EP2588756A2 - Zahnradpumpe - Google Patents

Zahnradpumpe

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EP2588756A2
EP2588756A2 EP11726764.1A EP11726764A EP2588756A2 EP 2588756 A2 EP2588756 A2 EP 2588756A2 EP 11726764 A EP11726764 A EP 11726764A EP 2588756 A2 EP2588756 A2 EP 2588756A2
Authority
EP
European Patent Office
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pump
shaft
housing
gear
seal
Prior art date
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Application number
EP11726764.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2588756B1 (de
Inventor
Dietrich Witzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP2588756A2 publication Critical patent/EP2588756A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2588756B1 publication Critical patent/EP2588756B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0034—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C15/0038—Shaft sealings specially adapted for rotary-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/001—Pumps for particular liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/005—Removing contaminants, deposits or scale from the pump; Cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons

Definitions

  • the invention relates to a gear pump according to the preamble of claim 1.
  • gear pumps having a plurality of intermeshing gears which convey the fluid between a suction zone and a pressure zone.
  • at least one of the gears is driven by a pump shaft which is connected to a drive arranged outside of the pump housing.
  • pump shafts are stored in the pump housing and sealed from the environment by shaft seals. The shaft seal prevents the escape of the pumped fluid, which passes through leakage flows through the bearing points of the pump shaft and deposits directly in the area in front of the shaft seal.
  • a gear pump is known, for example from EP 0 669 465 A1, in which the leakage current flowing through the bearing point of the pump shaft is conducted into an annular space which is connected to the suction side of the pump via a return channel is.
  • Such feedback systems basically have the disadvantage that a higher differential pressure prevails at the bearing point of the pump shaft, so that thus an increase of the leakage current is associated.
  • material deposits form on the shaft sealing ring, which are not replaced there and, depending on the conveying medium, lead to solidification which prematurely wears out the sealing lip of the shaft sealing ring.
  • the invention has the particular advantage that the shaft sealing ring, a continuous purge flow can be supplied, which is formed from the fluid. Thus, a lingering of the fluid in dead spaces in front of the shaft seal can be avoided.
  • the gear pump according to the invention is therefore particularly advantageous to promote fluids that tend when lingering in Pumpentotgins to a solid formation or curing, as is the case for example with adhesives.
  • the rinsing chamber is connected by a return channel to the suction zone in the pump housing, ensures a continuous replacement of the rinsing chamber.
  • the pressure differential created across the feed channel and the return passage ensures a continuous, continuous purge flow from the pressure zone to the suction zone of the pump.
  • the development of the invention is preferably used, in which the feed channel and / or the return channel respectively opens into a region of a contact surface of a housing plate, which cooperates with the front side held on the pump shaft gear.
  • the leakage currents which occur between the gear and the housing plate can be tapped in order to generate a purge flow.
  • the contact gaps between the gearwheel and the housing plate ensure a pressure drop, so that flushing flows with a low pressure level can be realized even at higher operating pressures.
  • the feed channel and the return channel open at an angular offset of 180 ° into the rinsing chamber.
  • the differential pressures prevailing to form the purge flow can also be influenced in an advantageous manner in that the supply channel and / or the return channel each have a throttle. This makes it advantageous to generate small volume flows which are particularly suitable for purging small rinsing chambers. This allows the losses caused by the flushing flow to be reduced to a minimum.
  • the throttle is formed by a throttle bore in a filler ring, which is assigned within the rinsing chamber of the mouth of the feed channel and / or the mouth of the return channel. This can be within the rinsing chamber realize very small clearances to the shaft seal, which can be flushed by correspondingly small flushing streams.
  • the filler ring advantageously has two opposing throttle bores, which are assigned directly to the feed channel and the return channel.
  • the use of a filling ring has the particular advantage that an individual training and size of the space formed in the washing chamber for flushing the inside of the shaft seal can be created.
  • the development of the invention has proven to be particularly easy to install, in which the shaft seal is held by a seal housing which is fixedly connected to the pump housing and which is penetrated by the pump shaft.
  • the sealing housing has a centering collar which forms the flushing chamber.
  • the centering collar is held in a centering cutout of the pump housing and is advantageously used for fixing the filling ring so that it can be held in the bottom of the centering cutout immediately in front of the mouths of the feed channel and the return channel.
  • conventional shaft seals can be used to seal the pump housing.
  • the shaft seal is formed by sealing packages or multiple sealing systems.
  • a second shaft sealing ring can be arranged within the sealing housing, wherein a separating chamber is formed between the two shaft sealing rings on the circumference of the pump shaft, which is filled with a separating medium.
  • Fig. 1 shows schematically a cross-sectional view of a first embodiment of the gear pump according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the gear pump of the embodiment of FIG. 1
  • Fig. 3 shows schematically a sectional view of another embodiment of the gear pump according to the invention
  • Fig. 4 shows schematically a detail of a sectional view of another embodiment of the gear pump according to the invention in Figs. 1 and 2, a first embodiment of the gear pump according to the invention is shown.
  • Fig. 1 shows schematically a cross-sectional view of the gear pump and in Fig. 2 is a sectional view of the gear pump in a sectional plane 90 ° offset from the cross-sectional view.
  • the gear pump consists of a pump housing 1.
  • the pump housing 1 is constructed in several parts and has a plurality of housing plates 1.1, 1.2 and 1.3, which are interconnected by a plurality of screws 23.
  • a middle housing plate 1.3 Within a middle housing plate 1.3 a recess for two intermeshing gears 3 and 4 is included.
  • the middle housing plate 1.3 is held with the gears 3 and 4 between the outer housing plates 1.1 and 1.2.
  • One of the gears 3 is rotatably mounted on a bearing pin 6.
  • the bearing pin 6 is for this purpose in a pin bore 7.1 of the outer housing plate 1.2 and one as Blind hole trained pin bore 7.2 held in the opposite outer housing plate 1.1.
  • the second gear 4 is arranged rotatably on a pump shaft 5.
  • the pump shaft 5 is rotatably mounted with a plurality of shaft sections in the housing plates 1.1 and 1.2.
  • the housing plate 1.1 has a first bearing bore 8.1 and the second housing plate 1.2 a second bearing bore 8.2, which completely penetrate the housing plates 1.1 and 1.2, respectively.
  • the pump shaft 5 penetrates the housing plate 1.1 and protrudes with a coupling end 5.1 outside of the pump housing 1.
  • the coupling 5.1 can be coupled with a drive not shown here.
  • a pump inlet 2 and a pump outlet, not shown here, are formed on the pump housing 1.
  • the pump inlet 2 and the pump outlet not shown here penetrate the outer housing plate 1.2 and open within the pump housing 1 in a suction zone and an opposite pressure zone.
  • a connection surface 9 is formed on the outer housing plate 1.2, in which the pump inlet 2 and the pump outlet open.
  • a shaft seal 12 is arranged on the circumference of the pump shaft 5.
  • the shaft seal 12 is held for this purpose between the housing plate 1.1 and the pump shaft 5.
  • a pump chamber 5 circulating flushing chamber 11 is formed in the housing plate 1.1.
  • the rinsing chamber is assigned a feed channel 13.
  • the feed channel 13 opens at one end into the washing chamber 11 and at the opposite end into a contact surface 15 for the gear 4 of the housing plate 1.1.
  • the feed channel 13 opens in a region of the contact surface 15, which with the Pressure zone of the pump housing 1 is in communication.
  • the supply channel 13 is a connection between the pressure zone and the rinsing chamber 11.
  • a return channel 14 which opens into the rinsing chamber 11 with one end and with the opposite end in the contact surface 15 of the gear 4 ends.
  • the return channel 14 opens into a region of the contact surface 15, in which it is connected via gaps with the suction zone.
  • a pumped medium is sucked via the pump inlet 2 and conveyed within the pump housing 1 by the gears 3 and 4 from a suction zone to a pressure zone.
  • the fluid is discharged through the pump outlet.
  • the bearings of the pump shaft 5 are lubricated in the bearing bores 8.1 and 8.2 by leakage currents of the pumped medium.
  • the sealing takes place via a flange which adjoins the connection surface 9.
  • the sealing of the pump housing 1 takes place through the shaft sealing ring 12.
  • a continuously flowing purge stream is generated from the medium.
  • the purge stream generated from the leakage in the columns is introduced via the feed channel 13 into the rinsing chamber 11 and returned via the return channel 14 to the pressure-reduced side of the pump housing 1. This allows longer dwell times and thus decomposition or aging of the fluid in the area of the shaft seal 12 avoided.
  • the shaft seal 12 is continuously lapped with a fresh fluid.
  • the gear pump according to the invention is therefore particularly suitable for conveying fluids in which already short residence times to chemical reactions that lead in particular to material strengthening, suitable. It is known that solidified material deposits in the area of the shaft seals lead to increased wear. This is advantageously avoided by the continuous flushing of the shaft seal on the inside.
  • a further embodiment of the gear pump according to the invention is shown schematically in a sectional view.
  • the exemplary embodiment is essentially identical to the exemplary embodiment to FIGS. 1 and 2, so that only the differences are explained here.
  • a seal housing 18 is provided for receiving the shaft sealing ring 12.
  • the seal housing 18 is fixedly connected to the pump housing 1.
  • the outer housing plate 1.1 has a centering cutout 19, in which a centering collar 20 of the seal housing 18 engages.
  • the seal housing 18 has a stepped bore 24 for receiving the shaft sealing ring 12, which penetrates the centering collar 20.
  • a filler ring 16 is arranged, which is held over a holding web 16.1 between the centering recess 19 and the centering collar 20.
  • the Filling ring 16 has two offset by 180 ° to each other formed throttle bores 17.1 and 17.2 on the side facing the centering 19 pages in the feed channel 13 and the return channel 14 open.
  • a rinsing chamber 11 is formed between the shaft sealing ring 12 and the filling ring 16 within the sealing housing 18.
  • the throttle bores 17.1 and 17.2 open into the rinsing chamber 11, so that throttled flow fed via the feed channel 13 opens into the rinsing chamber 11.
  • the rinsing chamber 11 is formed in this embodiment with a minimum clearance, so that even the smallest volume flows of the purge stream are sufficient to flush the area on the inside of the shaft seal ring 12.
  • the second throttle bore 17.2 is provided in order to obtain an intensive distribution of the flushing flow within the flushing chamber, so that the entire peripheral region of the shaft sealing ring 12 is surrounded.
  • the throttle bores 17.1 and 17.2 in the filling ring 16 are offset by 180 ° to each other formed on the filler ring 16.
  • the throttle bores 17.1 and 17.2 may have equal opening cross-sections or different opening cross-sections.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the pump according to the invention in a partial view of the sectional view of the pump shaft.
  • the embodiment is substantially identical to the embodiment of FIG. 3, so that reference is made to the aforementioned description and at this point only the differences be explained.
  • the sealing of the pump housing 1 relative to the environment on the pump shaft 5 is extended such that in the seal housing 18, a second shaft seal 22 is held.
  • the shaft seals 12 and 22 are held at a distance from each other on the circumference of the pump shaft 5 through the seal housing 18. Between the two shaft sealing rings 12 and 22, a separation chamber 21 is formed on the circumference of the pump shaft 5 through the seal housing 18. Within the separation chamber 21, a separation liquid 25 is held, which leads to the shielding of the inner shaft seals 12 relative to the environment. In that regard, an improved seal is achieved, which is particularly advantageous in highly reactive fluids.
  • the exemplary embodiments shown of the pump according to the invention according to FIGS. 1 to 4 are exemplary in their structural design. So a panel construction of the housing is not mandatory. However, it is essential that an inner side of the shaft seal rings in the pump shaft is continuously purged via a purge stream, which is fed directly from the pumped medium. To that extent, the arrangement and design of the feed channel and the return channel can be designed such that they open directly into a pressure chamber of the pressure zone or suction chamber of the suction zone. Thus, it is also advantageous to integrate a plurality of feed channels or a plurality of return channels in a pump housing.

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Abstract

Es ist eine Zahnradpumpe mit mehreren zur Förderung eines Fördermediums ineinandergreifenden Zahnrädern beschrieben, die in einem Pumpengehäuse drehbar gehalten sind und die ein Fördermedium aus einer Ansaugzone in eine Druckzone des Pumpengehäuses fördern. Eines der Zahnräder wird durch eine Pumpenwelle angetrieben, die mit einem Kupplungsende aus dem Pumpengehäuse herausragt. Zur Abdichtung des Pumpengehäuses ist ein Wellendichtring am Umfang der Pumpenwelle gehalten, wobei zur Vermeidung von Materialablagerungen dem Wellendichtring erfindungsgemäß am Umfang der Pumpenwelle eine innenliegende Spülkammer zugeordnet ist, die durch einen Zuführkanal im Pumpengehäuse mit der Druckzone des Pumpengehäuses verbunden ist.

Description

Zahnradpumpe
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Fördern und Dosieren von Fluiden ist es bekannt, Zahnradpumpen mit mehreren ineinander greifenden Zahnrädern zu verwenden, die das Fluid zwischen einer Ansaugzone und einer Druckzone fördern. Hierzu wird zumindest eines der Zahnräder durch eine Pumpenwelle angetrieben, die mit einem außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Antrieb verbunden ist. Derartige Pumpenwellen werden im Pumpengehäuse gelagert und gegenüber der Umgebung durch Wellendichtringe abgedichtet. Der Wellendichtring verhindert dabei das Austreten des geförderten Fluids, das durch Leckage Strömungen durch die Lagerstellen der Pumpenwelle gelangt und sich unmittelbar im Bereich vor dem Wellendichtring ablagert.
Um einen regelmäßigen Austausch derartiger Leckageströmungen zu er- möglichen, ist beispielsweise aus der EP 0 669 465 AI eine Zahnradpumpe bekannt, bei welcher der durch die Lagerstelle der Pumpenwelle strömende Leckagestrom in einen Ringraum geleitet wird, welcher über ein Rückführkanal mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist. Derartige Rückführsysteme besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass an der Lagerstelle der Pumpenwelle ein höherer Differenz druck vorherrscht, so dass damit eine Erhöhung des Leckagestromes einhergeht. Zudem lässt sich nicht ausschließen, dass sich an dem Wellendichtring Materialablagerungen bilden, die dort nicht ausgetauscht werden und je nach Förder- medium zu Verfestigungen führen, die die Dichtlippe des Wellendichtrin- ges frühzeitig verschleißen.
Aus der WO 2007/131994 AI ist eine weitere Zahnradpumpe bekannt, bei welcher das Rückführsystem durch ein Rückfördergewinde am Umfang der Pumpenwelle unterstützt wird. Hierbei wird der durch die Lagerstelle der Pumpenwelle strömende Leckagestrom unmittelbar in einen Rückförderabaschnitt geleitet, der an der Pumpenwelle zwischen dem Wellendichtring und der Lagerstelle ausgebildet ist. Der Rückführungsabschnitt ist über einen Rückführungskanal mit einer Saugseite der Pumpe verbunden. Insoweit wird in den Rückför der ab schnitt ein entgegengesetzter Rückführstrom erzeugt, der das durch die Lagerstelle durchtretende Fördermedium zurückführt. Derartige Systeme erfordern jedoch die Ausbildung von Rückfördergewinden im Umfang der Pumpenwelle, die einen hohen fertigungstechnischen Aufwand mit sich bringen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpumpe der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass mögliche Materialablagerungen des Fördermediums im Bereich des Wellendichtringes während des Betriebes vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Wellendichtring am Umfang der Pumpenwelle eine innenliegende Spülkammer zugeordnet ist, die durch einen Zuführkanal mit der Druckzone im Pumpengehäuse verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass dem Wellendichtring ein kontinuierlicher Spülstrom zuführbar ist, der aus dem Fördermedium gebildet wird. Somit lässt sich ein Verweilen des Fluids in Toträumen vor dem Wellendichtring vermeiden. Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe ist daher besonders vorteilhaft, um Fluide zu fördern, die beim Verweilen in Pumpentoträumen zu einer Festkörperbildung oder Aushärtung nei- gen, wie dies beispielsweise bei Klebstoffen der Fall ist.
Die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Spülkammer durch einen Rückführkanal mit der Ansaugzone in dem Pumpengehäuse verbunden ist, gewährleistet einen kontinuierlichen Austausch des Spül- Stromes innerhalb der Spülkammer, so dass der Wellendichtring an seiner Innenseite kontinuierlich umspült ist. Die über den Zuführkanal und den Rückführkanal erzeugte Druckdifferenz gewährleistet einen ununterbrochenen kontinuierlichen Spülstrom von der Druckzone zur Saugzone der Pumpe.
Zur Realisierung möglichst kleiner Volumenströme ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt verwendet, bei welcher der Zuführkanal und/oder der Rückführkanal jeweils in einem Bereich eine Anlauffläche einer Gehäuseplatte mündet, welche mit dem an der Pumpenwelle gehaltenen Zahnrad stirnseitig zusammenwirkt. So lassen sich in der Druckzone die zwischen dem Zahnrad und der Gehäuseplatte einstellenden Leckageströme anzapfen, um einen Spülstrom zu generieren. Zudem gewährleisten die Anlaufspalte zwischen dem Zahnrad und der Gehäusep- latte einen Druckabfall, so dass auch bei höheren Betriebsdrücken Spülströme mit niedrigem Druckniveau realisierbar sind.
Um den gesamten Ringraum der Spülkammer vor dem Wellendichtring gleichmäßig ausspülen zu können, münden der Zuführkanal und der Rückführkanal in einem Winkelversatz von 180° in die Spülkammer.
Die zur Bildung des Spülstromes vorherrschenden Differenzdrücke lassen sich in vorteilhafter Weise auch dadurch beeinflussen, in dem der Zuführkanal und/oder der Rückführkanal jeweils eine Drossel aufweist. So lassen sich vorteilhaft kleine Volumenströme erzeugen, die insbesondere zur Durchspülung kleiner Spülkammern geeignet sind. Damit lassen sich die beim Fördern durch den Spülstrom verursachten Verluste auf ein Minimum reduzieren. Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Drossel durch eine Drosselbohrung in einem Füllring gebildet ist, welcher innerhalb der Spülkammer der Mündung des Zuführkanals und/oder der Mündung des Rückführkanals zugeordnet ist. Damit lassen sich innerhalb der Spülkammer sehr kleine Freiräume zum Wellendichtring hin realisieren, die durch entsprechend kleine Spülströme spülbar sind.
Der Füllring weist dabei vorteilhaft zwei sich gegenüberliegende Drossel- bohrungen auf, die unmittelbar dem Zuführkanal und dem Rückführkanal zugeordnet sind. Der Einsatz eines Füllringes besitzt den besonders Vorteil, dass eine individuelle Ausbildung und Größe des in der Spülkammer gebildeten Freiraumes zur Durchspülung der Innenseite des Wellendichtringes geschaffen werden kann.
So hat sich die Weiterbildung der Erfindung als besonders montagefreundlich erwiesen, bei welcher der Wellendichtring durch ein Dichtungsgehäuse gehalten ist, das fest mit dem Pumpengehäuse verbunden ist und das von der Pumpenwelle durchdrungen ist.
Um gegenüber den Lagerbohrungen eine konzentrische Anordnung des Wellendichtringes zur Pumpenwelle zu realisieren, weist das Dichtungsgehäuse einen Zentrierkragen auf, welcher die Spülkammer bildet. Der Zentrierkragen ist in einem Zentrierausschnitt des Pumpengehäuses ge- halten und wird vorteilhaft zur Fixierung des Füllringes verwendet, so dass dieser in den Grund des Zentrierausschnittes unmittelbar vor den Mündungen des Zuführkanals und des Rückführkanals gehalten werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe lassen sich herkömmliche Wellendichtringe zur Abdichtung des Pumpengehäuses verwenden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Wellendichtring durch Dichtpakete oder mehrere Dichtsysteme gebildet ist. So lässt sich bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung innerhalb des Dichtungs- gehäuses ein zweiter Wellendichtring anordnen, wobei zwischen den beiden Wellendichtringen am Umfang der Pumpenwelle eine Trennkammer ausgebildet ist, die mit einem Trennmedium gefüllt ist. So lässt sich der innere Wellendichtring völlig von der Umgebung abschirmen, so dass auch derartige Fördermedien, die hochreaktiv sind, sicher gefördert werden können.
Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe
Fig. 2 schematisch eine Schnittdarstellung der Zahnradpumpe des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe
Fig. 4 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe dargestellt. Die Fig. 1 zeigt dabei schematisch eine Querschnittansicht der Zahnradpumpe und in Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung der Zahnradpumpe in einer Schnittebene 90° versetzt zur Querschnittansicht gezeigt.
Die Zahnradpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 1. Das Pumpengehäuse 1 ist mehrteilig aufgebaut und weist mehrere Gehäuseplatten 1.1, 1.2 und 1.3 auf, die durch mehrere Schrauben 23 miteinander verbunden sind. Innerhalb einer mittleren Gehäuseplatte 1.3 ist eine Aussparung für zwei ineinandergreifende Zahnräder 3 und 4 enthalten. Die mittlere Gehäuseplatte 1.3 wird mit den Zahnrädern 3 und 4 zwischen den äußeren Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 gehalten. Eines der Zahnräder 3 ist drehbar an einem Lagerzapfen 6 angeordnet. Der Lagerzapfen 6 wird hierzu in einer Zapfenbohrung 7.1 der äußeren Gehäuseplatte 1.2 und einer als Sackloch ausgebildeten Zapfenbohrung 7.2 in der gegenüberliegenden äußeren Gehäuseplatte 1.1 gehalten. Das zweite Zahnrad 4 ist auf einer Pumpenwelle 5 drehfest angeordnet. Die Pumpenwelle 5 ist mit mehreren Wellenabschnitten in den Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 drehbar gelagert. Hierzu weist die Gehäuseplatte 1.1 eine erste Lagerbohrung 8.1 und die zweite Gehäuseplatte 1.2 eine zweite Lagerbohrung 8.2 auf, die die Gehäuseplatten 1.1 und 1.2 jeweils vollständig durchdringen. Die Pumpenwelle 5 durchdringt die Gehäuseplatte 1.1 und ragt mit einem Kupplungsende 5.1 außerhalb des Pumpengehäuses 1 hervor. Das Kupplung- sende 5.1 lässt sich mit einem hier nicht dargestellten Antrieb kuppeln.
An der gegenüberliegenden Seite des Pumpengehäuses 1 sind ein Pum- peneinlass 2 und ein hier nicht dargestellter Pumpenauslass an dem Pumpengehäuse 1 ausgebildet. Der Pumpeneinlass 2 sowie der hier nicht dargestellte Pumpenauslass durchdringen dabei die äußere Gehäuseplatte 1.2 und münden innerhalb des Pumpengehäuses 1 in eine Saugzone und eine gegenüberliegende Druckzone. Zum Anschluss der Pumpe ist an der äußeren Gehäuseplatte 1.2 eine Anschlussfläche 9 ausgebildet, in welchem der Pumpeneinlass 2 sowie der Pumpenauslass münden.
Zur Abdichtung des Pumpengehäuses 1 gegenüber dem Kupplungsende 5.1 ist am Umfang der Pumpenwelle 5 ein Wellendichtring 12 angeordnet. Der Wellendichtring 12 ist hierzu zwischen der Gehäuseplatte 1.1 und der Pumpenwelle 5 gehalten.
Auf der Innenseite des Wellendichtringes 12 ist konzentrisch zur Lagerbohrung 8.1 eine zur Pumpenwelle 5 umlaufende Spülkammer 11 in der Gehäuseplatte 1.1 gebildet. Wie aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, ist der Spülkammer ein Zuführkanal 13 zugeordnet. Der Zuführkanal 13 mündet mit einem Ende in die Spülkammer 11 und mit dem gegenüberliegenden Ende in eine Anlauffläche 15 für das Zahnrad 4 der Gehäuseplatte 1.1. Der Zuführkanal 13 mündet dabei in einem Bereich der Anlauffläche 15, der mit der Druckzone des Pumpengehäuses 1 in Verbindung steht. Insoweit stellt der Zuführkanal 13 eine Verbindung zwischen der Druckzone und der Spülkammer 11 dar. Auf der gegenüberliegenden Seite der Pumpenwelle 5 ist um einen Winkelversatz von 180° in der Gehäuseplatte 1.1 ein Rückführkanal 14 vorgesehen, der mit einem Ende in die Spülkammer 11 mündet und mit dem gegenüberliegenden Ende in die Anlauffläche 15 des Zahnrades 4 endet. Der Rückführkanal 14 mündet in einen Bereich der Anlauffläche 15, in welcher diese über Spalte mit der Saugzone verbunden ist. Somit lässt sich innerhalb der Spülkammer 11 eine Druckdifferenz erzeugen, die die Zufuhr und Abfuhr eines Spülstromes ermöglicht.
Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die an der Pumpenwelle 5 angreifenden Axialkräfte über einen Sprengring 10 abgefangen, der zwischen der Pumpenwelle 5 und der Gehäuseplatte 1.2 angeordnet ist.
Im Betrieb wird über den Pumpeneinlass 2 ein Fördermedium angesaugt und innerhalb des Pumpengehäuses 1 durch die Zahnräder 3 und 4 von einer Saugzone zu einer Druckzone gefördert. Über Die Druckzone wird das Fördermedium durch den Pumpenauslass abgegeben. In dieser Situation treten in den Spalten zwischen dem Pumpengehäuse 1 und den Zahnrädern 3 und 4 Leckageströme auf, die aufgrund der zwischen der Druckzone und der Saugzone anstehenden Druckdifferenz sich regelmäßig von einer druckhöheren Seite zu einer druckniedrigen Seite im Pumpengehäuse 1 fortpflanzen. So werden auch die Lagerstellen der Pumpenwelle 5 in den Lagerbohrungen 8.1 und 8.2 durch Leckageströme des Fördermediums geschmiert. An der Gehäuseplatte 1.2 erfolgt die Abdich- tung über einen Flansch, der an die Anschlußfläche 9 grenzt. Auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite erfolgt die Abdichtung des Pumpengehäuses 1 durch den Wellendichtring 12. Um an der Innenseite des Wel- lendichtringes 12 mögliche Materialablagerungen durch den die Lagerbohrung 8.1 durchdringenden Leckagestrom des Fördermediums zu ver- hindern, wird in der Spülkammer 11 ein kontinuierlich strömender Spülstrom aus dem Fördermedium erzeugt. Der aus der Leckage in den Spalten erzeugte Spülstrom wird über den Zuführkanal 13 in die Spülkammer 11 eingeleitet und über den Rückführkanal 14 zur druckniederen Seite des Pumpengehäuses 1 zurückgeführt. Damit lassen sich länger Verweilzeiten und damit Zersetzungen oder Alterungen des Fördermediums im Bereich des Wellendichtringes 12 vermeiden. Der Wellendichtring 12 ist kontinuierlich mit einem frischen Fördermedium umspült. Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe ist daher besonders geeignet, um Fördermedien zu fördern, bei welchen bereits kurze Verweilzeiten zu chemischen Reaktionen, die insbesondere zu Materialverfestigungen führen, geeignet. Es ist bekannt, dass verfestigte Materialablagerungen im Bereich der Wellendichtringe zu einem erhöhten Verschleiß führen. Dies wird durch die kontinuierliche Umspülung des Wellendichtringes auf der Innenseite vorteilhaft vermieden.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Aus- führungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel zu Fig.l und 2, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Aufnahme des Wellendichtringes 12 ein Dichtungsgehäuse 18 vorgesehen. Das Dichtungsgehäuse 18 ist fest mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden. Hierbei weißt die äußere Gehäuseplatte 1.1 einen Zentrierausschnitt 19 auf, in welchem ein Zentrierkragen 20 des Dichtungsgehäuses 18 eingreift. Das Dichtungsgehäuse 18 weist zur Aufnahme des Wellendichtringes 12 eine Stufenbohrung 24 auf, die den Zentrierkragen 20 durchdringt.
Zwischen der Gehäuseplatte 1.1 und dem Dichtungsgehäuse 18 ist ein Füllring 16 angeordnet, der über einen Haltesteg 16.1 zwischen dem Zentrierausschnitt 19 und dem Zentrierkragen 20 gehalten ist. Der Füllring 16 weist zwei um 180° versetzt zueinander ausgebildete Drosselbohrungen 17.1 und 17.2 auf, die auf der zum Zentrierausschnitt 19 gewandten Seiten in den Zuführ kanal 13 und den Rückführ kanal 14 münden. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Füllringes 16 ist zwischen dem Wellendichtring 12 und dem Füllring 16 innerhalb des Dichtungsgehäuses 18 eine Spülkammer 11 gebildet. Die Drosselbohrungen 17.1 und 17.2 münden in die Spülkammer 11, so dass ein über den Zuführkanal 13 zugeführter Spülstrom gedrosselt in die Spülkammer 11 einmündet. Die Spülkammer 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem minimalen Freiraum ausgebildet, so dass bereits kleinste Volumenströme des Spülstromes ausreichen, um den Bereich auf der Innenseite des Wellendicht- ringes 12 zu durchspülen.
Bei der Rückführung des Spülstromes über den Rückführkanal 14 ist die zweite Drosselbohrung 17.2 vorgesehen, um eine intensive Verteilung des Spülstromes innerhalb der Spülkammer zu erhalten, so dass der gesamte Umfangsbereich des Wellendichtringes 12 umspült wird. Die Drosselbohrungen 17.1 und 17.2 in dem Füllring 16 sind um 180° versetzt zueinander an dem Füllring 16 ausgebildet. Je nach Anforderung können die Drosselbohrungen 17.1 und 17.2 gleichgroße Öffnungsquerschnitte oder unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe besitzt somit den besonderen Vorteil, dass kleinvolumige Spülströme und damit minimale Leckage erzeugt werden, um eine intensive Spülung des Wellendichtringes 12 zu ermöglichen. Aufgrund den dem Zuführkanal 13 zugeordneten Drosseln können auch geringe Volumenströme bei hohen Betriebsdrücken erreicht werden. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe in einer Teilansicht der Schnittdarstellung der Pumpenwelle gezeigt. Das Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, so dass auf die vorgenannte Beschreibung Bezug genommen wird und an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Abdichtung des Pumpengehäuses 1 gegenüber der Umgebung an der Pumpenwelle 5 derart erweitert, dass in dem Dichtungsgehäuse 18 ein zweiter Wellendichtring 22 gehalten ist. Die Wellendichtringe 12 und 22 sind in Abstand zueinander am Umfang der Pumpenwelle 5 durch das Dichtungsgehäuse 18 gehalten. Zwischen den beiden Wellendichtringen 12 und 22 ist am Umfang der Pumpenwelle 5 durch das Dichtungsgehäuse 18 eine Trennkammer 21 ausgebildet. Innerhalb der Trennkammer 21 ist eine Trennflüssigkeit 25 gehalten, die zur Abschirmung des inneren Wellendichtringe s 12 gegenüber der Umgebung führt. Insoweit wird eine verbesserte Abdichtung erreicht, die insbesondere bei hochreaktiven Fördermedien besonders vorteilhaft ist.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die gezeigten Ausfüh- rungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpe nach Fig. 1 bis 4 in ihrer konstruktiven Ausbildung beispielhaft sind. So ist eine Plattenbauweise des Gehäuses nicht zwingend erforderlich. Wesentlich ist jedoch, dass eine Innenseite des Wellendichtringe s in der Pumpenwelle kontinuierlich über einen Spülstrom gespült wird, der unmittelbar aus dem Fördermedi- um gespeist ist. insoweit lässt sich auch die Anordnung und Ausbildung des Zuführkanals und des Rückführkanals derart gestalten, dass diese direkt in einen Druckraum der Druckzone oder Saugraum der Saugzone münden. So lassen sich auch vorteilhaft mehrere Zuführkanäle oder auch mehrere Rückführkanäle in einem Pumpengehäuse integrieren.
Bezugszeichenliste
1 Pumpengehäuse
1.1 äußere Gehäuseplatte
1.2 äußere Gehäuseplatte
1.3 mittlere Gehäuseplatte
2 Pumpeneinlass
3 Zahnrad (mitlaufend)
4 Zahnrad (getrieben)
5 Pumpenwelle
5.1 Kupplungsende
6 Lagerzapfen
7.1, 7.2 Zapfenbohrung
8.1, 8.2 Lagerbohrung
9 Anschlussfläche
10 Sprengring
11 Spülkammer
12 Wellendichtring
13 Zuführkanal
14 Rückführkanal
15 Anlauffläche
16 Füllung
16.1 Haltesteg
17.1, 17.2 Drosselbohrung
18 Dichtungsgehäuse
19 Z entr ier au s s chnitt
20 Zentrierkragen
21 Trennkammer
22 zweiter Wellendichtring
23 Schrauben
24 Stufenbohrung
25 Trennflüssigkeit

Claims

Patentansprüche
Zahnradpumpe mit mehreren zur Förderung eines Fördermediums ineinander greifenden Zahnrädern (3, 4), die in einem Pumpengehäuse (1) drehbar gehalten sind und die das Fördermedium aus einer Ansaugzone in eine Druckzone des Pumpengehäuses (1) fördern, und mit einer Pumpenwelle (5) zum Antreiben eines der Zahnräder (4), wobei die Pumpenwelle (5) ein aus dem Pumpengehäuse (1) herausragendes Kupplungsende (5.1) aufweist und wobei am Umfang der Pumpenwelle (5) ein Wellendichtring (12) zur Abdichtung des Pumpengehäuses (1) gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Wellendichtring (12) am Umfang der Pumpenwelle (5) eine innenliegende Spülkammer (11) zugeordnet ist, die durch einen Zuführkanal (13) im Pumpengehäuse (1) mit der Druckzone des Pumpengehäuses (1) verbunden ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spülkammer (11) durch einen Rückführkanal (14) im Pumpengehäuse (1) mit der Ansaugzone des Pumpengehäuses (1) verbunden ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zuführkanal (13) und/oder der Rückführkanal (14) jeweils in einen Bereich einer Anlauffläche (15) einer Gehäuseplatte (1.1) des Pumpengehäuses (1) münden, welche mit dem an der Pumpenwelle (5) gehaltenen Zahnrad (4) stirnseitig zusammenwirkt.
4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zuführkanal (13) und der Rückführkanal (14) mit einem Winkelversatz von 180° in die Spülkammer (11) münden.
5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zuführkanal (13) und /oder der Rückführkanal (14) jeweils eine Drossel (17.1, 17.2) aufweist.
6. Zahnradpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drossel durch eine Drosselbohrung (17.1, 17.2) in einem Füllring (16) gebildet ist, welcher innerhalb der Spülkammer (11) der Mündung des Zuführkanals (13) und/oder der Mün- dung des Rückführkanals (14) zugeordnet ist.
7. Zahnradpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Füllring (16) zwei sich gegenüberliegende Drosselbohrun- gen (17.1, 17.2) aufweist, die dem Zuführkanal (13) und dem
Rückführkanal (14) zugeordnet sind.
8. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wellendichtring (12) durch ein Dichtungsgehäuse (18) gehalten ist, das fest mit dem Pumpengehäuse (1) verbunden ist und das von der Pumpenwelle (5) durchdrungen ist.
9. Zahnradpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtungsgehäuse (18) einen die Spülkammer (11) bildenden Zentrierkragen (20) aufweist, welcher in einen Zentrierausschnitt (19) des Pumpengehäuses (1) eingreift und den Füllring (16) über einen umlaufenden Haltesteg (16.1) fixiert hält.
10. Zahnradpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des Dichtungsgehäuses (18) ein zweiter Wellen- dichtring (22) gehalten ist und dass zwischen den beiden Wel- lendichtringe (12, 22) am Umfang der Pumpenwelle (5) eine Trennkammer (21) ausgebildet ist, die mit einem Trennmedi- um gefüllt ist.
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