DE2908955C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, in der Flüssigkeit und Gas auf dem Weg zwischen Pumpeneinlaß und Pumpenauslaß zugeführt werden.

Aus der US-PS 40 59 714 ist eine solche Zahnradpumpe bekannt, die sich insbesondere dazu eignet, ein Gas in flüssigem Heißschmelzkleber zu verteilen. Einstufige und zweistufige Zahnradpumpen werden beschrieben, bei denen kämmende Paare von Stirnzahnrädern in Pumpenkammern eingeschlossen sind. Der Kleber wird in einem Behälter geschmolzen, und die Flüssigkeit wird durch einen Flüssigkeitseinlaß zwischen den beiden Zahnrädern dort in die Pumpenkammer eingeführt, wo die Zähne gerade außer Eingriff gelangen.

Ein Gaseinlaß liegt stromabwärts (d. h. in Richtung der Zahnradumdrehung) vom Flüssigkeitseinlaß durch einen oder mehrere Zahnradzähne getrennt beabstandet. Die Flüssigkeit und das Gas werden in den Zahnlücken der entsprechenden Zahnräder aufgenommen und in diesen Zahnlücken um den Umfang der Pumpenkammer herum befördert, wenn sich die Zahnräder drehen. Innerhalb der Pumpenkammer werden Gas und Flüssigkeit gemischt. Am Auslaß, an dem die Zähne erneut in Eingriff kommen, wird die Flüssigkeit herausgedrückt. Die Lösung aus flüssigem Kleber und Gas wird unter dem Abgabedruck der Pumpe einer ventilgesteuerten Kleberabgabeeinrichtung zugeführt, von der der Kleber selektiv an den Umgebungsdruck abgegeben werden kann.

Jedoch ist bei dieser bekannten Pumpe die nötige gleichförmige Verteilung des Gases in der Flüssigkeit nicht immer gewährleistet. Dies liegt wenigstens teilweise an ungenügender Vermischung, wenn Gas und Flüssigkeit im Zahnlückenraum entlang den Pumpenkammerwänden transportiert werden, wobei auf sie außer durch die Drehbewegung selbst nicht eingewirkt werden kann.

Aus der DE-OS 22 00 301 ist eine Zahnradpumpe zur Gas/Flüssigkeitsvermischung bekannt, bei der die teilweise flüssigkeitsgefüllten Zahnlückenräume von einer Lufteinlaßöffnung Außenluft ansaugen, wenn sie an dieser vorbeistreichen. Die Lufteinlaßöffnung wird zur Vermeidung von Verschmutzungen mit einer Sammelkammer verbunden, welche das beim Abstellen der Pumpe rückgesaugte Gemisch speichert. Diese Sammelkammer hat jedoch im Betrieb der Pumpe keinerlei Funktion; sie bildet nur eine Verlängerung der Strecke zwischen der Lufteinlaßöffnung in die Pumpenkammer und der Außenseite der Pumpe.

Im allgemeinen sind Heißschmelzkleber in geschmolzenem Zustand sehr viskos. Ihre Konsistenz bei den An­ wendungsbedingungen ist der Konsistenz von geschmolzenem Glas oder von Molassen ähnlich. Sie fließen im Vergleich zu anderen Materialien nur sehr wenig, und viele dieser Kleber besitzen Nicht-Newtonsche Fließeigenschaften. Die Viskosität jedes beliebigen gegebenen Klebers hängt stark von der Temperatur ab. Da eine Pumpe für verschiedene Kleber bei verschiedenen Temperaturen, Gas/Flüssigkeitsverhältnissen und Drücken und bei verschiedenen Abgabezyklen benutzbar sein soll, ist eine Pumpe erwünscht, die den Schaum bei den verschiedensten möglichen Arbeitsbedingungen mit einem hohen Maß an Gleichförmigkeit abgibt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zahnradpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine optimale gleichmäßige Durchmischung von Gas und Flüssigkeit sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen nennen die Unteransprüche.

Die Erfindung liefert eine neuartige Mischeinrichtung, die statisch ist, d. h. die außer der Antriebskraft für die Drehung der Zahnräder keine weitere Energie benötigt. Diese Mischeinrichtung ist in der Pumpenkammer selbst zwischen dem Flüssigkeitseinlaß und dem Auslaß vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung geht von dem Konzept aus, die Fluidmischung in den entsprechenden Zahnlückenräumen zu "pulsen", während sich die Zahnlückenräume vom Einlaß zum Auslaß bewegen, wodurch die Mischwirkung erhöht wird. Dies wird dadurch verwirklicht, daß jeder Zahnlückenraum schnell in Verbindung mit kleinen Kammern und außer Verbindung mit diesen Kammern gebracht wird, die sich in die Pumpenkammer öffnen, wobei jede der kleinen Kammern eine bestimmte Menge an Gas/Flüssigkeitsmischung enthält. Obwohl der genaue Mischungsvorgang, der aus einem derartigen sequentiellen Pulsen resultiert, nicht völlig verstanden wird, hat sich gezeigt, daß mit derartigen Pumpen erzeugte Schäume einen außergewöhnlich hohen Grad an Gleichförmigkeit besitzen. Die Verwendung dieser Mischeinrichtung ermöglicht es, einen höheren Gasanteil mit der Flüssigkeit ohne Auftreten irgendwelcher "Spuckerscheinungen" zu mischen, die das Vorhandensein von ungelöstem Gas anzeigen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Mischeinrichtungen eine Reihe von kleinen, flachen festen Kammern, die zur Pumpenkammer hin offen sind und die derart positioniert sind, daß sie senquentiell von den Zähnen der entsprechenden Zahnräder "überwischt" oder überstrichen werden, während die Zahnräder sich drehen. Die intermittierende Freigabe dieser Kammern (gegenüber den Zahnlückenräumen), während die Zahnradzähne an diesen Kammern vorbeilaufen, verursacht wahrscheinlich eine Turbulenz innerhalb der Flüssigkeit und dem Gas in den Zahnlückenräumen, und diese Turbulenz ist beim Verteilen des Gases in der Flüssigkeit behilflich. Die Kammern werden auf gegenüberliegenden Stirnflächen der Zahnräder als flache Sacklöcher in die Platten eingebracht, welche die Pumpenkammer bilden. Bevorzugt werden getrennte Gruppen dieser Kammern vorgesehen, wobei eine Gruppe dem Einlaß und die andere Gruppe dem Auslaß der Zahnrad- Vorsprünge benachbart angeordnet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise als Axialschnitt, teilweise schematisch, einer zweistufigen Zahnradpumpe mit Einlaß- und Auslaß-Mischeinrichtungen gemäß der Erfindung, in der zweiten Stufe der Pumpe;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, in Aufwärtsrichtung;

Fig. 3 einen Horizontalschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1, in Abwärtsrichtung;

Fig. 4 einen Horizontalschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 1, in Abwärtsrichtung;

Fig. 5 einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende vergrößerte fragmentarische Ansicht, die überlagert die bevorzugte Position der Einlaß- und der Auslaßkammern bezüglich des Einlasses und des Auslasses der zweiten Stufe zeigt;

Fig. 7 einen fragmentarischen Horizontalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 8 einen fragmentarischen Horizontalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kammern in einem Zahnrad innerhalb einer Drei-Zahnradpumpe vorgesehen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in einer zweistufigen Gas/Flüssigkeits-Zahnradpumpe desjenigen Typs eingesetzt, der in der deutschen Patentanmeldung P 29 02 811.3 beschrieben ist. Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe besitzt einen Gesamtaufbau, der derjenigen Pumpe ähnlich ist, die in Fig. 2 der Anmeldung P 29 02 811.3 beschrieben ist, wobei auf diese Patentanmeldung zur näheren Beschreibung dieses Pumpentyps Bezug genommen wird.

Ein Zufuhrstrom eines zuvor geschmolzenen Heißschmelzklebers wird durch den Einlaß 9 zugeführt und fließt durch einen in der Einlaßplatte 10 der ersten Stufe vorgesehenen inneren Kanal (nicht dargestellt) zu einer Getriebepumpe der ersten Stufe und wird dort in einer Pumpenplatte 11 der ersten Stufe aufgenommen. Die Pumpe der ersten Stufe sowie die Pumpe der zweiten Stufe enthalten je zwei miteinander kämmende Stirnzahnräder. Ein Zahnrad jeder Stufe ist mit einer Welle 12 verbunden und wird von dieser Welle angetrieben, die ihrerseits durch einen nicht dargestellten Motorantrieb gedreht wird. In dieser Ausführungsform wird in der ersten Stufe kein Gas mit dem flüssigen Heißschmelzkleber vermischt. Die Pumpe der ersten Stufe gibt flüssigen Heißschmelzkleber an den Auslaß 13 der ersten Stufe ab, der gestrichelt dargestellt ist und der als eine Ausnehmung auf der oberen Seite einer Trennplatte 14 zwischen der ersten und der zweiten Stufe ausgebildet ist. Vom Auslaß 13 fließt das flüssige Material durch eine diagonale Bohrung 15 in eine Flüssigkeits- Einlaßbohrung 16 der zweiten Stufe, die alle in der Platte 14 erzeugt sind.

Gemäß Fig. 3 enthält die Pumpe der zweiten Stufe in dieser Ausführungsform zwei Zahnräder 48 und 49, die in entsprechenden Vorsprüngen oder Ausnehmungen 50 und 51 der Pumpenkammer 17 drehbar angeordnet sind, wobei die Pumpenkammer 17 in der Platte 18 der Pumpe der zweiten Stufe angeordnet ist. Aus Vereinfachungsgründen sind die Zahnräder in Fig. 1 nicht in der Pumpenkammer 17 dargestellt, sie sind dagegen in Fig. 6 gezeigt.

In der zweiten Stufe wird durch den Kanal 16 einströmender flüssiger Kleber mit Gas gemischt, das der zweiten Stufe von einer Gasquelle 19 durch einen Kanal 20 zugeleitet wird. Der Gaseinlaßkanal 20 enthält ein Rückschlagventil 21, welches verhindert, daß Kleber durch denKanal 20 zur Quelle 19 strömt. Stromabseitig von dem Rückschlagventil 21 führen mehrere Gaseinlaß-Zweigkanäle, deren stromaufseitiges Ende in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist, zu der Pumpenkammer 17, wie noch erläutert wird.

In der Pumpe der zweiten Stufe wird das Gas sorgfältig homogen in dem flüssigen Heißschmelzkleber verteilt oder dispergiert, wie noch beschrieben wird. Die resultierende Mischung wird einem Ausgangskanal 23 der zweiten Stufe zugeführt, der in einer Auslaßplatte 24 der zweiten Stufe gebildet ist.

Die verschiedenen Platten 10, 11, 14, 18 und 24 werden mittels Richthülsen 32 und 33 übereinander ausgerichtet (vgl. Fig. 1) und mittels Schrauben 25 zu einer Baugruppe miteinander verbunden (vgl. Fig. 2-4). Die Platten-Baugruppe wird an einem Verteilerblock 26 mittels Befestigungsschrauben 30, 31 befestigt, die durch die Richthülsen 32, 33 hindurchlaufen.

Im Verteilerblock 26 führt ein Auslaßkanal 35 vom Auslaß 23 der zweiten Stufe innerhalb der Platte 24 nach außen und wird bei Benutzung mit einer ventilgesteuerten Abgabevorrichtung 36 verbunden, die als eine von Hand oder mittels eines Magnetventils betätigbare Kanone bekannter Art ausgebildet sein kann. Eine Rückkehr- oder Rückführleitung 37 führt von der Abgabevorrichtung 36 durch eine variable Drossel 38 zu einem Rückführkanal 39 im Verteilerblock 26. Der Kanal 39 erstreckt sich durch die Platten 24, 18 und 14 und führt die in den Zyklus zurückgeführte Mischung an den Eingang der Zahnräder der ersten Stufe. Ein Entlastungsventil 40, das schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, ist zwischen dem Ausgangskanal 35 und dem Rückführkanal 39 vorgesehen, um zu verhindern, daß der Systemdruck einen bestimmten Maximalwert überschreitet.

In der zweistufigen Zahnradpumpe der in der Fig. 1-6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Mischeinrichtung in der zweiten Stufe eingesetzt, in welcher das Gas und der flüssige Heißschmelzkleber zusammengebracht und gemischt werden. In dieser Stufe dreht sich ein Zahnradpaar 48, 49, vgl. Fig. 3, innerhalb sich schneidender Ausnehmungen 50 und 51 innerhalb der Pumpenplatte 18, die zusammen die Pumpenkammer 17 bilden. Auf der Oberseite und der Bodenseite ist die Kammer 17 durch die Platten 14 und 24 geschlossen. Eines der Zahnräder, das Zahnrad 48, ist ein Antriebszahnrad und ist mit der Antriebswelle 12 verkeilt. Während des Betriebs dreht sich das Zahnrad 48 in der durch den Pfeil 52 angegebenen Richtung. Das angetriebene Zahnrad 49 ist auf einer Leerlaufwelle 53 angeordnet. Dieses Zahnrad kämmt mit dem Zahnrad 48 in der Zone 55, die in Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist, in der sich die Ausnehmungen 50 und 51 schneiden. Das Zahnrad 49 wird in der durch den Pfeil 54 angezeigten Richtung gedreht.

Während sich die Zahnräder drehen, kommen ihre Zähne sequentiell an der Stelle 56 an einem Ende der Eingriffszone 55 in Eingriff und kommen an der Stelle 57 am anderen Ende der Eingriffszone 55 außer Eingriff (vgl. Fig. 6). Der der Stelle 57 benachbarte Bereich umfaßt somit die Einzugszone, in der sich die Räume 58 öffnen, wenn die Zahnräder auf der Niederdruckseite außer Eingriff gelangen und sich durch den Einlaß 16 mit Heißschmelzkleber füllen. Während sich die Zahnräder in Richtung der Pfeile 52 und 54 von der Einlaßzone 57 weg drehen, wird Fluid in den Zahnlückenräumen 58 um die Seitenwände der Ausnehmungen 50 und 51 durch die Transferzonen 59 zum Bereich 56 gebracht. Wenn ein Zahn eines Zahnrads in Eingriff mit einem Zahnlückenraum 58 des gegenüberliegenden Zahnrads kommt, verdrängt es zunehmend Fluid aus diesem Raum, und der Bereich 56 enthält dadurch die Auslaßzone der zweiten Stufe. Der Bereich 56 steht mit einem Abgabespalt 60 in Verbindung, der in der Pumpenplatte 18 gebildet wird, und dieser Spalt steht seinerseits mit dem Auslaßkanal 23 in der Auslaßplatte 24 der zweiten Stufe in Verbindung (vgl. Fig. 1 und 4).

Das flüssige Heißschmelzkleber wird in die Pumpe der zweiten Stufe von der Oberseite her (gesehen gemäß Fig. 1) durch den Kanal 16, der Pumpeneinzugszone 57 benachbart (vgl. Fig. 6) zugeführt. Das Gas wird etwas stromabwärts, d. h. in Richtung der Pfeile 52 und 54 vom Flüssigkeitseinlaß 16 zugegeben. Insbesondere wird das Gas den Pumpenkammerausnehmungen 50 und 51 durch die Gaseinlässe 65 und 66 zugeführt. Diese Einlässe sind Löcher, die auf der oberen Oberfläche 75 der Platte 24 gebildet sind (vgl. Fig. 4). Jeder dieser Einlässe wird aus einer Gaszufuhrleitung 20 über getrennte Zweigkanäle 22, 22 in der Platte 24 versorgt (vgl. Fig. 5).

Die bevorzugte Lage der Gaseinlässe 65 und 66 bezüglich des von den Zähnen der entsprechendenn Zahnräder 48 und 49 überstrichenen Pfades ist in Fig. 6 in Einzelheiten dargestellt. Die Auslässe sind bevorzugt vom Flüssigkeitseinlaß 16 ungefähr eine solche Strecke stromabwärts beabstandet angeordnet, die dem Abstand zweier Zahnradzähne entspricht.

Die Einlässe 65 und 66 sind bevorzugt auf dem Teilkreis 69 der Zahnräder 48 und 49 zentriert, und ihre radial außen liegenden Kanten befinden sich ungefähr auf dem Umfang der Ausnehmungen 50 und 51 (vgl. Fig. 1). Der Durchmesser der Einlässe 65 und 66 ist größer als die Breite eines einzelnen Zahnes, auf dem Teilkreis gemessen. Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Einlässe 65 und 66 bei einem Zahnrad mit 16-Durchmesserteilung und 20 Zähnen und einem Teilkreis von 1,250 Zol (3,175 cm) bevorzugt etwa 0,140 Zoll (0,356 cm). Obgleich der relative Durchmesser und die beschriebene Position dieser Einlässe 65 und 66 bezüglich der Zahnradgröße nicht kritisch ist, stellen diese Werte aus noch zu beschreibenden Gründen die bevorzugte Ausführungsform dar. Wie schon erwähnt, sind die Einlässe 65 und 66 vom Flüssigkeitseinlaß 16 stromabwärts beabstandet angeordnet, und dieser Abstand entspricht etwa dem Abstand zwischen den Mitten zweier Zahnradzähne, so daß zwei Zähne ständig zwischen dem Gas- und dem Flüssigkeitseinlaß liegen.

Zwischen den Gaseinlässen 65 und 66 und dem Flüssigkeitseinlaß 16 sind erfindungsgemäß mehrere Mischvorrichtungen angeordnet. Diese Mischvorrichtungen bestehen aus mehreren Sacklöchern 71 und 72, die gestaffelt oder diagonal versetzt auf den Oberflächen 74 und 75 der Platten 14 und 24 angeordnet sind, welche die Pumpenkammer oben und unten begrenzen (vgl. Fig. 1). Diese Sacklöcher 71 und 72 besitzen denselben Durchmesser wie die Gaseinlaßöffnungen 65 und 66 und liegen alle auf dem Teilkreis 69. Sie sind nicht mit irgendeinem Kanal innerhalb der Platten verbunden.

Bevorzugt befinden sich mindestens zwei Sacklöcher (die in einander entgegengesetzten Oberflächen 74 und 75 liegen können, um eine ausbalancierte Wirkung zu ergeben) zwischen jedem Gaseinlaß und dem Flüssigkeitseinlaß 16. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind vier Sacklöcher 71 a, b, c und d in der Oberfläche 74 der Platte 24 ausgebildet, wobei zwei Sacklöcher in jeweils eine Ausnehmung 50 und 51 für die Zahnräder münden. Vier Sacklöcher 72 a, b, c und d sind ferner in die Oberfläche 75 eingearbeitet, wobei jeweils zwei Sacklöcher in jede der Ausnehmungen 50 und 51 münden.

Der zwischen benachbarten Sacklöchern auf derselben Platte eingeschlossene Winkel soll bevorzugt kleiner, bevorzugt etwa 2° kleiner als der zwischen benachbarten Zahnradzahnen eingeschlossene Winkel sein. Die Sacklöcher 72 in der Platte 24 sind an Umfangspositionen angeordnet, die in der Mitte zwischen den Mittelpunkten der Sacklöcher 71 der Platte 14 liegen, d. h., einander gegenüberliegende Sacklöcher sind untereinander versetzt, wie sich am besten der Fig. 6 entnehmen läßt. Die Sacklöcher 72 a und 72 c, die dem Flüssigkeitseinlaß 16 am nächsten liegen, schneiden sich in der Platte 24 und sind um etwa ihren halben Durchmesser gegen den Flüssigkeitseinlaß 16 in der Platte 14 versetzt (vgl. die Fig. 1 und 6). Gemäß Fig. 4 ist der Abstand zwischen einem Gaseinlaß 65 oder 66 und einem benachbarten Sackloch 72 b oder 72 d ungefähr gleich dem Abstand zwischen dem Sackloch und dem nächsten Sackloch 72 a und 72 c. Die Sacklöcher können durch Bohren erzeugt werden und sind ungefähr 0,76 mm (0,03 Zoll) tief.

Die Sacklöcher 71 und 72 sind bezüglich der gleichförmigen Mischung des Gases in die Flüssigkeit überraschend wirksam. Wie schon erwähnt, sind die Sacklöcher "blind", d. h. sie führen nirgendwo hin, und es wird durch diese Löcher auch nichts zugeführt. Die Begründung für diese Wirkung scheint folgende zu sein: Jeder Zahnlückenraum 58 nimmt ein abgemessenes Flüssigkeitsvolumen auf, während er an den Flüssigkeitseinlaß 16 vorbeiläuft. Das Flüssigkeitsvolumen füllt den Zahnlückenraum nicht vollständig aus; die Pumpe der zweiten Stufe hat eine Förderleistung, die größer als das Flüssigkeitsvolumen ist, welche von der ersten Pumpe geliefert wird, um dem aufzunehmenden Gasvolumen Rechnung zu tragen. Das durch die Einlässe 65 und 66 zugeleitete Gas steht unter Druck, der bis zu 3,61 Kp/cm² (45 psi) betragen kann. Da die Zahnlückenräume nicht vollständig gefüllt sind, fließt Gas entgegen der Drehrichtung der Zahnräder und füllt das restliche Volumen der Zahnlückenräume auf. Da die Sacklöcher 71 und 72 breiter als die Zahnradzähne sind, wird jeder Zahn von einem Sackloch "überspreizt", während der Zahn an dem Sackloch vorbeiläuft; das Sackloch stellt einen Kurzschlußpfad parallel zu dem Zahn (von seiner vorderen Flanke zu seiner rückseitigen Flanke) dar, durch den der Gasdruck an dem Zahn vorbei (stromaufwärts) zum nächstfolgenden Zahnlückenraum zurückgeleitet wird.

Dieser "Druckimpuls" erhöht die Bewegung des Gases relativ zur Flüssigkeit in jedem Zahnlückenraum 58 und verbessert dadurch die Vermischung. Gemäß Fig. 6 kann insbesondere das durch den Gaseinlaß 66 in den Zahnlückenraum 58 a eingeleitete Gas expandieren und in das Sackloch 71 d strömen. Der Gasdruck in diesem Sackloch wird, während der Zahnradzahn 61 a an dem Sackloch 71 vorbeistreicht, an dem Zahn vorbei zum nächsten Zahnlückenraum 58 b in das gegenüberliegende Sackloch 72 d geleitet etc. Auf diese Weise strömt das Gas zurück, d. h. es strömt stromaufwärts zur Drehrichtung der Zahnräder in Richtung auf den Flüssigkeitseinlaß 16. Diese Bewegung und dieser Druckzyklus verursacht Turbulenz, welche die Mischung von Flüssigkeit und Gas innerhalb der entsprechenden Zahnlückenräume verbessert.

Die Sacklöcher 71 und 72 brauchen sich vom Flüssigkeitseinlaß 16 nicht weit in Stromabwärtsrichtung, oder über die Gaseinlässe 65 und 66 hinaus zu erstrecken. Die genaue Anordnung, Gestalt, Zahl und Durchmesser sind nicht besonders kritisch. Im allgemeinen sollen die Sacklöcher derart angeordnet werden, daß sie eine unregelmäßige Verbindung (während die Zähne vorbeidrehen) mit den Zahnlückenräumen bilden.

Die obenstehend beschriebenen Sacklöcher können als Einlaß-Mischvorrichtungen bezeichnet werden, da sie dem Gas- und dem Flüssigkeitseinlaß benachbart liegen. Alternativ, bevorzugt jedoch zusätzlich, zu den Einlaß-Mischvorrichtungen wird eine getrennte Gruppe an Sacklöchern näher und stromaufwärts der Auslaßzone 56 der Pumpe der zweiten Stufe vorgesehen. Diese Sacklöcher können als Auslaß-Mischvorrichtungen bezeichnet werden. Die Auslaß-Mischvorrichtungen bestehen bevorzugt wie die Einlaß-Mischvorrichtungen aus Sackbohrungen in den Oberflächen 74 und 75 der Platten 14 und 24, sie befinden sich jedoch stromaufwärts vom Abgabespalt 60.

In der dargestellten Ausführungsform sind mehrere Auslaßsacklöcher 80 in der Platte 14 auf jeder Seite der Auslaßzone 56 (vgl. Fig. 2 und 6) angeordnet. In der Platte 24 sind auf der unteren Seite der Zahnräder der zweiten Stufe mehrere zusätzliche Sacklöcher 81 auf beiden Seiten der Zone 56 ausgebildet (vgl. Fig. 4 und 6). Die Sacklöcher 80 und 81 sind, wie die Einlaß-Sacklöcher, blind, sie können ziemlich flach sein, und sie führen nicht durch die Platten hindurch zu irgendeinem Kanal. Bevorzugt, obwohl nicht notwendig, können diese Sacklöcher kleiner sein als die Einlaß- Sacklöcher; bei der Pumpe mit den oben angegebenen Abmessungsgrößen können die Auslaß-Sacklöcher 0,76 cm (0,03 Zoll) tief sein und einen Durchmesser von 2,18 mm (0,086 Zoll) besitzen, während die Einlaß-Sacklöcher eine Tiefe von 0,76 mm (0,03 Zoll) und einen Durchmesser von 3,56 mm (0,14 Zoll) besitzen. Die Mitten der Sacklöcher 80 und 81 können auf oder in der Nähe des Teilkreises der Zahnräder 48 und 49 liegen, so daß die radial inneren Kanten der Sacklöcher ungefähr denselben radialen Abstand wie die Wurzeln der Zahnlückenräume besitzen. Während die Einlaß-Sacklöcher einen Durchmesser besitzen können, der größer als die Breite der Zahnradzähne ist, um eine Gasrückströmung zum Einlaß hin zu ermöglichen, besitzen die Auslaß-Sacklöcher 80 und 81 Durchmesser, die kleiner als die Breite der Zahnradzähne "überspreizt" oder sich über die Breite des Zahns hinaus erstreckt, während der Zahn über das Loch läuft.

Dadurch wird verhindert, daß der Auslaßdruck die Zahnrad- Zähne kurzschließt. Die Sacklöcher in den Platten 14 und 24 sind bevorzugt gestaffelt angeordnet, vergl. Fig. 6. Bei Verwendung einer Pumpe mit 20 Zähnen enthaltenden Zahnrädern, einer Durchmesserteilung von 16, einem Teilkreisdurchmesser von 1,25 Zoll (3,18 cm), können die Mitten gegenüberliegender Sacklöcher 80 und 81 um 7° voneinander beabstandet sein, gemessen vom Zentrum des Zahnrads, so daß der Abstand zwischen benachbarten Sacklöchern auf derselben Platte etwas kleiner als der 18°-Abstand zwischen benachbarten Zahnrad-Zähnen ist. Das am weitesten stromabwärts befindliche Auslaß-Sackloch (81 a und 81 h in Fig. 6) kann einen Winkel von 45° gegen eine imaginäre Linie einschließen, welche die Zahnradmitten miteinander verbindet, und der Bogen zwischen diesen Sacklöchern und den am weitesten stromaufwärts liegenden Auslaß-Sacklöchern beträgt bevorzugt etwa 90°.

Es wird angenommen, daß während des Betriebs, während die Zähne die Auslaß-Sacklöcher abdichten und öffnen, sich das Gas in den entsprechenden Zahnlückenräumen in die Auslaß-Sacklöcher ausdehnen kann. Dieser Impuls erzeugt eine Turbulenz und Fluidbewegung innerhalb der Zahnlückenräume und ermöglicht dadurch eine verbesserte Vermischung.

Die verbesserte Vermischung zeigt sich daran, daß größere Gas/Flüssigkeits-Verhältnisse ohne "Spucken" erzeugt werden können. So konnten Gas/Flüssigkeits-Verhältnisse bis zum Wert 3,0 verwirklicht werden, ohne daß bei der Abgabe mittels einer Heißschmelzkleberkanone die als "Spucken" bekannte Erscheinung auftrat.

Es ist wesentlich, daß die Einlaß-Sacklöcher eine Verbesserung der Vermischung auch ohne das Vorhandensein der Auslaß-Sacklöcher bewirken, und daß umgekehrt auch die Auslaß-Sacklöcher ohne die Einlaß-Sacklöcher die Vermischung verbessern. Die Einlaß-Sacklöcher können daher ohne die Auslaß-Sacklöcher verwendet werden, und umgekehrt können auch die Auslaß-Sacklöcher ohne die Einlaß-Sacklöcher eingesetzt werden.

Werden sowohl Einlaß-Sacklöcher als auch Auslaß-Sacklöcher verwendet, so sollen diesen beiden Gruppen in Umfangsrichtung um jede der Zahnradausnehmungen herum getrennt voneinander werden; d. h., es soll zwischen dem am weitesten stromabwärts liegenden Einlaß-Sackloch 71 b und dem an weitesten stromaufwärts liegenden Auslaß-Sackloch 81 g der Ausnehmung 50 ein Abstand bestehen. Im allgemeinen sind die Einlaß- Sacklöcher zwischen den Gaseinlässen 65 und 66 und dem Flüssigkeitseinlaß sehr wirksam. Die Auslaß-Sacklöcher können sich von dem Abgabespalt 60 stromaufwärts über einen Winkelabstand von 90° oder mehr erstrecken, vorausgesetzt, daß sie von den Einlaß-Sacklöchern ausreichend beabstandet sind, so daß kein wesentlicher Druckverlust oder Durchblasen erfolgt. Wenn keine Einlaß-Sacklöcher verwendet werden, können sich die Auslaß-Sacklöcher weiter zurück in Richtung auf den Einlaß hin, über die in den Fig. 2 und 4 dargestellten Stellen hinaus, z. B. bis zu einer durch die Mitten der beiden Zahnräder gezogenen Linie zurück erstrecken.

In der beschriebenen Ausführungsform sind die Sacklöcher in denjenigen Platten angeordnet, welche die Pumpenkammer auf gegenüberliegenden Seiten der Zahnräder schließen. Alternativ hierzu können die Sacklöcher in den Umfangswänden der Ausnehmungen angebracht sein, in denen die Zahnräder sitzen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt, gemäß der Sacklöcher 85 in der Platte 18 in den Umfangswänden 86 und 87 der Ausnehmungen 50 und 51 gebildet sind. Die Sacklöcher kommen in und außer Verbindung mit den Zahnlückenräumen 58, während die Zähne diese Sacklöcher bedecken und freigeben. Im Gegensatz zu der gerade beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind die Sacklöcher bei dieser Ausführungsform jedoch nicht gestaffelt angeordnet. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Sacklöcher in diesem Ausführungsbeispiel vom Einlaß 57 und vom Auslaß 60 der Pumpenkammer ungefähr gleich weit beabstandet sind und von beiden isoliert sind. Derartige Sacklöcher lassen sich in der gekrümmten Umfangswand in bekannter Weise, z. B. durch elektromechanisches Bearbeiten ("ECM") oder durch Bearbeitung mittels elektrischer Entladung ("EDM") ausbilden. Obwohl die Sacklöcher allgemein mit einer zylindrischen Gestalt dargestellt sind, können die Einlaß- und/oder Auslaß-Sacklöcher auch eine rechteckförmige, dreieckförmige oder andere Gestalt besitzen.

Die Lehre der Erfindung läßt sich auch in anderen Zahnradpumpen als dem Typ mit zwei Stirnrädern verwenden. Fig. 8 zeigt eine Mischpumpe mit drei Zahnrädern, bei der die Kammern in einem der Zahnräder statt in den Oberflächen der Pumpenkammer angeordnet sind, in der die Zahnräder sitzen.

In dieser Ausführungsform sind drei Stirnräder 90, 91 und 92 in drei Ausnehmungen 93, 94 und 95 einer Pumpenkammer drehbar angeordnet. Eines dieser Zahnräder, z. B. das Zahnrad 92, wird in Richtung des Pfeiles 98 angetrieben. Dieses Zahnrad dreht dann das Zahnrad 91 in die Gegenrichtung, vgl. den Pfeil 99. Das Zahnrad 91 treibt das Zahnrad 90 in Richtung des Pfeiles 100. Flüssigkeit von einer Flüssigkeitszufuhr und Gas von einem Kanal 102 werden am Einlaß 101 zusammengebracht, an dem die Zähne der Zahnräder 92 und 91 außer Eingriff gelangen. Die Zahnlückenräume des Zahnrads 92 ragen die Mischung um die Ausnehmung 95 herum in den Bereich 103, in dem die Zähne wieder mit den Zähnen des Zahnrads 91 in Eingriff gelangen. Dadurch wird die Mischung aus den Zahnlückenräumen verdrängt und unter Druck in einen Kanal 104 gedrückt, der in eine Zone 105 führt, in welcher die Zähne des Zahnrads 90 außer Eingriff mit den Zähnen des Zahnrads 91 gelangen. Die Mischung wird in den Zahnlückenräumen des Zahnrads 90 aufgenommen, um die Außenseite der Ausnehmung 93 herum in eine Zone 106 gebracht, in der die Mischung in einen Auslaß 107 gedrückt wird, wenn die Zähne des Zahnrads 91 in Eingriff mit den Zähnen des Zahnrads 90 gelangen.

In dieser Ausführungsform sind die Kammern als Durchgangsbohrungen 110 ausgebildet, die sich durch das Zahnrad 91 zwischen den Wurzeln gegenüberliegender Zahnlückenräume erstrecken. Die Bohrungen 110 schneiden sich nicht im Zentrum, da sie in verschiedenen Ebenen liegen. An einander gegenüberliegenden Enden einer Durchgangsbohrung 110 liegen unterschiedliche Drucke, wenn ein Ende am Auslaß 107 vorbeiläuft. dieser Druckunterschied hat eine Saugwelle zum Raum kleineren Druckes hin, der Zone 103 benachbart, zur Folge, und dies bewirkt eine Vermischung in diesem Raum. In diesem Falle sind die Kammern nicht blind, es kann jedoch durch sie hindurch keine wesentliche Strömung stattfinden, da sie an dem Ende, welches vom Auslaß 107 entfernt liegt, geschlossen sind.

Claims (16)

1. Zahnradpumpe, in der Flüssigkeit und Gas auf dem Weg zwischen Pumpeneinlaß und Pumpenauslaß zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Wandung (14, 24) der Pumpenkammer (17) in dem Bereich, der von den Zähnen der Zahnräder (48, 49) überstrichen wird, zwischen Pumpeneinlaß (47) und Pumpenauslaß (56, 60) zur Pumpenkammer (17) hin offene Kammern (71, 72; 80, 81; 85; 110) vorgesehen sind.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (71, 72; 80, 81; 85; 110) Sacklöcher sind.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72; 80, 81; 85; 110) einen Abstand aufweisen, der ungefähr der Breite eines Zahnes der Zahnräder (48, 49) entspricht.

4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (71, 80) bzw. (72, 81) in einander gegenüberliegenden Pumpenkammerwandungen (14, 24) in Umfangsrichtung um eine Kammer- bzw. Sacklochbreite zueinander versetzt angeordnet sind.

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (65, 66) in Drehrichtung des bzw. der Zahnräder (48, 49) hinter dem Flüssigkeitseinlaß (16) angeordnet ist und mindestens zwei Kammern (Sacklöcher) (71 a, b; 72 a, b bzw. 71 c, d; 72 c, d) zwischen dem Gaseinlaß (65, 66) und dem Flüssigkeitseinlaß (16) vorgesehen sind.

6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72) breiter sind als die Zahnradzähne, derart, daß ein Zahnrad eine Kammer bzw. ein Sackloch (71, 72) nicht vollständig abdeckt.

7. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72; 80, 81) auf dem Teilkreis (69) der Zahnräder (48, 49) angeordnet sind.

8. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (80, 81) vor dem Pumpenauslaß (56, 60) angeordnet sind.

9. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72) unmittelbar hinter dem Gas- und Flüssigkeitseinlaß (16, 20; 65, 66) angeordnet sind.

10. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe von Kammern bzw. Sacklöchern (71, 72) unmittelbar hinter dem Flüssigkeitseinlaß (16) und eine zweite Gruppe von Kammern bzw. Sacklöchern (80, 81) vor dem Auslaß (56, 60) der Pumpe angeordnet sind und daß die erste und die zweite Gruppe (71, 72; 80, 81) voneinander derart beabstandet sind, daß sie zwischen Einlässen und Auslaß keine kontinuierliche Reihe von Kammern bzw. Sacklöchern (71, 72; 80, 81) bilden.

11. Zahnradpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72) der ersten Gruppe größer ist als der Durchmesser der Kammern bzw. Sacklöcher (80, 81) der zweiten Gruppe.

12. Zahnradpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72) der ersten Gruppe größer als die Breite der Zahnradzähne und der Durchmesser der Kammern bzw. Sacklöcher (80, 81) der zweiten Gruppe kleiner als die Breite der Zahnradzähne ist.

13. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72; 80, 81) mittig zwischen den Einlässen (16, 20; 65, 66) und dem Auslaß (23; 60) angeordnet sind.

14. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (71, 72; 80, 81) flache Bohrlöcher sind.

15. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern bzw. Sacklöcher (85) in einer die parallelen Pumpenkammerwandungen (14, 24) verbindenden Umfangswand der Pumpenkammer (17) angeordnet sind.

16. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Zahnrad (91) Durchgangsbohrungen vorgesehen sind, die sich von einem Zahnlückenraum zu einem diametral gegenüberliegenden Zahnlückenraum des Zahnrades (91) erstrecken und daß die diametrale Zahnlückenräume miteinander verbindenden Durchgangsbohrungen (110) untereinander keine Verbindung aufweisen.