DK146454B - Tandhjulspumpe - Google Patents

Description

i 146454

Den foreliggende opfindelse angår en tandhjulspumpe af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Pumper beregnet til at arbejde med næringsmiddel- og mejeri produkter har altid være underkastet strenge sanitære bestem-5 melser. Følgelig skal pumpen kunne tåle gentagne og grundige rensecykler, hvor kraftigt virkende og/eller meget varme rense-opløsninger benyttes. For at opfylde disse bestemmelser, er pumperne hidtil konstrueret for let adskillelse. Denne medførte et tidsrøvende, ubelejligt og frustrerende manuelt 10 arbejde. Ved konstruktioner, der kan gøres rene på stedet, er det hyppigt nødvendigt med en delvis adskillelse af pumpen, og/eller i visse tilfælde er det nødvendigt med en pumpe med en kompleks og kostbar konstruktion.

På grund af de høje temperaturer, som pumpens komponenter 15 normalt underkastes under rensningscyklen, vil flere af komponenterne endvidere udvide sig, hvorved de slides kraftigt under rensningen eller når pumpen løber tør inden væsken,f.eks. mælk, når pumpen fra et fjernt sted, eller når pumpen genoptager sit pumpearbejde. Under rensningen på stedet produce-20 rer pumpen i andre tilfælde et væsentligt trykfald i den ledning, hvortil pumpen er sluttet, hvorved en grundig rensning af anden udrustning forbundet til ledningen bliver påvirket i uheldig retning.

Fra dansk fremlæggelsesskrift nr. 133.709 kendes en tandhjuls-25 pumpe af den indledningsvist nævnte art. Et drevet tandhjul er udformet som en tandkrans fastgjort på drivakslen aksialt uforskydeligt i forhold til den stationære væg, og driver det andet, indre tandhjul, der er lejret på en akseltap og er fastholdt aksialt uforskydeligt i forhold til 30 den forskydelige væg således, at det indre tandhjul ved hjælp af trykluft kan forskydes sammen med væggen. Følgelig vil indgrebsfladen mellem især det indre tandhjul og den væg, hvortil det er fastgjort blive slidt, som ved de tidligere kendte pumper, da der sker en udvidelse på grund af den høje 2 1Λ645Α temperatur for de rensevæsker, der cirkuleres gennem pumpen.

Det er den foreliggende opfindelses formål at anvise en tandhjul spumpe, hvor tandhjulene under renseprocessen frit kan forskydes aksialt således, at alle pumpens indre flader kan 5 . renses på stedet uden ekstra slid fremkaldt ved delenes var- meudvidelse.

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvist omtalte fluidumpumpe ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Herved opnår man, ]_0 at pumpetandhjulene i den anden stilling for vægstykket kan forstødes aksialt uafhængigt af hinanden og uafhængigt af pumpekairinerets vægge således, at rensevæskestrømmen gennem kanræret kan komme i berøring med begge sideflader af begge pumpetandhjul såvel som ired de frilagte overflader, der afgrænser pumpekammeret, og som er frilagt, når den før-ste forskydelige væg trækkes ind i hulrummet ved siden af pumpekammeret. Når tandhjulspumpen er i rensecyklen, frembringes et minimalt trykfald i ledningssystemet svarende til det, der ville forekomme, når pumpetandhjulene trækkes ud af pumpekammeret. Endvidere sikres, at de forskellige bevægelige 2Q komponenters levetid med hensyn til slid forlænges uanset, at sådanne komponenter hyppigt underkastes meget høje temperaturer, der foranlediger deres varmeudvidelse, da pumpetandhjulene under rensecyklen på stedet frit kan vandre aksialt vade fra pumpekammerets vægge. Tandhjulspumpen ifølge 25 opfindelsen tilgodeser strenge sanitetsbestemmelser, der skal overholdes i forbindelse med transport af flydende næringsmidler, men kan også benyttes til transport af andre stoffer, især i de tilfælde, hvor en effektiv rensning er ønskelig mellem transport af forskellige stoffer.

2Q Ved i overensstemmelse med det i den kendetegnende del af krav 2 anførte at benytte et lufttryk til at holde det forskydelige vægstykke i den første stilling, pumpestillingen, og benytte trykket i pumpekammeret til at forskyde det forskydelige vægstykke til den anden stilling, rensestillingen, mu-35 liggøres ved brugen af det indre pumpekammertryk et forenklet 3 146454 pneumatisk styresystem til at forskyde den første væg, ligesom denne udformning medfører, at der på enkel måde kompenseres for trykstød eller trykbølger i det transporterede fluidum.

5 Ved hjælp af det i den kendetegnende del af krav 3 anførte opnår man på enkel måde ved brug af det på lufttryk reagerende forstærkerstempel, at det forskydelige vægstykk^ forskydning kan opnås med et til rådighed værende lavt lufttryk.

På grundlag af tegningen beskrives den foreliggende opfin-10 delses genstand nærmere nedenfor. På tegningen viser fig. 1 i lodret snit en udførelsesform af tandhjulspumpen ifølge opfindelsen i en stilling for formal pumpning, fig. 2 et delsnit langs linien 2-2 i fig. 1 med pumpetandhjul og med et indløb og et udløb vist i stiplet streg, 15 fig. 2a et lodret delsnit svarende til fig. 1, men hvor pum pekammeret og pumpetandhjulene er i en stilling til at rense disse på stedet, fig. 3 et lodret delsnit af en første ændret udførelsesform af pumpekammerets forskydelige vægstykke og et forstærkerstempel 20 anbragt i et ekstra hulrum, i den stilling, der normalt indtages under en normal pumpningscyklus, fig. 3 et delbillede set forfra af den i fig. 3 viste vægs ydre, fig. 5 et billede svarende til fig. 3, men af en anden udfø-25 relsesform for pumpekammervæggen, og fig. 6 svarer til fig. 4, men viser det ydre af den i fig. 5 viste sidevæg.

I fig. 1 ses i snit en foretrukken udførelsesform for tand- 4 im$4 hjulspumpen 10. Pumpen 10 kan eksempelvis indbefatte visse konstruktive træk fra den pumpe, der fremgår af beskrivelsen til US patent 2.848.952, jvf. nedenfor. Pumpen er særlig egnet til brug til at pumpe væsker, der er udsat for forurening 5 og følgelig kræver, at pumpekomponenterne underkastes hyppig og grundig rensning eller sterilisering. Desuden underkastes en sådan pumpe hyppig rensning, når væsker med forskellig duft, smag eller sammensætning efter hinanden skal pumpes derigennem, eller den underkastes periodisk luftudblæsning 10 for fuldstændigt at fjerne en væske fra det anlæg, der indbefatter den pågældende pumpe.

Por at opnå en tilfredsstillende rensning af sådanne komponenter har det tidligere været nødvendigt reelt at ad skille pumpen, hvilket var vanskeligt, dyrt og tidsrøvende 15 For at reducere de med et sådant manuelt arbejde forbundne problemer til et minimum blev "rensning på stedet"-ideen - i stort omfang optaget; uanset indførelsen af denne grundide, vedblev man i mange tilfælde imidlertid med at adskille visse af komponenterne; i andre tilfælde blev omstændelige, 20 kostbare og komplekse konstruktioner indkorporeret i pumperne; og i andre tilfælde blev visse af komponenterne slidt kraftigt på grund af varmeudvidelse. Den forbedrede pumpe 10 overvinder disse problemer bl.a. ved at ændre det pumpehus 11, hvori pumpekammeret 12 findes. I den i fig. 1 viste 25 . pumpe 10 er der i kammeret 12 et par indbyrdes indgribende pum petandhjul 13 og 14 monteret på akslerne 15, 16's ender 15a, 16a med not. Akslerne er lejret i huset i passende lejer B^ og B2· Akselen 15's modsatte ende 15b rager ud fra huset og er ved hjælp af kendte organer forbundet til en driv-30 motor eller et tilsvarende organ (ikke vist). I husets indre rum 17 er der anbragt et par indbyrdes indgribende drivtandhjul 18, 20, der er kilet på akslerne 15, 16. Gennem disse tandhjul 18, 20 drives således begge pumpetandhjul 13, 14 positivt ved hjælp af et enkelt drev.

35 Rummet 17 og det ene aksellejepar er adskilt fra pumpekammeret 12 ved hjælp af en væg 21, hvis ene overflade 21a er 146454 5 en sidevæg i kammeret 12.

I huset 11 er der, som vist ved stiplede streger i fig. 2, en indløbsport 22 og en udløbsport 22, der er i forbindelse med pumpekammeret 12. Under den normale purapecyklus er indløbet 5 og udløbet adskilt fra hinanden ved hjælp af de roterende pumpetandhjul 13, 14. Der er kun lidt eller slet ingen væskelækage rundt om pumpetandhjulene under pumpecyklen. Hvis det ønskes,kan pumpetandhjulenes endeflader endvidere have perifere fremspring 13a, 14a, der begrænser endefladehulrummene 10 13b, 14b, der er tilsluttet pumpekammeret 12's udløbsside og foranlediger, at hulrummene fyldes med væske under stort tryk og således sørger for, at akseltætningen smøres og sættes under tryk. Detovenfornævnte USA patentskrift nr. 2.848.952 beskriver i detaljer de konstruktionsmæssige enkeltheder til 15 opnåelse af dette resultat.

Pumpetandhjulene er normalt de pumpekomponenter, der er mest tilbøjelige til at udvides ved varme, hvilket giver et alvorligt slidproblem,medmindre man kompenserer herfor. Det er dette problem, som effektivt overvindes ved hjælp af pumpen 20 ifølge den foreliggende opfindelse,jvf. nedenfor.

Kammeret 12's modstående anden sidevæg er fastlagt ved hjælp af et stift vægstykke 24, der er monteret forskydeligt i et hulrum 25 i en dækplade 26, som ved hjælp af hensigtsmæssige fastgørelsesorganer 27 er fastgjort til huset 11's indre. Det for-25 skydelige vægstykke 24 er tilpasset til at kunne forskydes mellem en første stilling I, se fig. 1, og en anden stilling II, se fig. 2A. Når vægstykket 24 er i stilling I er dens ene vægside 24a tast op ad pumpetandhjulenes tilsvarende endeflader og er i glidende indgreb med de perifere fremspring 30 13a, 14a, der er udformet på endefladerne. Når det forskydeli ge vægstykke er i stilling I støder omkredsen af vægsiden 24a an imod en skulder 11a udformet i huset 11's indre.

Det forskydelige vægstykke 24 holdes i stilling I under den normale pumpecyklus ved hjælp af et forudbestemt pneumatisk 6 U 8454 tryk, der udøves imod den forskydelige vægs anden overflade 24b. Det pneumatiske tryk kan indføres i hulrummet 25 ved hjælp af en hensigtsmæssig port 28 i dækpladen 26. Størrelsen af det lufttryk, der er nødvendigt til at holde den for-5 skydelige væg 24 tæt op ad pumpetandhjulenes tilsvarende endeflader afhænger af størrelsen af væsketrykket frembragt i pumpekammeret 12, når pumpetandhjulene 13 og 14 roterer ved den ønskede hastighed. Den komprimerede luft udnyttet til dette formål kan være ren atmosfærisk luft under et tryk o 10 (f.eks. 4,2 - 5,3 kp/cm ), der normalt er til rådighed i virk somheder og installationer til almindelig afbenyttelse.

Por at forhindre trykluftlækage omkring det forskydelige vægstykke 24's omkreds og ind i kammeret 12, er en egnet tætning 30 (f.eks. en "0"-ring) anbragt i en passende rand i den for-15 skydelige vægs ydre omkreds. Samtidig med at tætningen for hindrer såvel luft som væskelækage, gør den det også muligt at forskyde vægstykket 24 glidende i hulrummet 25.

Når det forskydelige vægstykke 24 er i stilling II, se fig. 2A, er den trukket tilbage i forhold til kammeret 12, og dens over-20 flade 24b er i berøring med eller tæt op ad hulrummet 25's bagside. For at det forskydelige vægstykke kan forskydes til stilling II lettes det lufttryk, der holder det forskydelige vægstykke i stilling I, ved hjælp af en hensigtsmæssig ikke vist ventil, der er anbragt i den ledning, som er tilsluttet porten 28.

25 Trykket lettes kun, når pumpen befinder sig i den cyklus, hvor den skal renses på stedet, i hvilket tidsrum en rensningsopløsning cirkuleres gennem det anlæg, der indbefatter pumpen 10. Når rensningsopløsningen cirkuleres gennem pumpen 10, drives pumpetandhjulene 13 og 14 ikke ved hjælp af det driv-30 organ, der benyttes under pumpningscyklusen. Den cirkulerende rensende opløsning vil udøve et tryk på det forskydelige vægstykke 24's overflade 24a, hvorved vægstykket 24 tvinges til automatisk at forskydes fra stilling I til stilling II. Skønt den forskydelige vægstykke er trukket tilbage fra puppekammeret 12 dan-35 nes der en omløbskanal 31, se fig. 2A, der tillader at rense-opløsningen frit strømmer fra indløbet til udløbet gennem 7 146Α5Λ pumpekammeret og omløbskanalen. Samtidig med at renseopløs-ningen cirkulerer gennem pumpekammeret og omløbskanalen kan pumpetandhjulene 13 og 14 frit forskydes aksialt langs akselens med noter forsynede ender 15a og 16a til et område af 5 omløbskanalen, hvorved rensningsopløsningen bliver i stand til at strømme forbi pumpetandhjulenes modsatte endeflader.

For at føre pumpen 10 tilbage til den normale pumpecyklus behøver man blot at lukke for den cirkulerende rensningsopløsning og udøve det nødvendige lufttryk mod overfladen 24b, 10 hvorpå det forskydelige vægstykke automatisk forskydes til stilling I. Samtidig med den forskydelige væg-stykkes forskydning til stilling I, går pumpetandhjulene i indgreb med den forskydelige overflade 24a og tvinger pumpetandhjulene til at indtage deres korrekte relative stillinger i pumpekammeret 12, 15 dvs., når pumpetandhjulenes endeflader er tæt op ad pumpekammerets sidevægge. Størrelsen af det tryk, der udøves på pumpetandhjulenes endeflader ved hjælp af den forskydelige væg kan reguleres til at kompensere for enhver udvidelse af pumpetandhjulene på grund af, at de udsættes for den meget 20 varme rensningsopløsning. På denne måde kan man nemt nedsætte et for stort slid af pumpetandhjulene.

Hvor det ved pumpen rådige lufttryk er utilstrækkelig til at holde vægstykket i stilling I under normal pumpning, kan der benyttes et trykforstærkningsorgan. To modificerede pumpe-25 konstruktioner 100 og 200 er vist i fig. 3, henholdsvis i fig.

5. Pumpekonstruktionerne 100 og 200 afviger fra pumpen 10 ved, at de indbefatter forstærkerenheder 132, 232, der er fastgjort til dækpladen 126, 226's yderside.

Som vist i fig. 3 indbefatter forstærkerenheden 132 et for-30 stærkerstempel 133 med et forstørret stempelhoved 133a og et central skaft 133b, der forløber på tværs i en retning fra stempelhovedet. Stempelhovedet 133a er monteret til under tætning at forskydes i et andet hulrum 134, der er udformet i en supplerende dækplade 135 og anbragt på linie med hul- 146454 δ rummet 125 udformet i dækpladen 126. Dækpladerne 26 og 126 er konstrueret ens med undtagelse af, at i stedet for at porten 28 tjener som en forbindelse til trykluftkilden, er der i dækpladen 126 udformet en åbning 128, der glidende optager 5 forstærkerstemplet 133's skaft 133b.

En aksial kanal 133c er udformet i forstærkningsstemplet 133's skaft- og stempelhovede. Ved skaftet 133b's frie ende er der udformet en tværkanal 133d, hvis ene ende er forbundet med kanalen 133c og hvis anden ende er forbundet med 10 skaftet 133b's ydre og med hulrummet 125 i dækpladen 126.

Omkredsen af stemplet 133's stempelhoved bærer en tætning 136, der er i glidende indgreb med hulrummet 134's vægflade. Et ekstra dækstykke 135 er tilvejebragt med en port 137, som er forbundet til en ikke vist trykluftkilde. Når således 15 lufttryk indføres i hulrummet 134 gennem porten 137, vil der blive udøvet en kraft på stempelhovedet 133a's overflade A for at tvinge stemplet til at forskydes mod venstre eller hen imod dækpladen 126. En sådan bevægelse overføres til det forskydelige vægstykke 124 gennem skaftet 133b. Samtidig 20 med, at lufttrykket påføres stempelhovedets overflade A, udøves det samme lufttryk på det forskydelige vægstykke 124's overflade 124b gennem kanalen 133c og porten 133d. Den størrelse, hvormed kraften udøvet på det forskydelige vægstykke 124 forøges for at holde denne i stilling I, vil afhænge af stempel-25 overfladen A's areal.

Som vist i fig. 3 og 4 er den ekstra dækplade 135 fast fastgjort til dækpladen 126’s ydre ved hjælp af et antal symmetrisk arrangerede fastgørelsesorganer 138. Dækpladen 126 er igen fastgjort til pumpehuset ved hjælp af fastgørelsesorga-30 net 127.

Fig. 5 og 6 illustrerer en pumpe 200, hvor den på det forskydelige vægstykke 224 udøvede kraft yderligere er forøget i forhold til den, der kan opnås i pumpen 100. Pumpen 200 benytter en forstærkerenhed 232, der indbefatter en ekstra daskplade 35 235 med et deri udformet hulrum, der er opdelt i to sepa- 146454 9 rate sektioner 234a og 234b ved hjælp af et deleorgan 238. Deleorganet holdes på plads i hulrummet ved hjælp af en kendt snapring 240, der slutter omkring deleorganet og fjedrende går i indgreb med en rand 241 udformet i hulrumsvæggen. For-5 uden snapringen omsluttes deleorganet 238 ved hjælp af en tætning 242, såsom en "0"-ring.

Deleorganet har en midteråbning 238a, hvori der forskydeligt er'anbragt et skaft 243b, der forløber fra et forstørret stempelhoved 243a. Delene 243a, 243b danner et første for-10 stærkningsstempel 243, hvori stempelhovedet 243a er monteret i hulrumssektionen 234a således, at den kan glide og er tætnet. Stemplet 243 har en aksial kanal 243c og en på tværs forløbende kanal 243d, der svarer til den tilsvarende kanal og port for forstærkerstemplet 133 for enheden 132.

15 Anbragt i hulrumssektionen 234b er der et andet forstærkerstempel 233, der er af den samme konstruktion som enheden 132's stempel 133. I den viste udførelsesform for pumpen 200 er størrelsen og udformningen af forstærkerstemplerne 233 og 243 ens. De aksiale kanaler 233c og 243c er på linie 20 med hinanden. Tværkanalen 243d udformet i skaftet 243b af stemplet 243 er i forbindelse med den del af hulrumssektionen 234b, der er afgrænset af deleorganet 238 og overfladen A af stemplet 233's hoveddel 233a.

Trykluft indføres i hulrumssektionen 234a gennem en port 244 25 udformet i dækpladen 235's bagvæg. Trykluften udøver en forudbestemt kraft på hoveddelen 243a's overflade B. Samtidig udøves gennem kanalen 243c og porten 243d et lufttryk på stemplet 233's overflade A, og denne kraft overføres til det forskydelige vægstykke 224 gennem skaftet 233d. Også på grund af at 30 kanalen 233c, 243c er på linie, overføres lufttryk til det forskydelige vægstykke 224's overflade 224b gennem tværkanalen 233d, der forstærker den allerede på det forskydelige vægstykke ved hjælp af stempelskaftet 233b udøvede kraft. Med forstærkerenheden 232 for pumpen 200 forøges således den totale kraft 35 på det forskydelige vægstykke 224 med summen af (a) den kraft, 146454 ίο der udøves ved hjælp af stemplet 243 på stemplet 233 på grund af påføringen af lufttryk på stempeloverfladen B, (b) den kraft, der udøves ved hjælp af stemplet 233 på det forskydelige vægstykke på grund af påføringen af trykluft på stempelover-5 fladen A, og (c) kraften, der skyldes påføringen af lufttryk på det forskydelige vægstykke 224's overflade 224b. For med et givet lufttryk at opnå en endnu større forøgelse af den kraft, der udøves på det forskydelige vægstykke 224 ,kan arealerne af overfladerne A og B forstørres eller antallet af forstærkerstemp-10 ler forøges. Som ovenfor omtalt afhænger størrelsen af den kraft, der er nødvendig til at holde det forskydelige vægstykke i stilling I, af størrelsen af det pumpetryk, der udvikles i pumpekammeret tinder normal pumpning.

Medens forskydningen af vægstykket 24,124, 224 til stilling II 15 er blevet beskrevet i forbindelse med en cyklus, hvor rensning finder sted på stedet, kan den også tjene andre formål; f.eks. (a) hvis der tilfældigvis skulle forekomme en uventet trykopbygning eller trykbølge i pumpekammeret, vil et sådant tryk automatisk blive lettet ved, at det forskydeli-20 ge vægstykke forskydes væk fra stilling I på grund af den unormale trykforskel, der opstår hen over det forskydelige vagstykke (b) rensning af pumpekammeret forud for ændringer i smag, duft eller sammensætning foretaget i pumpefluidumet bliver lettere; (c) luftgennemblæsning af pumpen, når pumperøsken 25 fjernes fra det anlæg, hvori pumpen indgår, bliver lettere.

Pumpen ifølge den foreliggende opfindelse er ovenfor beskrevet i forbindelse med transport af fødevarer og mejeriprodukter; det må imidlertid forstås, at dens brug selvfølgelig ikke er begrænset til dette. Pumpen ifølge opfindelsen kan 30 bruges og er egnet til mange andre væsker, da den kun kræver en minimal betjening og vedligeholdelse, og da dens pumpekapacitet kan varieres indenfor et stort område uden at kræve nogen signifikante konstruktive ændringer. Pumpen ifølge den foreliggende opfindelse er anvendelig til mange væsker af 35 enkel konstruktion og særdeles effektiv i drift.

Claims (3)

1. Tandhjulspumpe til pumpning af væske, f.eks. mælk, og med to i udvendigt indgreb stående tandhjul (13,14), hvor den ene af et pumpehus (11) parallelt med tandhjulenes ydre flade anbragte vægge er et vægstykke (24), der kan forskydes aksialt for med henblik på tilførsel af rensevæske at tilvejebringe 10 en frigang mellem pumpens elementer, hvilket vægstykke ved sit modsat pumpehuset (11) vendende side (24b) sammen med en dækplade (26) afgrænser et kammer (25), der for forskydning af vægstykket (24) står i forbindelse med en trykkilde, kendetegnet ved, at vægstykket (24) er forskyde-15 ligt uafhængigt af tandhjulene (13,14) og er anbragt til i en første stilling at fastholde tandhjulene aksialt uforskydeligt, og at tandhjulene, når vægstykket i en anden stilling er forskudt i retning væk fra tandhjulene, er lejret aksialt forskydeligt på deres aksler (15,16) for begrænset 20 individuel aksial vandring.

2. Tandhjulspumpe ifølge krav 1, og hvor kammeret (25) via en trykluftport (28) er tilsluttet en instillelig trykluftkilde, kendetegnet ved, at vægstykket (24) er anbragt forskydeligt på en sådan måde, at det forskydelige 25 vægstykke (24) holdes i den første stilling, når trykket i kammeret (25) er indstillet til et tryk større end trykket i pumpehuset (11) og forskydes og holdes i den anden stilling, når trykket i kammeret er indstillet til et tryk lavere end trykket i pumpehuset.

3. Tandhjulspumpe ifølge krav 1, og hvor det forskydelige vægstykke (24, 124,224) forskydes til og holdes i den første