DE4111218A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, bestehend aus einem mit einem Einlaß- und einem Auslaßkanal versehenen Gehäuse und zwei außenverzahnten Zahnrädern.

Derartige Zahnradpumpen sind in großer Vielzahl be­ kannt geworden. Sie werden zur Förderung von Hydrau­ liköl ebenso wie für die Förderung und den Druckaufbau niedrig viskoser Flüssigkeiten oder Massen benutzt. Diese Zahnradpumpen haben auch in der Kunststoff ver­ arbeitenden Industrie Eingang gefunden, sie werden zwischen einem Extruder zum Aufschmelzen von Kunststoff und dem Spritzkopf eingesetzt, weil sie es im Gegen­ satz zu Extrudern gestatten, unter nur geringer Tempe­ raturentwicklung sehr hohe Drucke, die darüber hinaus noch gleichbleibend sind, aufzubauen.

Im Gegensatz hierzu werden Zahnradpumpen bisher zur Verarbeitung von Kautschuk nicht eingesetzt, obwohl in der Kautschuk verarbeitenden Industrie ebenso wie in der Kunststoff verarbeitenden Industrie Extruder und Spritzköpfe eingesetzt werden. Kautschukmischungen wei­ sen auch nach der Plastifizierung im Extruder andere Eigenschaften auf als Kunststoffschmelzen, sie behal­ ten bei und nach der Plastifizierung ihre molekularen Bindungen ganz anders bei als dies bei Kunststoff­ schmelzen der Fall ist. Sie neigen zur Vulkanisation bereits während ihrer Verarbeitung, wenn sie an fließ­ technisch ungünstigen Stellen an Fließgeschwindigkeit verlieren oder gar an solchen Stellen verharren. Lösen sich dann teilvulkanisierte oder anvulkanisierte Kautschukpartikel, dann geraten sie in den Strom der unvulkanisierten Kautschukmischung und bilden hier In­ homogenitäten, die die Qualität des erzeugten Produktes vermindern oder gar das erzeugte Produkt unbrauchbar machen.

Auch sind Kautschukmischungen oftmals abrasiv. Zur Schmierung der sich bewegenden Teile einer Zahnradpumpe sind sie nicht geeignet. In Versuchen erwies sich, daß im Extruder plastifizierte Kautschukmischungen den Verschleiß von Zahnradpumpen begünstigen und die übliche Lebensdauer solcher Pumpen stark verkürzen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln den Verschleiß herabzusetzen und die Zahnradpumpe so zu gestalten, daß sie ohne Verlust an Lebensdauer auch schwierig zu fördernde Kautschukmi­ schungsarten einwandfrei fördert.

Die Erfindung besteht darin, daß Abdichtungen an den Stirnseiten und/oder Wellen und/oder Lagerzapfen der Zahnräder zur Trennung von Förderraum und Lagerung vorgesehen sind, und daß eine Drucköl- oder -fett­ schmierung der Lager der Zahnräder eingebaut ist.

Durch diese Trennung von Förderraum und Lagerung wird es möglich, die Zahnradpumpe mit Drucköl oder Fett zu schmieren und die Kautschukmischungen aus den Lagerbe­ reichen fern zu halten.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn im Bereich der Dichtungen ein Austragkanal für das Fördergut vorgesehen ist, das an den Dichtungen vorbeigewandert ist, und in den ebenfalls Schmiermittel, das an den Dichtungen vorbeigewandert ist, einfließen und weggefördert werden kann. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Leckverluste an Fördergut und Schmiermittel weder das Fördergut noch das Schmiermittel verunreini­ gen, was anderenfalls zu Verschleiß und erhöhtem Ver­ brauch an kinetischer Energie zum Antrieb der Zahnräder führen würde.

Als Dichtungen können vorteilhafterweise Labyrinthdich­ tungen eingesetzt werden. Diese können ausreichende Dichtwirkungen erbringen, um die Leckverluste niedrig zu halten.

Als besonders zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Dichtungen Fördergewinde oder -spiralen zur Rückführung von Fördergut und/oder Schmiermittel sind. Diese Fördergewinde können zwar Leckverluste nicht ganz vermeiden (sie sollen es auch nicht), sie können jedoch diese Leckverluste besser herabsetzen als dieses bei Labyrinthdichtungen der Fall ist. Da sehr erhebliche Drucke im Förderraum auftreten und es zweckmäßig ist, auch im Schmierbereich hohe Drucke anzuwenden, was zur Entlastung der Lager vorteilhaft ist, sind diese För­ dergewinde und/oder -spiralen von besonderer Bedeutung mit ihrer Rückförderwirkung, die dadurch, daß diese Fördergewinde oder -spiralen bestrebt sind, selbst Druck aufzubauen, die Druckverluste niedrig halten.

Wegen der hohen Förderdrucke ist es vorteilhaft, wenn die Zahnräder auf beidseitig gelagerten oder eingespannten Wellen oder Zapfen gelagert sind.

Insbesondere im Antriebsbereich kann es vorteilhaft sein, wenn zur Lagerung mindestens des einen Zahnrades eine einseitig gelagerte (Antriebs-)Welle dient, die durch einen koaxial angeordneten Zapfen, der in das hohle Wellenende eingreift, abgestützt ist, wobei dieser Zapfen ein Lager für die Lagerung der Welle trägt.

Vorteilhaft ist es, wenn als Lager Wälzlager, vorzugs­ weise Nadellager, verwendet werden, weil dieses zu erheblichen Einsparungen an Antriebsenergie dienen kann.

Diese Zahnradpumpen lassen sich aber nicht nur zum Druckaufbau von plastifizierten Kautschukmassen verwen­ den, sie können auch einen Mischeffekt ausführen, der zu einer Gefügeverbesserung an der Zusammenfließstelle führt, wenn die Zahnradpumpe mit Zahnrädern unter­ schiedlicher Zähnezahl ausgestattet ist, wobei das Verhältnis der Zähnezahlen etwa 1,2 bis 1,8, vorzugs­ weise also etwa 1:1,5 betragen sollte.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz solcher Zahnrad­ pumpen bei der Herstellung von Profilen, insbesondere Dichtungsprofilen.

Vorteilhaft ist die Anordnung eines Strainersiebes zwischen Schneckenspitze und Zahnradpumpe.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Schnecke bis in das Gehäuse der Zahnradpumpe hereinreicht.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Zahnradpumpe,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zahnradpumpe,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Zahnradpumpe mit Strainer,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Strainer.

Die Zahnradpumpe ist mit ihrem Gehäuse 1 an den Zylin­ der 2 des Extruders angeflanscht, welcher eine Büchse 3 aufnimmt, in welcher die Extruderschnecke 4 rotierend die Kautschukmischung fördert und plastifiziert. Im Inneren des Gehäuses 1 der Zahnradpumpe rotieren zwei Zahnräder 5, 6 und fördern das Extrudat vom Eingangs­ kanal 7 in den Austrittskanal 8 und von dort in den Spritzkopf 9, welcher an das Gehäuse 1 angeflanscht ist. In den zu den Stirnseiten der Zahnräder 5, 6 pa­ rallelen Wandungen des Austrittskanales 8 ist eine Vertiefung 10 eingearbeitet, um zwischen den Zähnen der Zahnräder 5, 6 unter hohen Druck gesetztes Fördergut in den Austrittskanal hineinfördern zu können.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind an den Stirnseiten der Zahnräder 5, 6 Förderspiralen 11 und an den wellen­ förmigen bzw. hohlzapfenförmigen Teilen Fördergewinde 12 angeordnet. Diese Förderspiralen 11 und Förderge­ winde 12 dienen der Rückförderung, und zwar die Förder­ spiralen 11 der Rückführung von Leckfördergut und das Fördergewinde 12 für die Rückführung von Schmiermittel. Unter den hohen Drucken, die sowohl im Förderraum auf­ treten, als auch die das Schmiermittel beaufschlagen, können diese Arbeitsmittel weder das Fördergut noch das Schmiermittel vollständig zurückführen, sie sollen es auch nicht. Sowohl für die Reinhaltung des Schmiermittels als auch für die Reinhaltung des Förder­ gutes ist es nämlich vorteilhaft, wenn ein Teil der Leckströmung nach außen abgeführt wird. Hierzu dienen Kanäle 13, die zweckmäßigerweise noch mit einer im Gehäuse angeordneten Rille verbunden sein können.

Die Wirkung der Dichtspiralen und Dichtgewinde kann entscheidend durch Einpressen von mischungsverträgli­ chen Bestandteilen, z. B. bestimmter Thermoplaste, vorzugsweise Polyäthylen, z. B. mit einer Dosierpumpe in den Bereich der Dichtspiralen oder -gewinde verbessert werden. In manchen Fällen kann dann auf die Leckauslässe verzichtet werden.

Das kleinere Zahnrad 6 ist auf einem Bolzen 14 gelagert, der mehrere Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Zwischen dem mittleren Abschnitt dieses Bolzens 14 und den Innenwandungen des Zahnrades 6 sind Nadeln 15 eines Nadellagers in vier parallelen Reihen angeordnet. Am einen Ende weist dieser Bolzen 14 einen Flansch 16 auf, welcher mittels Schrauben 17 im Gehäuse 1 befestigt ist. An seinem anderen Ende trägt der Bolzen 14 ein Gewinde, auf welches eine Mutter 18 aufgeschraubt ist, welche in eine Ausnehmung des Ge­ häuses 1 eingreift.

Das Zahnrad 5 größeren Durchmessers ist mit der Antriebswelle 19 verbunden oder es ist einstückig mit dieser Antriebswelle hergestellt. Diese Welle 19 ist im Bereich unterhalb der Zähne 20 mit einem Hohlraum 21 versehen, in welchen ein Lagerzapfen 22 eingreift. Dieser Lagerzapfen 22 ist abgestuft ausgebildet, mit seinem mittleren Teil sitzt er in einem Paßsitz im Gehäuse 1, sein eines Ende ist als Flansch 23 ausgebil­ det und mittels Schrauben 17 im Gehäuse 1 befestigt. Der in das Innere des Gehäuses 1 hineinragende Endteil dieses Lagerzapfens 22 trägt den oder die Innenringe für Nadellager 24, welche das Zahnrad 5 lagern, welches somit direkt unter den Zähnen gelagert ist und welches somit einerseits durch die Nadellager 24, andererseits durch Nadellager 25 für die Lagerung der Welle 19 ge­ lagert ist.

Das Gehäuse selbst ist aus drei Teilen 26, 27, 28 auf­ gebaut, welche durch Schrauben 29 zusammengeklammert sind.

In der Ausführungsform der Fig. 3 ist ein Strainersieb 30 im Eintrittskanal 7 angeordnet, welches dazu dient, Fremdkörper von den Zahnrädern 5, 6 fernzuhalten. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß hier eine Siebwechselvor­ richtung vorgesehen ist, nämlich ein mittels des Ser­ vomotors 31 verschiebbarer Schieber 32, welcher zwei Strainersiebe 30 aufnimmt, die wechselseitig in den Extrudatstrom eingeschoben werden können, wobei jeweils ein Sieb außerhalb des Extrudatstromes befindlich ist und hier außerhalb der Vorrichtung gereinigt oder gewechselt werden kann.

Liste der Bezugszeichen:

 1 Gehäuse
 2 Zylinder
 3 Büchse
 4 Schnecke
 5 Zahnrad
 6 Zahnrad
 7 Eingangskanal
 8 Austrittskanal
 9 Spritzkopf
10 Vertiefung
11 Förderspirale
12 Fördergewinde
13 Kanal
14 Bolzen
15 Nadel
16 Flansch
17 Schraube
18 Mutter
19 Antriebswelle
20 Zahn
21 Hohlraum
22 Lagerzapfen
23 Flansch
24 Nadellager
25 Nadellager
26 Gehäuseteil
27 Gehäuseteil
28 Gehäuseteil
29 Schraube
30 Strainersieb
31 Servomotor
32 Schieber

Claims (10)

1. Zahnradpumpe, bestehend aus einem mit einem Einlaß- und einem Auslaßkanal versehenen Gehäuse und zwei außenverzahnten Zahnrädern, gekennzeichnet durch Abdichtungen (11, 12) an den Stirnseiten und/oder Wellen (19) und/oder Lagerzapfen der Zahnräder (5, 6) zur Trennung von Förderraum (7, 8) und Lage­ rung (15, 24) der Zahnräder (5, 6).

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichtungen (11, 12) ein Aus­ tragkanal (13) für Fördergut und/oder Schmiermit­ tel, die an den Dichtungen (11, 12) vorbeigewan­ dert sind, angeordnet ist.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen Labyrinthdichtungen sind.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen Fördergewinde (12) oder Förder­ spiralen (11) zur Rückförderung von Fördergut und/oder Schmiermittel sind.

5. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder auf beidseitig gelagerten eingespannten Achsen (14) gelagert sind.

6. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung mindestens des einen Zahnrades (5) eine einseitig gelagerte Welle (19) dient, die durch einen koaxial angeordneten Zapfen (22) ab­ gestützt ist, welcher ein Lager (24) für die Lage­ rung des Zahnrades (5) trägt.

7. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lager Wälzlager, vorzugsweise Nadellager (15, 24) verwendet sind.

8. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Zahnrädern 5, 6 unterschiedlicher Zäh­ nezahl ausgestattet ist.

9. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) der Zahnradpumpe im Eingangs­ kanal (7) ein Strainersieb (30) angeordnet ist.

10. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Einpressen eines mischungs­ verträglichen Schmiermittels, insbesondere Thermo­ plaste, z. B. Polyäthylen, in den Bereich der Dichtspiralen und/oder -gewinde.