NL1016283C1

NL1016283C1 - Gear pump for liquids or emulsions, contains elastically deformable, oversized gear wheels

Info

Publication number: NL1016283C1
Application number: NL1016283A
Authority: NL
Inventors: Fred Jan Dekker
Original assignee: Fred Jan Dekker
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-03-28

Abstract

The gear wheels (2, 3) are elastically deformable and oversized with respect to the dimensions of the pump casing (5). A device (1) for pumping liquids and/or emulsions, especially liquids containing solid particles, comprises counter-rotating gear wheels housed inside a casing, especially a gear pump. The gear wheels comprise an elastic material such as a thermoplastic elastomer (TPE), e.g. a rubber. The gear wheels are elastically deformable and oversized in the radial direction with respect to the dimensions of the pump casing. The oversized dimensions of the gear wheels can be increased by profiling.

Description

- 1 - I 1- 1 - I 1

VERBETERDE DOELTREFFEND FLEXIBEL AFGEDICHTE TANDWIELPOMPIMPROVED EFFECTIVE FLEXIBLE SEALED GEAR PUMP

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verpompen van vloeistoffen en/of emulsies, te weten 5 vloeistoffen met vaste deeltjes erin, waarbij genoemde inrichting bestaat uit tegen elkaar draaiende tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen in een huis of pomphuis, veelal tandwielpomp of tandradpomp genoemd, waarbij genoemde tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen 10 van een elastische materiaal, bijvoorbeeld een thermoplastische elastomeer zoals een bepaalde soort rubber met overmaat in genoemde behuizing gemonteerd zijn.The invention relates to a device for pumping liquids and / or emulsions, namely liquids with solid particles therein, wherein said device consists of counter-rotating gears or entrainment or displacement bodies in a housing or pump housing, often gear pump or gear pump said gear wheels or entraining or displacing bodies 10 of an elastic material, for example a thermoplastic elastomer such as a certain type of rubber with an excess amount of mounting in said housing.

Dergelijke tandwiel- of tandradpompen zijn bekend volgens het concept, dat deze bestaan uit een achtvormig pomp-15 huis met aan- en afvoervoorzieningen, waarin twee tandwielen of getande wielen zijn aangebracht. De tandwielen passen, zowel met de omtrek als met de eindvlakken nauwkeurig in het pomphuis. De tandwielen zijn gewoonlijk bevestigd op assen, waarvan een door het pomphuis naar buiten gaat en aangedre-20 ven wordt. De op te voeren vloeistof wordt in de tandholten langs de buitenwand meegevoerd en er ontstaat aldus een opvoerwerktuig geschikt voor kleine zuig- en pershoogte, omdat bij groot drukverschil er te veel lekkage op gaat treden door de voor vrijdraaien van de genoemde tandwielen 25 in het pomphuis noodzakelijke spleetruimten.Such gear or gear pumps are known according to the concept that they consist of an eight-shaped pump housing with supply and discharge provisions, in which two gear wheels or toothed wheels are arranged. The gears fit precisely into the pump housing, both with the circumference and with the end faces. The gear wheels are usually mounted on shafts, one of which goes out through the pump housing and is driven. The liquid to be supplied is entrained in the tooth cavities along the outer wall and thus a lifting device suitable for a small suction and pressing height is created, because too much leakage will occur due to the large pressure difference due to the free rotation of said gear wheels 25 in the pump housing necessary gap spaces.

Aan de bekende tandwielpomp kleeft niet alleen het hiervoor beschreven nadeel maar tevens nadelen wanneer door genoemde pomp emulsies, zoals vloeistoffen met vaste deeltjes erin verpompt dienen te worden. Hierbij kunnen genoemde 30 deeltjes beklemd raken tussen de tandwielen en het pomphuis, waardoor de goede werking van de tandwielpomp in gevaar kan komen. Kortom, aan de bestaande bekende tandwielpompen kleven bezwaren ten aanzien van lekkage, terugstroming; klemmen, beschadigen door deeltjes in de vloeistof en is 35 tevens een hogere doseernauwkeurigheid niet mogelijk.The known gear pump not only has the disadvantage described above, but also drawbacks when emulsions, such as liquids with solid particles, have to be pumped through said pump. Said particles can hereby become jammed between the gear wheels and the pump housing, as a result of which the proper functioning of the gear pump can be compromised. In short, existing known gear pumps have drawbacks with regard to leakage, backflow; clamping, damage by particles in the liquid and also a higher dosing accuracy is not possible.

Uit literatuuronderzoek is voorts een Amerikaans oc-trooischrift, nummer 5 163 824, verleend op 17 november 1016283 « 1 - 2 - 1992, getiteld: "Rubber-Geared Pump with Shaftless Gear", uitvinder Harald H. Kantner, Evanston Illinois, naar voren gekomen.Literature research has furthermore shown a US patent, number 5 163 824, issued November 17, 1016283, "1-2-2992, entitled:" Rubber-Geared Pump with Shaftless Gear ", inventor Harald H. Kantner, Evanston Illinois. come.

Het betreft hier een tandwielpomp voor het verpompen 5 van uiterst geringe hoeveelheden vloeistof met zeer lage stroomsnelheden. De pomp omvat een behuizing voorzien van een holte met daarin een stel tegen elkaar roterende tandwielen, waarvan slechts een tandwiel op een tevens aangedreven as is geplaatst. De tandwielen zijn vervaardigd van 10 veerkrachtig materiaal met een omtreksdiameter van de tand-toppen, welke de diameter van de genoemde holte waarin deze roteren overstijgt. De breedte van de tandwielen overstijgt eveneens de diepte van genoemde holte, waardoor genoemde tandwielen stevig dienen te vervormen om te kunnen draaien 15 in de desbetreffende behuizing. Uit het octrooischrift blijkt, dat genoemde tandwielen van een thermoplastische elastomeer of rubber vervaardigd zijn. Door de overmaat van de flexibele tandwielen in de holte van de behuizing ontstaat bij toenemende snelheid aanzienlijke wrijving en 20 derhalve een omvangrijke weerstandskracht van genoemde kunststoffen tandwielen langs de bijbehorende behuizing, daar deze met een verregaand nauwpassende achtvorm de rubberen tandwielen omsluit (over circa 240 a 260 graden). Tevens vertonen de rubberen tandwielen over het volle zijvlak, dus 25 in de breedterichting, ook een overmaat waardoor de wrij-vingsweerstand vervolgens nog eens fors toeneemt.This is a gear pump for pumping extremely small quantities of liquid with very low flow rates. The pump comprises a housing provided with a cavity containing a set of gear wheels rotating against each other, of which only one gear wheel is placed on a shaft which is also driven. The gear wheels are made of resilient material with a circumferential diameter of the tooth tips, which exceeds the diameter of the said cavity in which they rotate. The width of the gear wheels also exceeds the depth of said cavity, so that said gear wheels must deform rigidly in order to be able to rotate in the relevant housing. It appears from the patent that said gears are made of a thermoplastic elastomer or rubber. As a result of the excess of the flexible gears in the cavity of the housing, considerable friction is created with increasing speed and therefore a considerable resistance force of said plastic gears along the associated housing, since it encloses the rubber gears with a substantially close fit eight shape (over approximately 240 a 260 degrees). The rubber gears also have an excess over the full side surface, that is to say in the width direction, as a result of which the frictional resistance subsequently increases considerably.

Ook aan de hiervoor beschreven bekende Amerikaanse tandwielpomp kleven bezwaren ten aanzien van hoog oplopende wrijvingsweerstanden, daarbij zal het tandwiel dat niet op 30 een as is geplaatst extra problemen ten aanzien van vastlopen vertonen. Verder zal warmteontwikkeling, slijtage, verstopping e.d. op gaan treden en vooral bij toenemend toerental. Voorts kost het aandrijven via een as op een tandwiel van een thermoplastische elastomeer, zoals rubber, 35 een relatief hoog vermogen, dus veel energie. Op de onderdelen wordt veel kracht of spanning uitgeoefend waardoor ook de technische levensduur sterk afneemt.The known American gear pump described above also has drawbacks with regard to high-rising frictional resistances, in which case the gear that is not placed on an axle will have additional problems with regard to jamming. Furthermore, heat development, wear, blockage and the like will occur and especially with increasing speed. Furthermore, driving via a shaft on a gear of a thermoplastic elastomer, such as rubber, costs a relatively high power, so a lot of energy. A great deal of force or tension is exerted on the components, which also greatly reduces the technical service life.

1016283 - 3 - I *1016283 - 3 - I *

De doelstelling van de onderhavige uitvinding betreft een verbeterde doeltreffend flexibel afgedichte tandwielpomp te verschaffen, waaraan de hiervoor beschreven nadelen niet kleven en waarvan de werking beter is, het toepassingsgebied 5 groter, de aandrijving minder vermogen vergt en de technische levensduur langer is, terwijl de productiekosten aanvaardbaar zijn binnen de heersende marktverhoudingen.The object of the present invention is to provide an improved efficiently flexible sealed gear pump which does not have the disadvantages described above and whose operation is better, the area of application is greater, the drive requires less power and the technical service life is longer, while the production costs acceptable within the prevailing market conditions.

Hiertoe is een tandwielpomp op zeer inventieve wijze overeenkomstig de uitvinding zodanig verder ontwikkeld 10 gekenmerkt doordat, genoemde tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen bijzonder elastisch en vervormbaar zijn uitgevoerd en met overmaat over een beperkt gedeelte van het traject met geleidelijke overgangen in de holte van het pomphuis zijn aangebracht, waarbij genoemde overmaat tevens 15 geldt voor een deel van de zijkanten van genoemde tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen, waarbij genoemde vervormbaarheid of flexibiliteit van de overmaatgedeelten van genoemde tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen verder verhoogd kan worden middels profilering.For this purpose a gear pump is further developed in a very inventive manner according to the invention, characterized in that said gears or entraining or displacing bodies are of particularly elastic and deformable design and have an excess over a limited part of the path with gradual transitions in the cavity of the pump housing are provided, wherein said excess also applies to a part of the sides of said gears or entrainment or displacement bodies, wherein said deformability or flexibility of the oversize parts of said gears or entrainment or displacement bodies can be further increased by profiling.

20 Het voordeel is, dat een zeer nauwkeurig doserende voor verschillende vloeistoffen en emulsies aanpasbare inrichting met lager energiegebruik, minder slijtage, langere technische levensduur, tandwiel- of tandrandpomp is verkregen.The advantage is that a device which can be adjusted very accurately for different liquids and emulsions with lower energy consumption, less wear, longer technical service life, gear or toothed rim pump is obtained.

Voorts is de inrichting overeenkomstig de uitvinding 25 zodanig verder ontwikkeld, dat genoemde tandwielen c.q.Furthermore, the device according to the invention is further developed such that said gears or c.q.

meevoer- of verdringingslichamen voor het verkrijgen van genoemde bijzondere vervormbaarheid vervaardigd zijn uit een thermoplastische elastomeer, zoals bijvoorbeeld de rubber-soort met de merknaam SANTOPRENE, waarbij evenwel genoemde 30 rubbersoort aanpasbaar is aan bijvoorbeeld verdere of andere agressieve eigenschappen van de te verpompen vloeistoffen c.q. emulsies.entraining or displacing bodies for obtaining said special formability are made from a thermoplastic elastomer, such as, for example, the rubber type with the brand name SANTOPRENE, wherein said rubber type is adaptable to, for example, further or other aggressive properties of the liquids or emulsions to be pumped .

Het voordeel is een zeer elastisch en flexibel prima afsluitend binnenwerk voor de tandwielpomp, waarmee allerlei 35 soorten vloeistoffen c.q. emulsies te verpompen zijn.The advantage is a highly elastic and flexible, fine-closing interior for the gear pump, with which all kinds of liquids or emulsions can be pumped.

Verder is de inrichting overeenkomstig de uitvinding zodanig verder ontwikkeld, dat genoemde tandwielen c.q.Furthermore, the device according to the invention is further developed such that said gears or c.q.

J 0 16283 - 4 - meevoer- of verdringingslichamen voor het verkrijgen van genoemde bijzondere vervormbaarheid vervaardigd zijn uit een hard materiaal, een zogenaamde harde kern, en voor de over-maatgedeelten voorzien zijn van een laag of schil thermo-5 plastische elastomeer, zoals bijvoorbeeld de rubbersoort met de merknaam SANTOPRENE, waarbij eveneens evenwel genoemde rubbersoort aanpasbaar is aan bijvoorbeeld agressieve eigenschappen van de te verpompen vloeistoffen c.q. emulsies.In order to obtain said special formability, said entraining or displacing bodies are manufactured from a hard material, a so-called hard core, and are provided with a layer or shell of thermoplastic elastomer for the oversized parts, such as for example the rubber species with the brand name SANTOPRENE, wherein, however, said rubber type is also adaptable to, for example, aggressive properties of the liquids or emulsions to be pumped.

Het voordeel is hetzelfde als bij conclusie 2 en daar-10 enboven kunnen de tandwielen opnieuw gecoverd worden, waardoor de kosten voor langdurig gebruik lager worden.The advantage is the same as in claim 2 and in addition to that, the gears can be retreaded, whereby the costs for long-term use are reduced.

Dan is de inrichting overeenkomstige uitvinding zodanig verder ontwikkeld, dat genoemde overmaat tussen tandwielen c.q. meevoer- of verdringingslichamen onderling en 15 met de binnenwand van het pomphuis over een beperkt radiaal gebied A-A kan plaatshebben om de ontstane contactdruk dienstbaar te maken voor vloeistofafdichting en om zodoende ook warmteontwikkeling en slijtage te minimaliseren en dat genoemde overmaat tussen de zijkanten van de tandwielen c.q. 20 meevoer- of verdringingslichamen met de binnenwand van het pomphuis over de concentrische cirkelringen B en C kan plaatshebben om dezelfde reden als hierboven genoemd werd en dat een profilering als vergroot weergegeven in figuur 3 aangebracht is op de elastische radiale overmaatvlakken in 25 het rubberen oppervlak van de tandwielen.The device according to the invention is then further developed such that said excess between gears or entrainment or displacement bodies can take place mutually and with the inner wall of the pump housing over a limited radial area AA in order to render the resulting contact pressure serviceable for liquid sealing and thus also minimize heat development and wear and that said excess between the sides of the gears or entrainment or displacement bodies with the inner wall of the pump housing can take place over the concentric circle rings B and C for the same reason as mentioned above and that a profiling is shown as enlarged in Figure 3 is arranged on the elastic radial oversize surfaces in the rubber surface of the gear wheels.

De voordelen hiervan zijn de laagstmogelijke wrijvings-weerstand bij een zeer effectief werkende tandwielpomp.The advantages of this are the lowest possible frictional resistance with a highly effective gear pump.

De uitvinding is hieronder nader toegelicht aan de hand van de voorkeur genietende uitvoeringsvormen in de tekening. 30 Hierbij toont: figuur 1 een langsdoorsnede van de tandwielpomp overeenkomstig een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; figuur 2 een doorsnede over de lijn II-II van figuur 1; 35 en figuur 3 een aanzicht van de aangebrachte rubberen profilering voor de overmaat van de tandwielen van de tand- 1016283 - 5 - wielpomp overeenkomstig een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de uitvinding.The invention is explained in more detail below with reference to the preferred embodiments in the drawing. Herein: figure 1 shows a longitudinal section of the gear pump according to a preferred embodiment of the present invention; figure 2 shows a section along the line II-II of figure 1; 35 and FIG. 3 is a view of the rubber profiling provided for the oversize of the gear wheels of the gear wheel pump according to a preferred embodiment of the invention.

In figuur 1 is de langsdoorsnede van de tandwielpomp 1 overeenkomstig een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm 5 weergegeven. De betreffende tandwielpomp 1 omvat een tweetal in elkaar grijpende specifieke tandwielen 2 en 3 met aangegeven draairichtingen om de vloeistof of emulsie te verpompen. De bijzonder elastische en vervormbare tandwielen 2 en 3 zijn massief van een thermoplastisch elastomeer, zoals 10 rubber, of er is op een gedeelte van de omtrek een laag of schil van genoemd thermoplastische elastomeer of rubber aangebracht op een harde kern om flexibel ingedrukt te bewegen ten opzichte van elkaar en een gedeelte van de wand over de bogen A-A en de zijkanten over de cirkelvormige 15 ringen B en C. De holte 4 van het pomphuis 5 is vormgegeven zoals in figuur l is geschetst om het beperkte overmaatge-deelte A-A aan te geven inclusief de geleidelijke overgangen daar naar toe.Figure 1 shows the longitudinal section of the gear pump 1 according to a preferred embodiment 5. The gear pump 1 in question comprises two interlocking specific gear wheels 2 and 3 with indicated directions of rotation for pumping the liquid or emulsion. The particularly elastic and deformable gears 2 and 3 are solid from a thermoplastic elastomer, such as rubber, or a layer or shell of said thermoplastic elastomer or rubber is applied to a hard core for flexible compression in a portion of the circumference. with respect to each other and a portion of the wall over the arcs AA and the sides over the circular rings B and C. The cavity 4 of the pump housing 5 is designed as shown in Figure 1 to indicate the limited oversize portion AA including the gradual transitions there.

In figuur 2 is een doorsnede over de lijn II-II van 20 figuur 1 weergegeven. Vooral de afdichting van de cirkelvormige ring B en C is hier duidelijk te zien. Een as 6 drijft tenminste een van de tandwielen 2 of 3 aan.Figure 2 shows a section along the line II-II of Figure 1. In particular, the seal of the circular rings B and C can be clearly seen here. A shaft 6 drives at least one of the gear wheels 2 or 3.

In figuur 3 is de profilering 7 van de overmaat van de rubbercontactvlakken van de tandwielen weergegeven, waarbij 25 zowel in radiale als in transversale zin voor een vloeistof-afdichting met het pomphuis 5 wordt gezorgd.Figure 3 shows the profiling 7 of the excess of the rubber contact surfaces of the gear wheels, wherein a liquid seal with the pump housing 5 is provided both in radial and transversal sense.

Tenslotte dient nadrukkelijk vermeld te worden, dat hiervoor een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm is beschreven en dat verdere modificaties mogelijk zijn, zonder 30 dat de beschermingsomvang van dit octrooischrift wordt verlaten.Finally, it should be explicitly stated that a preferred embodiment has been described above and that further modifications are possible without departing from the scope of this patent specification.

10162831016283

Claims

Device for pumping liquids and / or emulsions, namely liquids with solid particles therein, wherein said device consists of revolving gears or entrainment or displacement bodies in a housing or pump housing, often referred to as gear pump or gear pump, wherein said gear wheels or entrainment or displacement bodies of an elastic material, for instance thermoplastic elastomer, such as a certain type of rubber are mounted in said housing with excess, characterized in that said gears (2, 3) or entrainment or displacement bodies are particularly elastic and have a deformable design and are arranged with excess over a limited part of the path (AA) with gradual transitions in the cavity (4) of the pump housing (5), said excess also applying to a part of the sides (B, C ) of said gears (2, 3) or entraining or displacing bodies, wherein said deformability or flexibility The oversize portions of said gears or entraining or displacing bodies can be increased by profiling (7).

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that said gears (2,3) or entraining or displacing bodies for obtaining said special deformability are manufactured from a thermoplastic elastomer, such as for instance the rubber with the brand name SANTOPRENE wherein, however, said rubber type is adaptable to, for example, other aggressive properties of the liquids or emulsions to be pumped.

3. Device as claimed in claim 1, characterized in that said gears (2, 3) or entraining or displacing bodies for obtaining said special formability are manufactured from a hard material, a so-called hard core, and for the oversize parts. be provided with a layer or shell of thermoplastic elastomer, such as, for example, the rubber with the brand name SANTOPRE-1016283 '- 7 - NE, wherein said rubber is also adaptable to, for example, other aggressive properties of the liquids or emulsions to be pumped.

4. Device as claimed in claim 3, characterized in that said hard material is a metal, such as brass, steel, aluminum and the like or a plastic such as PVC, PE and the like.

5. Device as claimed in the foregoing claims, characterized in that said excess between gear wheels (2, 3) or entraining or displacing bodies mutually and with the inner wall of the pump housing (5) can take place over a limited radial area AA in order to create contact pressure. to make it usable for liquid sealing and thus also to minimize heat generation and wear.

Device as claimed in the foregoing claims, characterized in that said excess between the sides of the gears or entraining or displacing bodies with the inner wall of the pump housing can take place over the concentric circles B and C for the same reasons as in claim 5.

Device according to claims 1-6, characterized in that a profiling (7) as shown enlarged in figure 3 is arranged in the elastic radial oversize surfaces of the rubber surface of the gear wheels.

8. Device as claimed in claims 1-6, characterized in that said pump housing is made of a bend-resistant material such as a metal, namely cast iron, aluminum, brass and the like or, for example, a plastic, namely PVC or PE and the like 1