EP0778417B1

EP0778417B1 - Gear pump

Info

Publication number: EP0778417B1
Application number: EP19970104556
Authority: EP
Inventors: Yves Lautenschlager; Peter Blume
Original assignee: Maag Pump Systems AG; Maag Pump Systems Textron AG
Current assignee: Maag Pump Systems AG
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2003-06-11
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: DE59710244D1; EP0778417A2; EP0778417A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a gear pump according to the preamble of claim 1.

Zahnradpumpen bestehen im wesentlichen aus einem Paar gleich grosser, ineinandergreifender Zahnräder, die allseitig von einem Gehäuse mit kleinem Spalt umschlossen werden. Die Zahnräder sitzen auf zwei im Gehäuse gelagerten Wellen, wovon beispielsweise eine als Antriebswelle durch eine Wellendichtung nach aussen geführt wird. Das Gehäuse besitzt beidseitig des Verzahnungseingriffes je eine Öffnung für den Ein- und Austritt des Fördermediums, wobei die Eintrittsöffnung mit einem Zuflussrohr und die Austrittsöffnung mit einem Abflussrohr verbunden ist. Beim Drehen der Räder füllen sich die aus dem Eingriff kommenden Zahnlücken mit dem einströmenden Fördermedium, das dann den Gehäusewänden entlang auf die Druckseite gebracht wird. Dort verdrängen es die wieder in die Lücken eingreifenden Zähne der Zahnräder und stossen es durch die Austrittsöffnung in das Abflussrohr.Gear pumps essentially consist of a pair equally large, interlocking gears that enclosed on all sides by a housing with a small gap become. The gears sit on two mounted in the housing Waves, of which, for example, as a drive shaft through a shaft seal is guided to the outside. The housing has on both sides of the meshing engagement ever one Opening for the inlet and outlet of the pumped medium, wherein the inlet opening with an inflow pipe and the Outlet opening is connected to a drain pipe. At the Turning the wheels will fill out the mesh Tooth gaps with the incoming fluid, then the Housing walls along the pressure side is brought. There, it pushes back into the gaps intervening Teeth of the gears and push it through the Outlet opening in the drainpipe.

Hinsichtlich der Durchmesser für die Zufluss- und Abflussrohre sind sowohl Einschränkungen durch das zu fördernde Medium als auch durch die vor oder nach der Pumpe anzuschliessenden Flansche zu beachten. So kann beispielsweise das sogenannte Pumpenfüllen, unter dem der Aufnahmevorgang von Fördermedium in die frei werdenden Zahnlücken der Zahnräder verstanden wird, durch die Eigenschaften des Fördermedium erheblich erschwert sein. Um ein solches fördermediumbedingt erschwertes Pumpenfüllen auszugleichen, ist denkbar, dass durch Vergrössern des Durchmessers des Zuflussrohres diesem Problem Abhilfe geschafft werden kann. Gleichzeitig muss aber dann eine Anpassung an den Zuflussflanschdurchmesser, beispielsweise durch einen Konus, vorgenommen werden. Um sogenannte Totzonen, die durch eine geringe oder gar keine Strömung des Fördermediums entstehen können, zu vermeiden, ist der Konus relativ flach auslaufend auszubilden. Nachteilig führt eine derartige Lösung zu einem deutlich erhöhten Fertigungsaufwand sowie zu einer Einschränkung der Durchmesseranpassung durch eine nicht zu überschreitende Einlaufkanallänge beim Zuflussrohr.Regarding the diameter of the inflow and Drainpipes are both limitations to that promoting medium as well by the before or after the pump to be adhered to flanges. So can For example, the so-called pump filling, under the Recording process of fluid in the released Tooth gaps of the gears is understood by the Characteristics of the fluid to be considerably more difficult. Around Such a pumping medium due difficult pumping It is conceivable that by enlarging the Diameter of the inflow pipe to remedy this problem can be done. At the same time, however, one must Adaptation to the inflow flange diameter, for example through a cone. To so-called Dead zones caused by little or no flow of the medium to be avoided can be avoided To form the cone relatively flat. adversely Such a solution leads to a significantly increased Production costs and a restriction of the Diameter adaptation by a not to be exceeded Inlet channel length at the inflow pipe.

Aus der US-Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer US-1 928 885 ist eine Zahnradpumpe bekannt, welche eine Förderrichtung für das Fördermedium aufweist, die einen Winkel von ca. 10° mit der Ebene, gebildet durch die Längsachsen der Zahnräder der Zahnradpumpe, einschliesst. Hierdurch wird die Dichtlänge, gebildet durch die Zahnköpfe der Zahnräder entlang des äusseren Umfanges, kurz, was zu einer verringerten Pumpleistung infolge von einer erhöhten Leckage führt. Darüber hinaus entstehen sowohl im Einlassals auch im Auslassbereich Totzonen, in denen sich Fördermedium ablagert, was im höchsten Masse, insbesondere bei der Förderung von Polymeren, unerwünscht ist.From the US patent specification with the publication number US-1 928 885 a gear pump is known which a Having conveying direction for the pumped medium, the one Angle of about 10 ° with the plane formed by the Longitudinal axes of the gears of the gear pump, including. As a result, the sealing length, formed by the tooth heads gears along the outer circumference, in short, what to a reduced pumping capacity due to increased Leakage leads. In addition, both arise in the inlet also in the outlet dead zones, in which themselves Conveyed medium deposits, which in the highest degree, in particular in the promotion of polymers, is undesirable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe anzugeben, welche die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist.The present invention is therefore the task to provide a gear pump, which the does not have the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the in the characterizing part of Patent claim 1 specified measures solved. Advantageous embodiments of the invention are in further Claims specified.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Indem die verlängerte Mittelachse von Zufluss- und/oder Abflussrohr einen spitzen Winkel mit der aus den Längsachsen der Zahnräder gebildeten Ebene einschliesst, ist die Fläche im Bereich der Eintrittsöffnung und/oder der Austrittsöffnung vergrössert. Damit steht in diesem Bereich zusätzliche Zeit und zusätzlicher Raum zur Aufnahme bzw. zur Abgabe von Fördermedium zur Verfügung, ohne dass der Fertigungsaufwand für die Zahnradpumpe erhöht wird.The invention has the following advantages: extended central axis of inflow and / or outflow pipe an acute angle with the from the longitudinal axes of Cogs formed plane includes, the area is in the Area of the inlet opening and / or the outlet opening increased. This gives extra time in this area and additional space for receiving or delivering Pumped fluid available without the production cost for the gear pump is increased.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1: einen Querschnitt einer bekannten Zahnradpumpe und
Fig. 2: einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Zahnradpumpe.

The invention will be explained in more detail with reference to drawings, for example. Show

Fig. 1: a cross section of a known gear pump and
Fig. 2: a cross section of a novel gear pump.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine bekannte Zahnradpumpe bestehend aus einem Gehäuse G, zwei Zahnrädern Z1 und Z2, einem Zuflussrohr ZF und einem Abflussrohr AF, wobei das Zuflussrohr ZF und das Abflussrohr AF als Zylinder mit einem Durchmesser DZ ausgebildet sind. Die dargestellte Schnittebene steht dabei einerseits senkrecht auf die beiden Längsachsen A1 und A2 der Zahnräder Z1 und Z2 und umfasst anderseits die Mittelachsen ZFA und AFA des Zuflussrohres ZF und des Abflussrohres AF.Fig. 1 shows a section through a known gear pump consisting of a housing G, two gears Z1 and Z2, an inflow pipe ZF and a drain pipe AF, wherein the Inflow pipe ZF and the drain pipe AF as a cylinder with a diameter DZ are formed. The illustrated Cutting plane is on the one hand perpendicular to the both longitudinal axes A1 and A2 of the gears Z1 and Z2 and on the other hand comprises the central axes ZFA and AFA of the Inflow pipe ZF and the drain pipe AF.

Ein Fördermedium M wird über das Zuflussrohr ZF zu einer Eintrittsöffnung EO geführt, wo die frei werden Zahnlücken mit dem einströmenden Fördermedium M gefüllt werden, das dann den Gehäusewänden entlang auf die Druckseite gebracht wird. Dort verdrängen es die wieder in die Lücken eingreifenden Zähne der Zahnräder und stossen es durch die Austrittsöffnung AO in das Abflussrohr AF. Wie eingangs erwähnt ist die Aufnahme des Fördermediums M in den Zahnlücken wesentlich durch die Eigenschaften des Fördermediums M bestimmt. Als Verbesserung der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wurde bereits das konische Ausbilden des Zuflussrohres ZF im Bereich der Eintrittsöffnung EO und das ebenso konische Ausbilden des Abflussrohres AF im Bereich der Austrittsöffnung AO erwähnt. Damit steht in diesen Bereichen zusätzliche Zeit zur Aufnahme bzw. Abgabe von Fördermedium M zur Verfügung, allerdings unter Inkaufnahme der eingangs erwähnten Nachteile.A pumped medium M is via the inflow pipe ZF to a Entrance opening EO led where the vacant tooth spaces are filled with the inflowing medium M, the then brought along the housing walls on the pressure side becomes. There, they push back into the gaps meshing teeth of the gears and poke it through the gears Outlet opening AO in the drain pipe AF. As at the beginning mentioned is the inclusion of the pumped medium M in the Tooth gaps significantly by the properties of the Pumped medium M determines. As an improvement of the known, in Fig. 1 embodiment has already been the conical forming the inflow pipe ZF in the region of Inlet EO and also conical forming the Outlet pipe AF in the region of the outlet opening AO mentioned. This gives extra time in these areas for receiving or dispensing of medium M available, but at the expense of the aforementioned Disadvantage.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Zahnradpumpe dargestellt, wobei wiederum die gleiche Ansicht gewählt wurde wie schon in Fig. 1. Die bekannte und in Fig. 1 dargestellte Zahnradpumpe weist gegenüber derjenigen in Fig. 2 dargestellten Zahnradpumpe folgende Unterschiede auf:In Fig. 2 is an inventive gear pump shown, again choosing the same view was as in Fig. 1. The known and in Fig. 1 illustrated gear pump has over those in Fig. 2 illustrated gear pump following differences on:

Eine aus den Längsachsen A1 und A2 der beiden Zahnräder Z1 und Z2 gebildete Ebene E schliesst mit der Mittelachsen ZFA des Zuflussrohres ZF einen spitzen Winkel α ein, währenddem die Mittelachse AFA des Abflussrohres AFA mit der Ebene E einen spitzen Winkel β einschliesst, wobei in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform die Winkel α und β gleich gross sind. Der Eintrittsbereich, in dem das Fördermedium M in die Zahnlücken eintritt - d.h. die Fläche der Eintrittsöffnung EO - und der Austrittsbereich - d.h. die Fläche der Austrittsöffnung AO - erfährt in Richtung senkrecht zur Axialausdehnung der Zahnräder Z1 und Z2 eine Erweiterung. One from the longitudinal axes A1 and A2 of the two gears Z1 and Z2 formed plane E concludes with the central axes ZFA the inflow pipe ZF an acute angle α, while the central axis AFA of the outflow pipe AFA with the plane E includes an acute angle β, wherein in the in Fig. 2 illustrated embodiment, the angle α and β equal are big. The inlet region in which the pumped medium M enters the tooth spaces - i. the area of Inlet EO - and the exit area - i. the Surface of the outlet opening AO - experiences in the direction perpendicular to the axial extent of the gears Z1 and Z2 a Extension.

Aufgrund der Neigung der Mittelachsen ZFA und AFA gegenüber der Ebene E ist vorzugsweise ein Versatz der Mittelachsen ZFA und AFA gegenüber einer Referenzlinie RL vorzunehmen, wobei die Referenzlinie RL durch die Lage der Mittelachsen ZFA und AFA bei einer Zahnradpumpe gemäss Fig. 1 - d.h. also, wenn die Winkel α und β gleich 90° sind - definiert ist.Due to the inclination of the central axes ZFA and AFA opposite the plane E is preferably an offset of the center axes Make ZFA and AFA against a reference line RL, where the reference line RL is determined by the position of the central axes ZFA and AFA in a gear pump according to Fig. 1 - i. that is, when the angles α and β are equal to 90 ° - defined is.

Der Versatz der Mittelachsen ZFA und AFA richtet sich nach den Winkeln α und β, wobei der Versatz vorzugsweise derart eingestellt ist, dass das Abflussrohr AF und das Zuflussrohr ZF symmetrisch zu den jeweiligen Zahnrädern stehen. Dies ist dann erreicht, wenn das Mass des Versatzes aus der Symmetrie der Zufluss- bzw. Abflussöffnung in Höhe der Zahnköpfe gegenüber der Senkrechten durch die Abstandsmitte zwischen den beiden Längsachsen A1 und A2 auf die durch die Längsachsen A1 und A2 gebildete Ebene E ergibt.The offset of the central axes ZFA and AFA depends on the angles α and β, wherein the offset is preferably such is set that the drainpipe AF and the Inlet pipe ZF symmetrical to the respective gears stand. This is achieved when the measure of offset from the symmetry of the inflow or outflow opening in height the tooth heads against the vertical through the Distance center between the two longitudinal axes A1 and A2 the plane E formed by the longitudinal axes A1 and A2 results.

Denkbar ist eine Ausführungsvariante, bei der ein Versatz der oben beschriebenen Art nicht vorgesehen ist. Eine solche erfindungsgemässe Zahnradpumpe weist den Vorteil auf, dass die Anschlüsse des Zuflussrohres ZF und des Abflussrohres AF nach aussen nicht angepasst werden müssen.Conceivable is a variant in which an offset the type described above is not provided. A such inventive gear pump has the advantage on that the connections of the inflow pipe ZF and the Outflow pipe AF to the outside need not be adjusted.

Es hat sich gezeigt, dass die Werte für die Winkel α und β vorzugsweise zwischen 30° und 60° gewählt werden, wobei sich ein Winkel von 45° besonders eignet. Im letztgenannten Fall wird eine Fläche für die Eintritts- bzw. It has been shown that the values for the angles α and β preferably between 30 ° and 60 °, wherein an angle of 45 ° is particularly suitable. In the latter Case is an area for the entrance or

Austrittsöffnung EO bzw. AO erhalten, die 41% grösser ist, als die Fläche gemäss der bekannten Ausführungform nach Fig. 1.Exit opening EO or AO, which is 41% larger, as the surface according to the known embodiment Fig. 1.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Mittelachsen ZFA und AFA weder parallel noch in einer Linie verlaufen, sondern dass die Mittelachsen ZFA und AFA im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Dadurch wird zusätzlich erreicht, dass das Fördermedium M um 90° umgelenkt wird. Die in dieser Druckschrift gemachten Aussagen sind in bezug auf die Winkel α und β sinngemäss anwendbar.Another embodiment of the invention is that the central axes ZFA and AFA neither parallel nor in run a line, but that the central axes ZFA and AFA are substantially perpendicular to each other. This additionally ensures that the pumped medium M is deflected by 90 °. The made in this document Statements are analogous with respect to the angles α and β applicable.

Bei der erfindungsgemässen Zahnradpumpe können Produktbohrungen im Einlauf- und Auslaufbereich weiterhin einfach und flanschgerecht aufgeführt werden. Insbesondere sind keine aufwendigen Zufluss- und/oder Abflussrohre ZF bzw. AF notwendig.In the inventive gear pump can Product holes in the inlet and outlet area continue easy and flanschgerecht listed. Especially are no complicated inflow and / or outflow pipes ZF or AF necessary.

Denkbar ist auch eine weitere Vergrösserung der Winkel α und/oder β, damit auch eine grössere Fläche der Eintritts- bzw. der Austrittsöffnung EO bzw. AO erhalten wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Flächenzuwachs bei weiterem Neigen der Ebene E gegenüber den Mittelachsen ZFA und AFA nur unwesentlich zunimmt bis die Stelle erreicht wird, wo die Zahnradpumpe ihre eigentliche Funktion nicht mehr erfüllen kann. So nimmt die Fläche der Eintritts- bzw. der Austrittsöffnung EO bzw. AO lediglich um weitere 9% zu, wenn die Winkel α und β von 45° auf 60° erhöht werden. Also conceivable is a further enlargement of the angle α and / or β, so that a larger area of the entrance or the outlet opening EO or AO is obtained. It has However, it turned out that the area increase in further tilting of the plane E towards the central axis ZFA and AFA increases only insignificantly until reaching the spot is where the gear pump does not function can fulfill more. So takes the surface of the entrance or the outlet EO or AO only by a further 9%, when the angles α and β are increased from 45 ° to 60 °.

In der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemässen Ausführungsform sind beide Winkel α und β gleich gross. Denkbar ist jedoch auch, dass die Werte für die Winkel α und β nicht gleich sind, sondern beliebig - vorzugsweise jeder für sich im vorstehend genannten Bereich 30° bis 60° - gewählt werden.In the inventive shown in Fig. 2 Embodiment, both angles α and β are equal. However, it is also conceivable that the values for the angles α and β are not the same but arbitrary - preferably each individually within the above range 30 ° to 60 ° - to get voted.

Claims

Gear pump consisting of gear wheels (Z1, Z2) with longitudinal axis (A1, A2) for feeding a medium (M), the medium (M) being fed from a supply pipe (ZF) into a discharge pipe (AF), a central axis (ZFA) leading through the supply pipe (ZF) and a plane (E) formed by the longitudinal axis (A1, A2) of the gear wheels (Z1, Z2) enclosing an acute angle α and/or a central axis (AFA) leading through the discharge pipe (AF) and the plane (E) enclosing an acute angle β, characterized in that the values for the angles α and/or β lie in the range between 30° and 60°.
Gear pump according to claim 1, characterized in that the values for the angles α and/or β are equal to 45°.
Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the angles α and β are equal.
Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the central axis (ZFA) of the supply pipe (ZF) is essentially parallel to the central axis (AFA) of the discharge pipe (AF).
Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the central axis (ZFA, AFA) of the supply and discharge pipes (ZF, AF) contain a misalignment being such that the discharge pipe (AF) and the supply pipe (ZF) are symmetrical to the respective gear wheel (Z1, Z2).
Gear pump according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the central axis (ZFA) of the supply pipe (ZF) is essentially perpendicular to the central axis (AFA) of the discharge pipe (AF).