DE60314919T2 - Innenzahnradpumpe mit Ausnehmungen auf den Zahnradlagerflächen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an einer rotierenden Verdrängerpumpe zur Verwendung in Maschinen zum Abgeben von Farbmitteln für die Herstellung von Anstrichen, Lacken, Tinten und dergleichen.
• Es sind Verdrängerpumpen des Rotationstyps mit Innenzahnrädern bekannt, siehe zum Beispiel FR 2 562 959 . Eine dieser Pumpen ist in 1 dargestellt, die der vorliegenden Beschreibung beigefügt ist. Die bekannte dargestellte Pumpe umfasst einen am Ende einer Hauptwelle 12 befestigten Rotor 13. Der Rotor 13 besitzt Umfangszähne 15, die sich mit Zähnen 16 eines Freilaufzahnkranzes 17, der drehbar auf einem Bolzen 18 des Förderkörpers 19 befestigt ist, in Eingriff befinden können.
• Trotz der allgemein zufrieden stellenden Arbeitsweise der oben genannten bekannten Verdrängerpumpe sind in einigen speziellen Fällen einige Fehlfunktionen aufgetreten, die zum Blockieren des Freilaufzahnkranzes 17 auf dem Bolzen 18 und des Rotors 13 im Inneren des zylindrischen Hohlraums 11a des Körpers 11 der Pumpe (in 1 schematisch dargestellt) führten. Insbesondere sind die oben genannten Fehlfunktionen aufgetreten, wenn die Verdrängerpumpe mit einigen Arten von Farbstoffen verwendet wurde, die aufgrund ihrer besonderen chemischen Zusammensetzung das Entstehen eines klebrigen Films begünstigen. Es wurde festgestellt, dass dieser klebrige Film zwischen dem Freilaufzahnkranz 17 und seinem Aufhängebolzen 18 sowie zwischen der gekrümmten Außenfläche des Rotors 13 und dem dazugehörigen zylindrischen Gehäuse 11a in den Körper 11 der Pumpe eindringen und zwischen diesen klemmen bleiben kann, bis dies ein vollständiges Blockieren der rotierenden Elemente verursacht.
• Von der US-A-3 887 310 ist eine Hydraulikpumpe mit hydrostatisch im Gleichgewicht gehaltenen Rotoren bekannt, die besonders gut verwendbar ist, um Wasser und leichtere Flüssigkeiten ohne Schmierung zu pumpen, die auch schwerere Chemikalien pumpen kann. Die Pumpe umfasst einen Leistungsrotor und einen Leerlaufrotor. Der Leistungsrotor ist wie ein kronenförmiges Zahnrad ausgebildet und weist einen großen zylindrischen Nabenabschnitt und eine Vielzahl von bogenförmig angeordne ten kronenförmigen Zähnen auf, die von diesem in axialer Richtung hervorstehen. Der Durchmesser der kronenförmigen Zähne ist bedeutend kleiner als der Durchmesser des großen zylindrischen Nabenabschnitts. Tatsächlich rotiert der Leistungsrotor innerhalb von Bohrungen in einer Durchführungshülse aus Kohlenstoff, die in einem Hauptgehäuse befestigt ist und ebenfalls einen Nabenansatz aufweist, der ständig gegen eine angrenzende Fläche der Durchführungshülse aus Kohlenstoff festgehalten wird. Der Leerlaufrotor ist ebenfalls wie ein kronenförmiges Zahnrad gebildet und weist einen zylindrischen Nabenabschnitt und eine Vielzahl von bogenförmig angeordneten kronenförmigen Zähnen auf, die von diesem in axialer Richtung und in eine ineinander greifende Beziehung zu den kronenförmigen Zähnen des Leistungsrotors hervorstehen. Der Leerlaufrotor ist im Durchmesser kleiner als der Leistungsrotor und dreht sich im Wesentlichen innerhalb des Umfangs der Leistungsrotorzähne. Die Zähne der zwei Rotoren greifen in einem Abschnitt ihres Umfangs ein und werden durch eine halbmondförmige Ablenkplatte in dem diametral entgegengesetzten Abschnitt ihres Umfangs getrennt. Radialdruck, Axialdruck und Neigungsdruck auf den Leerlaufrotor werden kompensiert oder ausgeglichen durch radiale und axiale Aussparungen in der Nabe und die dadurch versorgten hydraulischen Dünnschichträume, die zusammen hydraulische Druckkammereinrichtungen zwischen dem Rotor und den Lagerflächen bilden. Insbesondere ist an dem inneren Umfang des Nabenabschnitts des Leerlaufrotors eine Vielzahl von axialen Aussparungen ausgebildet, und eine Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden radialen Aussparungen ist am äußersten ringförmigen Ende des Nabenabschnitts ausgebildet. Jede axiale Aussparung steht mit einer entsprechenden radialen Aussparung in Verbindung. Die axialen Aussparungen leiten hydraulischen Druck von den Räumen zwischen den Zähnen am inneren Ende des Leerlaufrotors zum äußeren Ende, und die radialen Aussparungen sowie dazwischen liegende Dünnschichträume wirken wie hydraulische Druckkammern zwischen Abschlussring des Leerlaufrotors und Lageransatz und neigen somit dazu, den Druck auf den Ring und auf Stirnflächen der Zähne auszugleichen.
• Um die oben angegebenen Nachteile zu überwinden und gleichzeitig eine zuverlässige Pumpe jedoch ohne wesentliche Auswirkung auf die Produktion und Betriebs kosten bereitzustellen, betrifft die vorliegende Erfindung einer Verdrängerpumpe, die die in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Eigenschaften besitzt.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen hervorgehen, die ausschließlich als nicht einschränkendes Beispiel gegeben sind, und in denen:
• 1 zeigt einen wie oben erörterten Pumpenaufbau entsprechend dem Stand der Technik;
• 2 ist eine Vorderansicht eines Freilaufzahnkranzes einer Pumpe nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Zahnkranz auf dem dazugehörigen Aufhängebolzen befestigt ist; und
• 3 und 4 sind perspektivische Darstellungen im vergrößerten Maßstab zweier alternativer Ausführungen eines Rotors von einer Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Mit Bezug jetzt auf 2 umfasst ein Freilaufzahnkranz 20, der in rotierenden Verdrängerpumpen eines allgemein bekannten und beispielhaft in 1 dargestellten Typs montiert werden soll, einen Körper 21, von dem eine Vielzahl von Zähnen 22 strahlenförmig herausragt. Der Freilaufzahnkranz 20 besitzt eine zentrale Öffnung 23, in der bei Betrieb der Bolzen 18 des Förderkörpers 19 aufgenommen wird. In der in 2 dargestellten Ausführung verfügt die zentrale Öffnung 23 über eine Reihe von zentrierenden Teilen 25, die die Form eines Kreisbogens mit einem Mittelpunkt 0 hat, der sich mit dem Mittelpunkt des Bolzens 18 deckt. Zwischen den gekrümmten zentrierenden Teilen 25 befinden sich freigearbeitete Abschnitte 26 an deren Position die innere Wand der zentralen Öffnung 23 des Freilaufzahnkranzes 20 vom zylindrischen Umfangsteil des Bolzens 18 beanstandet ist. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung umfasst die zentrale Öffnung 23 drei zentrierende Teile 25, die sich mit vielen frei gearbeiteten Abschnitten 26 abwechseln.
• 3 stellt eine Ausführung eines Rotors 30 für eine Verdrängerpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Im Einzelnen umfasst der Rotor 30 eine zylindrische gekrümmte Umfangsfläche 31, deren erste Umfangsnuten 32 eine Vielzahl von Umfangszähnen 33 definieren, die sich mit den Zähnen 22 des Freilaufzahnkranzes 20 im Eingriff befinden können. Die Außenfläche jedes Umfangszahns 33 besitzt zwischen zwei benachbarten Umfangsnuten 32 Vertiefungen 34, die dazu beitragen, den Oberflächenbereich der gekrümmten Umfangsfläche 31 des Rotors 30 zu reduzieren, der bei Betrieb ohne Beeinträchtigung in dem entsprechenden zylindrischen Hohlraum 11a, der im Körper 11 der Verdrängerpumpe vorgesehen ist, verbunden ist. Andere Vertiefungen 36 sind aus demselben Grund auf der gekrümmten Umfangsfläche 31 in einer Position vorgesehen, die der Länge nach mit den Umfangsnuten 32 ausgerichtet ist.
• 4 stellt eine Variante des Rotors 30 dar, bei der zusätzlich zu den auf der Außenfläche jedes Umfangszahnes 33 gebildeten Vertiefungen 34 eine ringförmige Vertiefung oder Fase 35 auf einem Teil der gekrümmten Umfangsfläche 31 entfernt von den Umfangszähnen 33 gelegen, wiederum für den Zweck vorgesehen werden kann, den bei Rotation verbundenen Oberflächenbereich der gekrümmten Umfangsfläche 31 ohne Beeinträchtigung an dem entsprechenden, im Körper 11 der Verdrängerpumpe vorgesehenen Hohlraum 11a zu reduzieren.
• Während des Betriebes der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung wird der Rotor 30 bei Rotation von der Welle 12 angetrieben und rotiert aufgenommen im Inneren des entsprechenden, im Körper 11 der Pumpe vorgesehenen zylindrischen Hohlraums 11a, auf dem die gekrümmte Umfangsfläche 31 zentriert wird. Die Größe der zylindrischen Bereiche der gekrümmten Umfangsfläche 31, die nicht von den Vertiefungen 34, 36 und/oder von der Fase 35 beeinträchtigt werden, ist ausreichend, um eine gute Zentrierung des Rotors im Inneren des Pumpenkörpers zu gewährleisten. Die Vertiefungen 34 scheinen auch dazu beizutragen, jeden Film, der sich innerhalb des Fluidprodukts, insbesondere des verwendeten Farbstoffes, bilden könnte, zu zerreißen.
• Die Umfangszähne 33 des Rotors 30 kämmen, wie bekannt ist, mit den Zähnen 22 des Freilaufzahnkranzes 20 und treiben letzteren drehbar um den Bolzen 18 an. Auch in diesem Fall sind die gekrümmten, zentrierenden Teile 25 der zentralen Öffnung 23 ausreichend, um die genaue Zentrierung des Freilaufzahnkranzes 20 auf dem Bolzen 18 beizubehalten, während es scheint, dass die gekrümmten, frei gearbeiteten Teile 26 zusätzlich zur Reduzierung des Oberflächenbereiches des Freilaufzahnkranzes 20 in Kontakt mit dem Bolzen 18 dazu beitragen, einen Film innerhalb des verwendeten Fluidproduktes zu zerreißen oder dessen Bildung zu verhindern.
• Selbstverständlich können unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung die Ausführungsformen und die Einzelheiten des Aufbaus bezüglich der beschriebenen und dargestellten breit variiert werden, ohne dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (4)

1. Verdrängerpumpe zur Verwendung in Maschinen zum Ausgeben von flüssigen Farbmitteln für die Herstellung von Anstrichen, Lacken oder Tinte, die einen Zentrierkörper (11) mit einem zylindrischen Hohlraum (11a), einen Rotor (30), der bei zentrierter Verbindung ohne Behinderung im Inneren des zylindrischen Hohlraums (11a) drehbar montiert ist, und ein stillstehendes Kettenrad (20) aufweist, das bei zentrierter Verbindung ohne Behinderung auf einem Stift (18) drehbar montiert ist, wobei der Rotor (30) eine zylindrische Umfangsfläche (31) aufweist, die die zentrierte Verbindung in den zylindrischen Hohlraum (11a) festlegt, und eine Vielzahl von Aussparungen (32) am Umfang aufweist, die auf der zylindrischen Umfangsfläche (31) vorgesehen sind, um eine Vielzahl von Umfangszähnen (33) zu bilden, wobei das stillstehende Kettenrad (20) einen Körper (21) umfasst, der eine mittlere Öffnung (23) aufweist, welche die zentrierte Verbindung des stillstehenden Kettenrades (20) mit dem Stift (18) bildet, und wobei sich von dem Körper (21) eine Vielzahl von Zähnen (22) in radialer Richtung erstreckt, die mit der Vielzahl von Umfangszähnen (33) des Rotors (30) verzahnt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Öffnung (23) des stillstehenden Kettenrades (20) drei zentrierende Abschnitte (25) einer zentrierenden Wand aufweist, die mit 120° winklig zueinander angeordnet sind und die Form eines Kreisbogens mit einem Mittelpunkt (0) besitzen, der mit dem Mittelpunkt des Stiftes (18) zusammenfällt, und die sich mit drei nur axialen unterschnittenen Abschnitten (26) an der Stelle davon abwechseln, wo die innen liegende Wand der mittleren Öffnung (23) des stillstehenden Kettenrades (20) im Abstand von dem zylindrischen Umfangsabschnitt des Stiftes (18) angeordnet ist.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von dem zylindrischen Hohlraum (11a) beabstandete und sich in der Richtung der Drehachse des Rotors (30) verlängerte Abschnitte der unterschnittenen Wand (35, 36) auf der zylindrischen Umfangsfläche (31) des Rotors (30) vorgesehen sind, und dadurch, dass zumindest eine Vertiefung (34) auf der äußeren Fläche jedes Umfangszahns (33) zwischen zwei benachbarten Aussparungen (32) am Umfang vorgesehen ist.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zylindrischen Umfangsfläche (31) des Rotors (30) zumindest zweite Vertiefungen (36) in einer Position vorgesehen sind, die in Längsrichtung mit den Aussparungen (32) am Umfang ausgerichtet ist.
4. Verdrängerpumpe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren eine ringförmige Vertiefung oder Abschrägung (35) auf einem Abschnitt der zylindrischen Umfangsfläche (31) des Rotors (30) entfernt von der Vielzahl von Umfangszähnen (33) aufweist.