EP0677660A1

EP0677660A1 - Zahnradpumpe und deren Verwendung

Info

Publication number: EP0677660A1
Application number: EP94105347A
Authority: EP
Inventors: Roger Dr.-Ing. Stehr; Peter Blume; Marco Benetti
Original assignee: Maag Pump Systems AG
Current assignee: Maag Pump Systems AG
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: DE59400284D1; US5547356A; EP0677660B1; ATE138159T1; JPH07279861A; DK0677660T3; ES2087780T3

Abstract

Es wird vorgeschlagen, Quetschdruckspitzen an kämmenden Rotoren einer Zahnradpumpe dadurch zu mindern, dass im Kämmbereich druckseitig in der Produktekanalwandung Einnehmungen (5a2) eingeformt werden und zusätzlich das Füllverhalten verbessernde Einnehmungen (5a1) saugseitig. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie deren Verwendung.
Bei Zahnradpumpen mit aussenverzahnten, dicht kämmenden Wellen treten beim Ausquetschvorgang auf die Druckseite, hervorgerufen durch den Eintritt eines Zahnes der angetriebenen Welle in die korrespondierende Zahnlücke an der ungetriebenen Welle, erhebliche lokale Druckspitzen auf. Diese Quetschdrücke erreichen bei der Förderung höher viskoser Medien, wie z.B. von Polymerschmelzen, Spitzenwerte von einigen 100bar. Aus diesem, wenn auch sehr kurzfristigen extremen Druckanstieg resultiert eine erhebliche thermische Beanspruchung und Scherbeanspruchung des Fördermediums.
Bezüglich Ausführung des Produktekanals einer Zahnradpumpe zur Förderung auch von scherempfindlichen und/oder thermosensitiven Medien kann beispielsweise auf die GB-A-85 00 273 bzw. auf die EP-A-0 189 670 hingewiesen werden. Die erwähnten Quetschdruckspitzen führen aber auch bei solchen vorbekannten Pumpen dazu, dass sie insbesondere für die Förderung der genannten scherempfindlichen und/oder thermosensitiven Medien nicht bedenkenlos eingesetzt werden können.
Bezüglich einer Möglichkeit, die Entstehung der genannten Quetschdruckspitzen mindestens zu mindern, sei auf die EP-A-0 559 582 verwiesen, bei welcher auf der Druckseite des Produktekanals eine volumenvergrössernde Entlastungseinnehmung vorgesehen ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnradpumpe eingangs genannter Art zu schaffen, bei der das Entstehen von Druckspitzen im Kämmbereich der Rotoren weiter wesentlich reduziert wird und die Füllverhältnisse saugseitig gleichzeitig verbessert werden.
Dies wird bei der Ausbildung der Zahnradpumpe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht, nämlich dadurch, dass beidseits des Bereichs des Kämmens bezüglich einer die Rotorachsen verbindenden Ebene in der Produktekanalwand je eine volumenvergrössernde Einnehmung eingeformt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Zahnradpumpe sind in den Ansprüchen 2 bis 5 spezifiziert und eine besonders bevorzugte Verwendung einer solchen Pumpe in Anspruch 6.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: perspektivisch die Ansicht eines Schnittes durch eine bekannte Zahnradpumpe, wobei der Schnitt in die Achse des Produktekanals gelegt ist und parallel zu den Achsen der Rotoren;
Fig. 2: eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Zahnradpumpe in einer Darstellung analog zu derjenigen von Fig. 1;
Fig. 3: eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Zahnradpumpe in Darstellung analog zu den Fig. 1 und 2.

In Fig. 1 ist der Produktekanal 1 dargestellt, geschnitten entlang seiner Achse A und parallel zur Achse B eines der beiden vorgesehenen, nicht dargestellten, aussenverzahnt kämmenden Rotoren. Der Kämmbereich der Rotoren liegt im wesentlichen in der Schnittebene E der gewählten Darstellung. Im weiteren ist er bezüglich einer Ebene durch die Achse B und die hier nicht dargestellte Achse des zweiten, in der gewählten Darstellung darüberliegenden Rotors symmetrisch.
Erfindungsgemäss gemäss Fig. 2 ist sowohl einlaufseitig, wie beispielsweise dargestellt dem Einlaufkanal 1a zugewandt, wie auch auslassseitig, d.h. dem Auslasskanal 1b zugewandt, in die Produktekanalwandung 3 des Produktekanals 1, worin die Rotoren kämmen, je eine volumenvergrössernde Einnehmung 5a₁, a₂ eingeformt, vorzugsweise wie mit 5b₁ und 5b₂ dargestellt, beidseitig sich über dem Produktekanal 1 gegenüberliegend.
Dadurch wird ermöglicht, dass im ganzen Kämmbereich, sowohl bei sich annähernden Zahn/Zahnlücken wie auch sich entfernenden, das Fördermedium sich in die vorgesehenen Einnehmungen 5 druckentspannen kann, womit das Entstehen hoher Quetschdruckspitzen verhindert wird und einlasskanalseitig eine Verbesserung des Füllverhaltens der Zahnlücken erzielt wird.
Die Einnehmungen 5a, b sind paarweise symmetrisch zur Ebene E_B, welche durch die beiden Achsen B der Rotorwellen läuft, angeordnet.
Wenn, wie dies meistens der Fall ist, die Rotorwellen fördergutgeschmiert gleitgelagert sind, so sind im Pumpengehäuse, wie in den Fig. 1 und 2 bezüglich des einen Lagerzapfens gestrichelt dargestellt, Lagerkörper 7 vorgesehen. Die erfindungsgemässen Einnehmungen 5 sind dann je nach ihrer Ausdehnung, stetig von dem durch das Pumpengehäuse definierten Wandungsbereich des Produktekanals in den durch die Stirnfläche der Lagerkörper 7 definierten Wandungsbereich des besagten Kanals übergehend, ausgebildet.
Selbstverständlich erstrecken sich die erfindungsgemäss vorgesehenen Einnehmungen genau gleich in der oberen weggeschnittenen Hälfte des Produktekanals.
Nun ist zu beachten, dass insbesondere bei der Förderung von scherempfindlichen und/oder thermosensitiven Medien grundsätzlich im Produktekanal keine toten Ecken und Kanten vorgesehen sein sollten. Ansonsten ergeben sich Ablagerungen des Fördermediums und, daraus resultierend, eine entsprechende Schädigung des geförderten Mediums.
Diesen Anforderungen in vermehrtem Masse Rechnung zu tragen, ist Zweck der in Fig. 3 dargestellten, insbesondere bevorzugten Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Einnehmungen. Auch in Fig. 3 sind dieselben Bezugszeichen verwendet, abgesehen von der Bezeichnung der besonders bevorzugten Einnehmungen.
Bei der bevorzugten Ausführungsvariante, ausgehend von der Lösung gemäss Fig. 2, sind beidseits der Ebene E_B, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 2 definiert wurde, erfindungsgemässe Einnehmungen 6a₁ bzw. 6a₂, 6b₁ bzw. 6b₂ eingearbeitet, die je die Form von Kugelsegmenten aufweisen. Bei zusammengestellter Pumpe definieren die Einnehmungen je paarweise Kugelkalotten bzw. genereller je stetig gekrümmte Raumflächen.
Die bevorzugte, anhand von Fig. 3 dargestellte Ausbildungsvariante stellt sicher, dass durch die erfindungsgemäss vorgesehenen Einnehmungen keinerlei Toträume geschaffen werden. Selbstverständlich kann von idealen ellipsoid- bzw. kugelsegmentförmigen Einnehmungen abgewichen werden, und es können grundsätzlich Einnehmungen vorgesehen werden mit stetig gekrümmten Einnehmungsflächen. Auch wenn nur druckseitig eine solche Einnehmung entsprechend 6a₂ vorgesehen wird, wird das Pumpenverhalten bezüglich der Anforderung keiner Toträume wesentlich verbessert.
Ist die erfindungsgemässe Pumpe mit fördermediumgeschmiert gleitgelagerten Rotoren ausgebildet, so gelten betreffs Uebergang der erfindungsgemäss eingearbeiteten Einnehmungen von Pumpengehäuse-definierten Produktekanalpartien in Lagerkörper-7-definierte die Stetigkeitsbedingungen, die bereits oben erläutert wurden.
Eine erfindungsgemässe Zahnradpumpe, insbesondere ausgebildet nach der bevorzugten Ausführungsvariante von Fig. 3, eignet sich ausgezeichnet für die Förderung von scherempfindlichen und/oder thermosensitiven Medien, insbesondere von Polymerschmelzen, wie z.B. von PVC, Kautschuk oder Biopolymeren. Sie ist aber auch für die Förderung von Lebensmitteln geeignet, bei welchen bezüglich Totraumfreiheit ähnlich hohe Anforderungen wie bei den genannten Schmelzen gelten.

Claims

Zahnradpumpe mit mindestens zwei in einem Produktekanal aussenverzahnt kämmenden Rotoren, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des Bereichs des Kämmens bezüglich einer die Rotorachsen verbindenden Ebene (E_B) in der Produktekanalwandung (3) je eine volumenvergrössernde Einnehmung (5a₁, 5a₂, 5b₁, 5b₂) eingeformt ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmungen durch stetig gekrümmte Flächen gebildet sind, vorzugsweise durch Kugelflächen, wobei nur druckseitig der Ebene (E_B) eine Einnehmung vorgesehen zu werden braucht.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Rotoren in produktegeschmierten Gleitlagern gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmung oder die Einnehmungen mindestens teilweise in den Teil der Produktekanalwandung bildenden Stirnflächen der Gleitlagerkörper geformt ist bzw. sind.
Verwendung einer Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für die Förderung von sehr empfindlichen und/oder thermosensitiven Medien, insbesondere von derartigen Lebensmitteln oder Polymerschmelzen, wie z.B. von PVC, Kautschuk oder von Biopolymeren.