DE2708003A1

DE2708003A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE2708003A1
Application number: DE19772708003
Authority: DE
Inventors: Hans Gram
Original assignee: GRAM BRDR AS; Brodrene Gram AS
Current assignee: GRAM BRDR AS; Brodrene Gram AS
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1977-09-01
Also published as: US4084926A; NO770617L; SE423432B; NO146295C; IT1077640B; NL183780B; DK136991C; FR2342415B1; JPS6010192B2; SE7701995L; DE2708003C2; NL183780C; FR2342415A1; DK136991B; GB1527826A; JPS52103707A; DK79376A; CA1061183A; BE851760A; NL7702091A

Description

Dr. F. Zumstein ser. - Dr. !E. Assmann - Ür. R. Koenigsberger Dipl.-Phy·. R. Holzbauer - Dipl.-Iny ~. Kliiigssisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE TELEFON: SAMMEL-NR. 22S341

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β MÜNCHEN 2.

BRAUHAUSSTRASSE 4

Case 32746

BR0DRENE GRAM A/S, Aage Gramsvej, DK-6500 Vojens,

Dänemark

Zahnradpumpe

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit zwei exzentrisch angeordneten unterschiedlich großen Zahnrädern, von denen das größere in einem im allgemeinen zylindrischen Gehäuse der Zahnradpumpe drehbar gelagert ist, während das kleinere auf einer Achse gelagert ist, die im Gehäuse so exzentrisch angeordnet ist, daß die Zähne der beiden Zahnrädern im Betriebszustand der Zahnradpumpe zwischen dem Auslaß und dem Einlaß der Zahnradpumpe längs einem Bereich des Innenumfangs des Gehäuses im gegenseitigen Eingriff stehen und mit einem Zwischenraum zwischen den Spitzenkreisen der Zähne längs einem weiteren Teil des Umfangs der Zahnräder angeordnet sind, wobei im Zwischenraum ein Sperrglied angeordnet ist, dessen eine Fläche an den Zähnen des kleineren Zahnrads abdichtet, während dessen andere Fläche an den Zähnen des größeren Zahnrads ab-

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dichtet. ^

Eine Zahnradpumpe dieser Art ist in der FR-PS 1 528 580 gezeigt, Gemäß diesem Stand der Technik ist eines der Zahnräder so angeordnet, daß es in der axialen Richtung der Zahnradpumpe gegenüber dem anderen Zahnrad bewegbar ist zur Erzeugung eines Zwischenraums im Gehäuse der Zahnradpumpe zwischen e'iner Seitenfläche des kleineren Zahnrads und der gegenüberliegenden Seite einer Scheibe, die längs ihrem Umfang mit axialen Vorsprüngen versehen ist, die das größere Zahnrad bilden. Wenn die Zahnradpumpe auf diese Weise eingestellt ist, läßt sie einen Fluidstrom durch die Zahnradpumpe zu, der weitaus größer als die normale Leistungsfähigkeit der Zahnradpumpe ist, d.h. die Leistungsfähigkeit, die aufgrund der Drehung der im gegenseitigen Eingriff stehenden Zahnräder erzielt wird. Diese Art von Verschiebbarkeit erfordert jedoch in axialer Richtung ein langes Gehäuse für die Zahnradpumpe, da für die axiale Verschiebung eines der Zahnräder ausreichend Raum vorgesehen sein muß. Um ferner ein Klemmen des verschiebbaren Zahnrads während der Verschiebung zu vermeiden, muß für das bewegbare Zahnrad eine lange Führung vorgesehen werden.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Achse und das Sperrglied zusammen mit einem Element des Gehäuses im Gehäuse um die Achslinie des größeren Zahnrads drehbar gelagert sind, und daß im Gehäuse ein Kanal vorgesehen ist, der sich in Umfangsrichtung des Gehäuses um einen Winkel erstreckt, der größer als der Winkel zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ist, wobei der Kanal in Umfangsrichtung gegenüber dem Bereich versetzt ist, längs welchem das größere und das kleinere Zahnrad im Eingriff stehen. Eine gemäß dem Prinzip der Erfindung gebaute Zahnradpumpe ist leicht verschiebbar vom normalen Arbeitszustand, d.h. wenn die durch die Zahnradpumpe erfolgende Strömung durch die im gegenseitigen Eingriff stehenden sich drehenden Zahnräder gefördert wird, in einen Zustand, in dem die Zahnradpumpe von einer stark erhöhten

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Strömung durchsetzt werden kann, d.h. zum Kühlen oder Haschen der Anlage, zu der die Pumpe gehört, da es ausreicht, das Element des Gehäuses, in dem der Kanal vorgesehen ist, in eine Stellung zu drehen, in der ein Ende des Kanals angrenzend an den Einlaß der Zahnradpumpe angeordnet ist, während das andere Ende des Kanals angrenzend an den Auslaß der Zahnradpumpe angeordnet ist. In einer solchen Stellung kann der Kanal der Zahnradpumpe durch die Strömung von Spül- oder Waschflüssigkeit durchströmt werden, die weitaus größer als die normale Leistungsfähigkeit der Zahnradpumpe ist. Dadurch, daß die Verschiebung durch eine einfache Drehung erzeugt wird, ist keine zusätzliche Länge des Gehäuses erforderlich und ist es darüber hinaus leicht, das bewegliche Element gegen Klemmen zu sichern. Ferner kann ein solches durch Drehen erfolgendes Verschieben leicht von Hand oder automatisch ausgeführt werden.

Demnach kann eine von Hand betätigte Anlage, in der eine Pumpe nach der Erfindung einen Teil bildet, leicht von Handbetrieb auf automatischen Betrieb umgewandelt werden. In Abhängigkeit von der Größe des Winkels, längs welchem sich der Kanal erstreckt, und der Lage des Kanals ist es ferner durch Drehen des Elements, in dem der Kanal vorgesehen ist, möglich, eine weitere Möglichkeit zum Durchströmen des Zwischenraums zwischen den Zahnspitzen und Zahnflanken der beiden Zahnräder zu erzielen, wobei diese Drehung in der Weise erfolgt, daß der Eingriffsbereich zwischen den Zahnrädern von dem Teil des Innenumfangs des Gehäuses wegbewegt wird, der sich zwischen dem Auslaß und dem Einlaß der Zahnradpumpe erstreckt.

Eine solche weitere Durchströmungsmöglichkeit kann weiter durch eine Ausführungsform der Zahnradpumpe nach der Erfindung erhöht werden, die sich dadurch auszeichnet, daß die Länge des Sperrglieds in Umfangsrichtung kleiner als die Länge des Zwischenraums in Umfangsrichtung zwischen den spitzen Kreisen der Zähne der beiden Zahnräder ist, wobei ein Ende des

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Kanals in der Nähe eines Endes des Sperrglieds angeordnet ist. Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß durch Verschieben der Pumpe.eine Durchströmungsmöglichkeit auch durch einen Teil des Zwischenraums zwischen den Spitzenkreisen der Zahnräder erzeugt wird, d.h. durch den Teil, der sonst von einem Sperrglied mit der normalen Länge für Pumpen der vorliegenden Art eingenommen wird. Normalerweise füllt das Sperrglied den Zwischenraum zwischen den Spitzenkreisen der Zähne der. exzentrisch angeordneten Zahnräder vollständig aus.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Drehbarkeit des Elements, in dem der Kanal angeordnet ist, ausreichen zum Verschieben des Eingriffsbereichs zwischen den Zahnrädern von der einen zur anderen Seite des Einlasses. Durch eine derartige Ausführungsform wird erreicht, daß die Möglichkeit für die Durchströmung der Zahnradpumpe ein Maximum ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt einer Ausführungsform der Zahnradpumpe nach der Erfindung im normalen Betriebszustand;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1; Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt, bei dem die

Zahnräder der Pumpe zur klaren Darstellung der Strömung durch die Pumpe weggelassen wurden;

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, bei dem die

Pumpe in eine Stellung für das Durchströmen verschoben wurde;

Fig. 5 einen axialen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Zahnradpumpe nach der Erfindung;

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Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 einen der Fig. 6 entsprechenden Schnitt, bei dem die Zahnräder der Zahnradpumpe zur Darstellung der Strömung durch die Zahnradpumpe beim normalen Betrieb weggelassen wurden;

Fig. 8 einen der Fig. 6 entsprechenden Schnitt, bei dem die Pumpe in einen Zustand zum Durchströmen verschoben wurde;

Fig. 9 einen der Fig. 8 entsprechenden Schnitt, bei dem die Zahnräder der Zahnradpumpe zur Darstellung der Durchströmung der Zahnradpumpe in ihrem verschobenen Zustand entfernt wurden.

Eine Zahnradpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einem Einlaß

2 und einem Auslaß 3 versehen ist, von denen jeder über einen sich erweiternden Abschnitt 4 bzw. 5 sich in den Hohlraum des Gehäuses öffnet. Mit Ausnahme der sich erweiternden Abschnitte 4 und 5 ist der Hohlraum des Gehäuses zylindrisch. Der Auslaß

3 und der Einlaß 4 weisen einen gegenseitigen Winkelabstand von 90° auf. Der zylindrische Hohlraum oder Innenraum des Gehäuses weist eine Achse oder Mittellinie 6 auf. Im Innenraum des Gehäuses ist eine Scheibe 7 koaxial zur Mittellinie 6 drehbar eingebaut. Die Scheibe 7 ist längs dem Umfang mit axialen Vorsprüngen 8 versehen, von denen jeder einen zahnförmigen Querschnitt aufweist und die demnach zusammen mit der Scheibe 7 ein Zahnrad bilden. Eine Antriebswelle ist an der Scheibe befestigt und erstreckt sich durch eine Bohrung 10 im Gehäuse. Die Welle 10 ist in der Bohrung durch einen O-Ring 12 abgedichtet, der in einer Nut in einer Schulter 11 der Welle 9 sitzt. Die Welle 9 soll mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden werden.

Das Gehäuse 1 weist an der der Bohrung 10 gegenüberliegenden Seite eine öffnung 14 auf. Diese öffnung 14 bildet eine axiale

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Verlängerung des zylindrischen Innenraums oder des Hohlraums des Gehäuses 1 und dient zur teilweisen Aufnahme eines Gehäuseelements 15, das für den Hohlraum als Deckel 15 dient. Dieser Deckel 15 ist durch einen O-Ring 16 gegenüber der öffnung 14 abgedichtet. Eine U-förmige Klemme 18 ist am Gehäuse mittels einer nicht gezeigten Kupplung befestigt, z.B. mittels eines Bajonettverschlusses, an dem zwei Schenkel 19 und 20 der Klemme befestigt sind. Der Klemme 18 kann über einen Rohrstutzen 21 Druckluft zugeführt werden, die einen Druckschuh 22 auf die Außenfläche des Deckels 15 drückt, um den Deckel während des Betriebs der Zahnradpumpe in seiner Stellung zu halten. Der Deckel 15 trägt an seiner Innenfläche eine zylindrische Achse 24, deren Mittellinie sich exzentrisch zur Mittellinie 6 des Hohlraums des Gehäuses erstreckt. Ein Zahnrad 27, das kleiner als das oben genannte Zahnrad ist, ist drehbar auf der Achse 24 gelagert. Das Zahnrad 27 weist Zähne 28 auf. Wie aus Fig. ersichtlich, erstreckt sich eine gedachte Linie zwischen der Mittellinie 6 des Gehäuses und der Mittellinie 25 der Achse ungefähr längs der Winkelhai bierenden des Winkels, der gebildet ist durch die Mittellinie des Einlasses 2 und des Auslasses 3. Demnach stehen die beiden Zahnräder in dichtem Eingriff miteinander längs einem Bereich 30 der Innenwand des Gehäuses, der zwischen dem Auslaß 3 und dem Einlaß 2 liegt. Dem Bereich 30 diametral gegenüberliegend bilden die beiden nicht gezeigten Spitzenkreise der beiden Zahnräder einen Zwischenraum, in dem ein Sperrglied 31 mit sichelförmigem Querschnitt angeordnet ist. Dieses Sperrglied 31 ist an der Innenfläche des Deckels 15 befestigt und so angeordnet, daß seine Innenfläche die Zahnspitzen des kleineren Zahnrads berührt, während dessen Außenfläche die Zahnspitzen des größeren Zahnrads berührt.

Während des normalen Betriebs wird die Welle 9 im Uhrzeigersinn gedreht (Fig. 2 urvd 3), wodurch das größere Zahnrad 8 gedreht wird und das kleinere Zahnrad dreht. Durch die Positionierung des Eingriffsbereichs, wird am Einlaß 2 ein Unter-

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druck erzeugt, der im Zwischenraum zwischen den beiden Zahnrädern über den sich erweiternden Abschnitt 4 eine Einströmung erzeugt, die die durch die Zähne des größeren Zahnrads bewirkte Verengung des Ströinungsquerschnitts ausgleicht. Während des Saugbetriebs werden die Lücken zwischen den Zähnen mit zu pumpendem Material gefüllt, das durch die Zahnlücken längs den gegenüberliegenden Seitenflächen des Sperrglieds 13 bewegt wird bis es durch den Auslaß 3 ausgestoßen wird, wo die Zähne den Wiedereingriff beginnen. Im Bereich zwischen dem Auslaß und dem Einlaß 2 stehen die Zähne der Zahnräder in völligem Eingriff.

In der Innenfläche des Deckels 15 ist eine Ausnehmung oder ein Kanal 33 ausgeschnitten, vgl. Fig. 3 und 4. Im normalen Betriebszustand der Pumpe (Fig. 2 und 3) ist ein Ende 34 des Kanals 33 am übergang zwischen dem sich erweiternden Abschnitt 4 des Pumpenauslasses 3 und dem Bereich 30 längs der Innenfläche des Gehäuses angeordnet, bei der der volle Zahneingriff zwischen den beiden Zahnrädern auftritt. Im Betriebszustand der Pumpe (Fig. 3) ist das andere Ende 35 des Kanals 33 in Umfangsrichtung hinter dem sich erweiternden Abschnitt 5 des Einlasses 3 angeordnet, wobei bei der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform der sichelförmige Vorsprung 31 am Ende 35 des Kanals 33 ein wenig verkürzt wurde im Vergleich mit den Sperrgliedern, die normalerweise bei Zahnradpumpen verwendet werden.

Am Deckel 15 ist ein sich radial erstreckender Betätigungsarm 36 befestigt. Der Deckel 15 kann durch den Betätigungsarm 36 in der öffnung 14 des Gehäuses von der Winkelstellung von Fig. in diejenige von Fig. 4 gedreht werden, nachdem der Druck am Druckschuh 2 entlastet wurde. Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung überdecken die Enden des Kanals 33 den Einlaß 2 und den Auslaß 3, weshalb in diesem verschobenen Zustand der Zahnradpumpe Flüssigkeit unmittelbar durch die Zahnradpumpe vom Einlaß 2 zum Auslaß 3 geleitet werden kann. Wie sich aus Fig. 3 und 4 ergibt, wird der Deckel 15 zur Verstellung der

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Zahnradpumpe um einen Winkel von 65° gedreht» Eine solche Winkel verschiebung entfernt gleichzeitig den Bereich, längs welchem ein voller Eingriff zwischen den Zähnen der Zahnräder besteht, vom Bereich der Innenfläche des Gehäuses zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 in der Weise, daß nach einer solchen Verschiebung nur Teile der Zahnräder, deren Zähne sich im Abstand befinden, in diesem Bereich angeordnet sind. Es ist demnach auch möglich, im verschobenen Zustand Flüssigkeit durch die sich im Abstand befindlichen Zahnräder zu leiten.

Diese weitere Durchströmungsmöglichkeit wird bei der in Fig. bis 9 gezeigten Ausführungsform weiter erhöht. Der einzige Unterschied zwischen der Ausflihrungsform nach Fig. 1 bis 4 und der Ausflihrungsform nach Fig. 5 bis 9 besteht darin, daß die Länge des Kanals 33 bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 9 erhöht wurde, und daß gleichzeitig die Länge des Sperrglieds 31 entsprechend vermindert wurde. In Fig. 5 bis 9 wurden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 4 verwendet, und es ist daher der Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 9 ohne weitere Erklärungen verständlich. Aus den Stellungen des Arms 36 in Fig. 7 und 9 ist ersichtlich, daß der durch Verstellen der Pumpe hergestellte Drehwinkel gemäß der Ausführungsform von Fig. 5 bis 9 größer ist als gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 bis 4. Als erstes ergibt die vergrößerte Länge des Kanals 33 eine verminderte Oberdeckung der Enden des Kanals gegenüber dem Einlaß und dem Auslaß, vgl. Fig. 9. Ferner wurde der Eingriffsbereich zwischen den beiden Zahnrädern (vgl. Fig. 8) um einen solchen Abstand am Einlaß 2 vorbeibewegt, daß eine Möglichkeit für eine Durchströmung vom Einlaß 2 zum Auslaß zwischen den beiden Spitzenkreisen der beiden Zahnräder besteht, d.h. durch den Zwischenraum, der bei herkömmlichen Zahnradpumpen der vorliegenden Art von einem durch eine ganze Sichel gebildeten Sperrglied eingenommen wird.

Die kleine Länge des sichelförmigen Sperrglieds erzeugt keinerlei technische Nachteile. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß ein

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Zahn des kleineren Zahnrads beim normalen Betrieb der Zahnradpumpe stets in dichte Berührung mit der Innenfläche des Sperrglieds eintritt, bevor die dichte Berührung des vorhergehenden Zahns am Sperrglied 31 aufhört. Demnach wird die Sperrung gegen einen Rückstrom durch die Zahnradpumpe trotz der kleinen Länge des Sperrglieds 31 aufrechterhalten. Darüber hinaus wird eine Sicherheit gegen Rückstrom durch die Zahnradpumpe längs der Außenfläche des Sperrglieds 31 erzielt aufgrund der dichten Berührung der Spitzen der Zähne des größeren Zahnrads an der Außenfläche des Sperrglieds 31.

Durch den Betätigungsarm 36 kann der Deckel 15 leicht von Hand verschoben werden. Dadurch, daß der Deckel 15 drehbar ist, kann er jedoch auch leicht automatisch verschoben werden, da der Arm 36 mit einer automatisch gesteuerten hydraulischen oder pneumatischen Betätigungseinrichtung verbunden werden kann.

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

« 1. !zahnradpumpe mit zwei exzentrisch angeordneten unterschiedlich großen Zahnrädern, von denen das größere in einem im allgemeinen zylindrischen Gehäuse der Zahnradpumpe drehbar gelagert ist, während das kleinere auf einer Achse gelagert ist, die im Gehäuse so exzentrisch angeordnet ist, daß die Zähne der beiden Zahnräder im Betriebszustand der Zahnradpumpe zwischen dem Auslaß und dem Einlaß der Zahnradpumpe längs einem Bereich des Innenumfangs des Gehäuses im gegenseitigen Eingriff stehen und mit einem Zwischenraum zwischen den Spitzenkreisen der Zähne längs einem weiteren Teil des Umfangs der Zahnräder angeordnet sind, wobei im Zwischenraum ein Sperrglied angeordnet ist, dessen eine Fläche an den Zähnen des kleineren Zahnrads abdichtet, während dessen andere Fläche an den Zähnen des größeren Zahnrads abdichtet, dadurch gekennzei chnet , daß die Achse (24) und das Sperrglied (31) zusammen mit einem Element (15) des Gehäuses (1) im Gehäuse (1) um die Achslinie (6) des größeren Zahnrads (8) drehbar gelagert sind, und daß im Gehäuse (1) ein Kanal (33) vorgesehen ist, der sich in Umfangsrichtung des Gehäuses (1) um einen Winkel erstreckt* der größer als der Winkel zwischen dem Einlaß (2) und dem Auslaß (3) ist, wobei der Kanal (33) in Umfangsrichtung gegenüber dem Bereich versetzt ist, längs welchem das größere und das kleinere Zahnrad (8, 27) in Eingriff stehen.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Sperrglieds (31) in Umfangsrichtung kleiner als idle Länge des Zwischenraums in Umf angsri chturig zwischen den Spitzenkreisen der Zähne der beiden Zahnräder) (8, 27) ist, wobei das eine Ende des Kanals (33) in der Nähe eines Endes des Sperrglieds (31) angeordnet ist.

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3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbarkeit des Elements (15), in dem der Kanal (33) angeordnet ist, ausreicht zum Verschieben des Eingriffsbereichs zwischen den" Zahnrädern (8, 27) von der einen zur anderen Seite des Einlasses (2).

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