PS 34 43 522), die Zahnräder gegeneinander zu verschieben, wenn der Druck in der Pumpe unzulässig hoch wird; in diesem Fall wird zwischen Saug- und Druckstutzen innerhalb der Pumpe selbst ein Kurzschlußweg hergestellt, der zwar physikalisch eine gewisse Ähnlichkeit mit einer Nebenschluß-Rohrleitung aufweist in der Praxis aber, d. h. um überhaupt im Sinne eines sich ständig anpassenden Druckausgleichs funktionieren zu können, schon aus geometrischen Gründen einen viel zu geringen Querschnitt aufweisen muß, um eine gegenüber dem Normalbetrieb große Menge Säuberungsflüssigkeit durch die Anlage und die Zahnradpumpe strömen zu lassen.

Die Erfindung kann auf verschiedene Ausführungen von Zahnradpumpen angewendet werden und geht von dem Gedanken aus, eine Undichtheit über die Zahnräder hinaus innerhalb der Wände des Pumpengehäuses zu schaffen, wenn gesäubert werden soll, wobei diese Undichthtit während des normalen Betriebes der Pumpe nicht zulässig sein soll. Es gibt erstens

Zahnradpumpen derw.i, ^:n denen beide Zahnräder radial nach außen gerichtete Zähne haben, und zweitens derart, wobei ein großes Zahnrad in Form eines Zahnkranzes radial nach einwärts gerichtete Zähne besitzt, mit einem kleinen, darin exzentrisch angeordneten Zahnrad mit radial nach außen gerichteten Zähnen und mit einem feststehenden Glied, das eh;en Que^r schnitt in Form einer Sichel besitzt und den Raum ausfüllt, der innerhalb des großen Zahnrades nicht von dem kleinen Zahnrad besetzt ist In Zahnradpumpen vom letztgenannten Typ sind entsprechend der ErfinJiifSi dss feste Glied und eines der Zahnräder vorzugsweise axial befestigt im Verhältnis zu einem der Teile des Pumpengehäuses, und das andere Zahnrad ist axial befestigt im Verhältnis zum anderen Teil des Pumpengehäuses. Eine derartige Anordnung bewirkt eine Bewegung der Zahnräder relativ zu einander, wenn die Teile des Pumpengehäuses relativ zu einander bewegt werden, und gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Zahnradpumpe mit Einrichtungen versehen, die die relative Bewegung der Gehäuseteile beschränken, wodurch die Zähne der Zahnräder miteinander in Eingriff bleiben. Dadurch können beide Zahnräder in Rotation verbleiben während des Säubekleine Zahnrad 10 ist bezüglich des Lagerzapfens 14 mittels des Schraubenbolzen!. 15 axiai befestigt.

Das große Zahnrad 9 wird von <:mcm Schaft 16 getragen, der aus dem Pumpengehäuse herausragt und mn einem nicht dargestellten Antrieb verbunden ist Zwischen Schaft und Pumpengehäuse ist ein Dichtungsring !7 angeordnet Das große Zahnrad 9 hat eine Reihe von im allgemeinen axial sich erstreckenden Durchlässen in Form geneigter Bohrungen 9a, die sich an seinem

ίο Umfang in Abständen voneinander befinden, von denen eine in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist und ein anderer Durchlaß ist in Form einer Einbuchtung la im Pumpengehäuse vorgesehen, wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich ist Die Aufgabe dieser Durchlässe ist es, zu

is ermöglichen, daß der Raum zwischen dem großen Zahnrad 9 und der daran liegenden Begrenzungswand der Pumpenkammer wirksam gesäubert werden kann, wie dies weiter unten beschrieben ist Während des Betriebs der Zahnradpumpe strömt ein Fluid vom Einlaß 7 in die Zwischenräume zwischen den Zähnen des großen Zahnrades 9 und des kleinen Zahnrades 10, wenn diese Zwischenrufe am Einlaß vorbeigehen. Um das Einströmen des Raids in die Zwischenräume zwischen den Zähnen zu erleichtern.

rungsprozesses und können auf diese Weise wirksam 25 hat die verschiebbare Wand 3 eine Einbuchtung 18 «or gesäubert werden, sogar dann, wenn nur eines der dem Einlaß 7. wie aus F i g. 1 ersichtlich ist Auf beiden Zahnräder mit einer Antriebswelle verbunden ist was

gewöhnlich der Fall ist Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Zahnrad, welches nicht angetrieben ist drehbar gehalten und axial befestigt an einem Lagerzapfen, der -rit dem Teil des Pumpengehäuses starr verbunden ist, der das feststehende Glied trägt

Die Erfindung wird im folgenden im Einzelnen beschrieben anhand der Zeichnungen. Die

F i g. 1 und 2 der Zeichnung sind Längsschnitte einer Zahnradpumpe gemäß der Erfindung und

Fig.3 ist ein Querschnitt längs der Linie HI-III in Fig. 1.

Die Zahnradpumpe der Zeichnung hat ein Pumpengehäuse mit einem Pumpenkörper 1, einem zylindrischen Teil 2, der mit dem Pumpenkörper verbunden ist, und eine Wand 3. die in dem zylindrischen Teil verschiebbar angeordnet ist In F i g. 1 liegt die verschiebbare Wand 3 dem Körper 1 entlang einer Stufe 4 an und bildet mit ihm zusammen eine Pumpenkammer 5. Zwischen der verschiebbaren Wand 3 und dem zylindrischen Teil 2 des Pumpengehäuses sind Dichtungsringe 6 vorgesehen. In der Pumpenkammer 5. die einen Einlaß 7 und einen Auslaß 8 hat, sind zwei drehbare Zahnräder angeordnet und zwar ein großes Rad 9 und ein kleines Rad 10. Das große Zahnrad hat die Form eines mit Zähnen besetzten Radkranzes mit radial nach innen gerichteten Zähnen 11, und die Zwischenräume zwischen den Zähnen öffnen sich radial nach außen. Das klein? Zahnrad 10, welches innerhalb des großen Zahnrades 9 angeordnet ist hat die Form eines normalen Zahnrades, dessen Zähne 12 in die nach innen gerichteten Zähne des großen Zahnrades 9 längs eines Teiles seines Umfanges eingreifen. Das kleine Zahnrad ist also im Verhältnis zum großen Zahnrad exzentrisch angeordnet. Im Raum innerhalb des großen Zahnrades 9. der nicht vom kleinen Zahnrad 10 besetzt ist, befindet sich ein stationäres Glied 13, das einen Querschnitt in Form einer Sichel hat. Dieses Glied 13 wild durch einen Vorsprung der verschiebbaren Wand 3 gebildet, die ferner einen Lagerzapfen 14 besitzt, von dem das kleine Zahnrad 10 drehbar getragen wird. Das Seiten des stationären Gliedes 13, zum Beispiel radial einwärts und auswärts, wird dann das Fluid durch die Zahnräder zum Raum vor dem Auslaß 8 befördert, wo es aus den Zwischenräumen zwischen den Zähnen herausgepreßt und weiterhin durch den Auslaß 8 gepreßt wird aufgrund der Tatsache, daß die Zähne der beiden Zahnräder in diesem Bereich wieder ineinander greifen. Um den Austritt des Fluids aus dem Pumpengehäuse zu erleichtern, hat die verschiebbare Wand 3 gerade am Ausgang 8 eine nicht dargestellte Vertiefung. Das große Zahnrad 9 dichtet gegen den Teil 1 des Pumpengehäuses am Umfang seines nicht mit Zähnen besetzten Teiles ab, und das kleine Zahnrad 10

«ο dichtet gegen die verschiebbare Wand 3 ab.

Am Ende des zylindrischen Teiles 2 des Pumpengehäuses befindet sich eine Wand 19. Eine Anzahl Schrauoenbolzen 20 erstreckt sich durch diese Endwand und weiterhin durch das ganze Pumpengehäuse, wobei

die Schraubenbolzen die verschiedenen Teile des Pumpengehäuses zusammenhalten. Innerhalb des zylindrischen Teiles 2 des Pumpengehäuses befindet sich eine Trennwand 21, die zusammen mit der verschiebbaren Wand 3 eine Kammer 22 in dem zylindrischen Teil 2 des Pumpengehäuses bildet. Eine mit der verschiebbaren Wand 3 verbundene Achse 23 erstreckt sich durch die fest eingebaute Wand 21, und diese Achse trägt an ihrer der fest eingebauten Wand gegenüberliegenden Seite eine zweite verschiebbare Wand 24. die in dem zyliiiftrist'.ien Teil 2 des Pumpengehäuses verschiebbar ist Die Wand 24 ist auf der Achse 23 mittels einer Schraubenmutter 25 befestigt. Dichtungsringe 26, 27 sind erstens zwischen der verschiebbaren Wand 24 und dem zylindrischen Teil 2 des Pumpengehäuses und

^m zweitens zwischen der Achse 23 und der fest eingebauten Trennwand 21 angeordnet, wodurch eine abgedichtete Kammer 28 zwischen der verschiebbaren Wand 24 und der fest eingebauten Trennwend 21 gebildet wird. Die zwei abgedichteten Kammern 22 und 28, die auf diese Weise in dem zylindrischen Teil 2 des Pumpengebij-es gebildet sind, sind angepaßt, u;u abwechselnd mit einem nicht dargestellten Druckerzeuger verbunden zu werden, wodurch die Achse 23 mit den

verschiebbaren Wänden 3 und 24 auf die gewünschte Endstellung eingestellt werden kann. Deshalb sind Verbindungsöffnungen bei 29 und 30 dargestellt. Ein Führungsstab 31 mit quadratischem Querschnitt erstreckt sich von der zweiten verschiebbaren Wand 24 < aus durch die Endwand 19 des Pumpengehäuses.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, wird die Rechts-Bewegung der verschiebbaren Wände 3 und 24 durch die Schraubenmutter 25 und die Endwand 29 des zylindrischen Teiles des Pumpengehäuses aufgehalten. Die in hi die Pumpe eingebauten Teile haben solche Abmessungen, daß das kleine Zahnrad 10, welches an der verschiebbaren Wand 3 des Pumpengehäuses befestigt ist, nicht aus dem Eingriff mit dem großen Zahnrad 9 verschoben werden kann, wenn die Wand 3 des ιί Pumpengehäuses nach rückwärts verschoben wird. Die Zahnräder können auf diese Weise in Drehung gehalten werden, unabhängig von der Stellung der verschiebbaren Wände 3 und 24.

Wenn die verschiedenen Teile des Pumpengehäuses

ihre Lage so eingenommen haben, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, kann eine große Menge von Flüssigkeit, zum Beispiel eine Säuberungsflüssigkeil, durch die Pumpe vom Einlaß 7 zum Auslaß 8 fließen, ohne gehemmt zu werden. Dabei fließt die Flüssigkeit vom Einlaß 7 radial einwärts durch die Zwischenräume zwischen den Zähnen des großen Zahnrades 9 und dann radial nach außen durch die Zwischenräume vor dem Auslaß 8. Die Flüssigkeit wird also gezwungen, durch die öffnungen 9a des großen Zahnrades 9 in Linksrichtung nach Fig. 2 in den Raum zwischen dem großen Zahnrad 9 und der linken Endwand der Pumpenkammer zu fließen und fließt daraus wieder aus durch die Einbuchtung la im Pumpengehäuse, wodurch dieser Raum ebenfalls gesäubert wird.

Der Durchfluß der Flüssigkeit durch diese Durchlässe wird sichergestellt durch die Zentrifugalkraft, die auf die Flüssigkeit in den geneigten öffnungen 9a während der Drehung des großen Zahnrades 9 einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l. Zahnradpumpe zur Verwendung in «steril zu haltenden lebensmitteltechnischen Anlagen, mit einem Pumpengehäuse, das eine Pumpenkammer mit Einlaß und Auslaß für ein Fluid enthält, und mit zwei um parallele Achsen drehbaren Zahnrädern innerhalb der Pumpenkammer, die so eingerichtet sind, daß sie während des normalen Betriebes der Pumpe die Wände des Pumpengehäuses abdichtend miteinander verbinden und ineinandergreifende Zähne oder dergleichen besitzen, wobei eine relative axiale Verschiebung von zumindest einem der Zahnräder und einer der Wände der Pumpenkammer möglich ist, wodurch die abdichtende Verbin- is dung zwischen diesen im Verhältnis zueinander verschobenen Glieder unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung von einer Vorrichtung steuerbar ist, die aus einem axial an die Pumpe angeschlossenen Steilzylinder mit drrin verschiebbarem hydraulisch beaufschlagbaren. Kolben (24) besteht welcher mit der einen Seitenwand (3) sowie dem daran gelagerten Zahnrad (10) verbunden ist
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kanäle (9a), die die Innenseite des großen Zahnrads (9) mit der Außenseite verbinden und deren Mündungen auf der Innenseite auf einem kleineren Radius angeordnet sind als auf der Außenseite.