EP0024024B1

EP0024024B1 - Zahnradpumpe mit Selbstschmiereinrichtung

Info

Publication number: EP0024024B1
Application number: EP80104557A
Authority: EP
Inventors: Geza Dr. Hidasi; Karl Zill
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1985-02-13
Also published as: DE2932464A1; US4629405A; DE3070155D1; EP0024024A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit Selbstschmiereinrichtung, bei der Kanäle zum Zuführen und wieder Abführen eines Teilstroms des geförderten Mediums zu und von den Lagern der Pumpe und Fördermittel für den Transport des Teilstroms an den Wellen der Pumpe vorhanden sind.
Zahnradpumpen werden häufig für den Transport und die Dosierung von viskosen Medien, wie z. B. Schmelzen von Hochpolymeren benutzt. Ein besonderes Problem ergibt dabei die Schmierung der Lager. Um Verunreinigungen des zu fördernden Mediums zu vermeiden, können hier keine üblichen Schmiermittel, wie Öle, Fette oder Graphit verwendet werden; die Schmierung muß mit dem transportierten Medium selbst erfolgen.
Bei bekannten Zahnradpumpen erfolgt diese Schmierung der Lager durch das geförderte Medium derart, daß ein Teilstrom des geförderten Mediums von der Druckseite der Pumpe über Schmierkanäle zu den Lagern und zurück zur Saugseite geführt wird. Eine derartige Zahnradpumpe ist nach der japanischen Offenlegungsschrift 75 010 402 bekannt. Diese Art der Schmierung bedeutet eine bewußt herbeigeführte innere Leckage der Pumpe, wodurch die Pumpenleistung um die so erzeugte Leckage vermindert wird.
Zur Unterstützung des Schmiereffektes ist nach der DE-A-1 528 965 eine Zahnradpumpe bekannt, bei der auf den Stirnflächen der Zahnradwellen flügelartige Vorrichtungen angordnet sind. Nach der GB-A-322 778 sind die Wellenenden einer Zahnradpumpe mit spiralförmig angeordneten Rillen versehen, so daß durch die Rotation der Wellen Schmiermittel gefördert wird.
Ferner ist nach DE-A-2 233 580 eine Ölpumpe für einen Kompressor nach Art einer Drehschieberpumpe bekannt. Diese Ölpumpe besteht im wesentlichen aus einem frei drehbaren innenverzahnten äußeren Zahnrad und einem darin exzentrisch angeordneten und von der Kompressorwelle angetriebenen inneren Zahnrad.
Die Dimensionierung der Schmierkanäle wird von zwei gegensätzlichen Forderungen bestimmt. Einserseits muß gewährleistet sein, daß ununterbrochen Schmelze durch die Schmierkanäle fließt. Eine wie immer geartete Behinderung des Schmelzstroms führt zu längeren Verweilzeiten im Schmierkanalsystem, wodurch ein thermischer Abbau begünstigt wird. Die sich ablagernden Zersetzungsprodukte erzeugen weitere Reibungsverluste für die Strömung, bis aufgrund dieses sich selbst verstärkenden Effektes eine totale Verstopfung der Schmierkanäle auftritt, die in der Regel ein Festlaufen der betroffenen Lager zur Folge hat. Dieses Zusetzen der Schmierkanäle kann durch Feststoffpartikel, wie Mattierungsstoffe oder Pigmente ebenfalls ausgelöst werden. Größere Schmierkanäle würden dieses Zusetzen vermeiden, führen aber zu einem unzulässigen Anwachsen der Leckrate, was sich besonders störend bei Zahnradpumpen mit großer Förderleistung und großem Druck bemerkbar macht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zahnradpumpe mit Selbstschmiereinrichtung zu schaffen, bei der hinreichend große Schmierkanäle unter Vermeidung einer hierdurch hervorgerufenen Leckrate der Zahnradpumpe benutzt werden können.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Fördermittel Zahnradpumpen oder Förderschnekken koaxial zu den Wellen angeordnet sind, und daß von den zusammenarbeitenden Elementen dieser Fördermittel das eine Element zentral innerhalb der Welle gelegen ist und unbeweglich mit dem Gehäuse der Zahnradpumpe verbunden ist, und das andere mit der Welle dreht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der lediglich Beispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Zahnradpumpe mit einer Förderschnecke als Fördermittel für die Schmiermittel zur Zwangsschmierung der Lagerbuchsen der Pumpe geschnitten;
Figur 2 zeigt den Schnitt 11-11 der Figur 1;
Figur 3 die Verwendung einer Zahnradpumpe als Fördermittel für die Schmiermittel;
Figur 4 die Einzelheit »Z« der Figur 3;
Figur 5 die Ansicht der Einzelheit »Z«.

Die Fördermittel übernehmen das Schmiermittel, einen Teilstrom der Schmelze, das von der Austragsseite der Zahnradpumpe über einen oder mehrere Schmierkanäle in die Lagerbuchsen gelangt und fördern es über Bohrungen in den Wellen in Richtung der gegenüberliegenden Lagerbuchsen. Durch Schmierkanäle in diesen Lagerbuchsen gelangt die Schmelze wieder zur Austragsseite der Pumpe. Die Fördermittel brauchen nur einen Druck aufzubauen, der für den Transport des Schmiermittels durch die Schmierkanäle ausreicht. Für den Schmelzeteilstrom zur Lagerschmierung können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung große Schmierkanäle gewählt werden, die sich nicht durch Ablagerungen zusetzen. Die Zwangsförderung verhindert auch zu große Verweilzeiten der Schmelze in den Schmierkanälen, die zu einem thermischen Abbau der Schmelze führen könnten.
Bei der Zahnradpumpe nach Figur 1 strömt das zu fördernde Medium der Pumpe über die Saugseite 1 zu und wird durch gegensinniges Drehen zweier ineinander greifender Zahnräder 2 zur Druckseite 9 gefördert. Die Zahnradwellen 3, 3a sind in Buchsen 4, 4a gelagert, welche die Zahnräder stirnseitig abdichten. Ein Wellenzapfen 5 ist über an sich bekannte Abdichtvorrichtungen (nicht gezeigt) aus dem sonst geschlossenen Pumpengehäuse 6 zum Antriebsaggregat (nicht gezeigt) geführt. In jeder Welle ist in einer konzentrischen Bohrung eine Förderschnecke 10 untergebracht, welche mit Hilfe eines Zapfens 11 mit der Gehäusestirnseite 8 verbunden und gegen Drehung gesichert ist. Setzt man nun die Pumpe in Betrieb, dreht sich die Welle um die stehende Schnecke und das System arbeitet in der Art eines Extruders. Der zur Schmierung dienende Teilstrom des Mediums strömt nun von der Druckseite 9 über die Kanäle 12 in den stirnseitigen Lagerbuchsen 4a, die Kanäle 13 (Schmiernuten für die Lagerbuchsen 4a) und die Kanäle 14 in der Gehäusestirnseite 8 zur Saugseite der Förderschnecke 10. Durch die Schnecken wird das Medium zum jeweils gegenüberliegenden Lager gefördert und strömt über Kanal 16 bzw. die Bohrung 17 und den Ringkanal 7, die Kanäle 18 (Schmiernuten für die Lagerbuchsen 4) sowie die Kanäle 19 zur Druckseite 9 der Pumpe.
Bei der in Figuren 3 bis 5 dargestellten Pumpe wird das gleiche Prinzip verwendet, hier dienen jedoch zur Förderung des Schmiermittels durch die Wellen anstelle von Schnecken in den Wellen selbst untergebrachte Zahnradpumpen. Diese Pumpen selbst drehen sich mit den Wellen, ihre Antriebszapfen 15 werden in der Stirnwand 8 festgehalten. Diese Fördermittel bestehen also aus dem durch Zapfen 15 festgehaltenen Zahnrad 22 und den um dieses Zahnrad 22 laufenden Zahnrädern 20 und 21. Das Schmiermittel gelangt von der Druckseite 9 der Pumpe über die Kanäle 12, 13, 14 und 24 zum Fördermittel (Zahnradpumpe) und von dort durch die Kanäle 16 bzw. die Bohrungen 17 und 18 und 19 über die Lagerbuchsen 4 wieder zur Druckseite 9 der Zahnradpumpe.
Bei diesen beispielhaft gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der zur Schmierung benutzte Teilstrom der Schmelze von der Druckseite der Zahnradpumpe entnommen und auch wieder dorthin geführt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch ebenso möglich, den der Schmierung dienenden Teilstrom des transportierten Mediums auf der Saugseite der Pumpe zu entnehmen und dorthin zurückzuführen oder den Teilstrom in oder gegen die Richtung des Hauptschmelzeflusses zwischen Saug- und Druckseite zu befördern.

Claims

1. Zahnradpumpe mit Selbstschmiereinrichtung, bei der Kanäle zum Zuführen und wieder Abführen eines Teilstroms des geförderten Mediums zu und von den Lagern der Pumpe und Fördermittel für den Transport des Teilstroms an den Wellen der Pumpe vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördermittel Zahnradpumpen (20, 21, 22) oder Förderschnecken (10) koaxial zu den Wellen (3, 3a) angeordnet sind, und daß von den zusammenarbeitenden Elementen dieser Fördermittel das eine Element (10, 22) zentral innerhalb der Welle gelegen ist und unbeweglich mit dem Gehäuse der Zahnradpumpe verbunden ist, und das andere mit der Welle dreht.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und Abfuhrkanäle die Druckseite (9) der Zahnradpumpe mit den Lagern verbinden.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und Abfuhrkanäle die Saugseite (1) der Zahnradpumpe mit den Lagern verbinden.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrkanäle die Saugseite (1) und die Abfuhrkanäle die Druckseite (9) der Zahnradpumpe mit den Lagern verbinden.