EP0677660B1

EP0677660B1 - Zahnradpumpe und deren Verwendung

Info

Publication number: EP0677660B1
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: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: DE59400284D1; US5547356A; ATE138159T1; EP0677660A1; JPH07279861A; DK0677660T3; ES2087780T3

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.
Aus der EP-0 455 059 und der DE-366 152 ist eine Zahnradpumpe eingangs genannter Art bekannt. Druck- und saugseitig sind in der Produktekanalwandung im Kämmbereich der Rotoren volumenvergrössernde Einnehmungen eingeformt, mittels welcher die entstehenden Druckspitzen reduziert werden. Dabei ist nachteilig, dass die Einnehmungen, betrachtet in einer Querschnittsebene parallel zur Ebene, die die Rotorachsen verbindet, gekantet profiliert sind.
Dadurch ergibt sich eine Ablagerung des Fördergutes in den Einnehmungen. Die dort unter thermischer Langzeitbeanspruchung stehenden Ablagerungen können sich unkontrolliert lösen und das Fördergut kontaminieren und sind auch bei einer Pumpenreinigung schwer zugänglich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile an einer Pumpe letztgenannter Art zu beheben.
Dies wird bei der Ausbildung der Zahnradpumpe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht.
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 einer Figur erläutert.

Sie zeigt:

Perspektivisch die Ansicht eines Schnittes durch eine erfindungsgemässe Zahnradpumpe, wobei der Schnitt in die Achse des Produktekanals gelegt ist und parallel zu den Achsen der Rotoren.
In der Figur 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 Kammbereich 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 ist sowohl einlaufseitig, wie beispielsweise dargestellt dem Einlaufkanal la 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 6a₁, a₂ eingeformt, vorzugsweise wie mit 6b₁ und 6b₂ 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 6 druckentspannen kann, womit das Entstehen hoher Quetschdruckspitzen verhindert wird und einlasskanalseitig eine Verbesserung des Füllverhaltens der Zahnlücken erzielt wird.
Die Einnehmungen 6a, 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 bezüglich des einen Lagerzapfens gestrichelt dargestellt, Lagerkörper 7 vorgesehen. Die erfindungsgemässen Einnehmungen 6 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.
Es 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.
Erfindungsgemäss sind die Einnehmungen 6a₁ bzw. 6a₂, 6b₁ bzw. 6b₂ so eingearbeitet, dass sie je die Form von Kugelsegmenten aufweisen. Bei zusammengestellter Pumpe definieren die Einnehmungen je paarweise Kugelkalotten bzw. genereller je stetig gekrümmte Raumflächen.
Damit wird sichergestellt, 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.
Eine erfindungsgemässe Zahnradpumpe 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 (1) aussenverzahnt kämmenden Rotoren, wobei mindestens druckseitig des Bereichs des Kämmens in der Produktekanalwandung (3) mindestens eine volumenvergrössernde Einnehmung (6a₁, 6a₂, 6b₁, 6b₂) eingeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmung durch eine stetig gekrümmte Fläche gebildet ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung einer die Rotorachsen verbindenden Ebene (E_B), beidseits des Produktekanals (1), je eine Einnehmung vorgesehen ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass druck- und saugseitig des Bereiches je mindestens eine Einnehmung vorgesehen ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmung durch eine Kugelfläche gebildet ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rotoren in produktegeschmierten Gleitlagern gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmung mindestens teilweise in die Teil der Produktekanalwandung (3) bildende Stirnfläche eines Gleitlagerkörpers (7) eingeformt ist.
Verwendung einer Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Förderung von sehr empfindlichen und/oder thermosensitiven Medien, insbesondere von Lebensmitteln oder von Polymerschmelzen, wie z.B. von PVC, Kautschuk oder von Biopolymeren.