| Dokumentenidentifikation |
DE10348985B3 19.05.2005 |
| Titel |
Zahnradpumpe |
| Anmelder |
Berstorff GmbH, 30625 Hannover, DE; A-Z Formen- und Maschinenbau GmbH, 80992 München, DE |
| Erfinder |
Uphus, Reinhard, Dr., 30419 Hannover, DE; Skibba, Olaf, 30161 Hannover, DE |
| Vertreter |
Zollner, R., Dipl.-Phys. Univ., Pat.-Anw., 80997 München |
| DE-Anmeldedatum |
22.10.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10348985 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
19.05.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
19.05.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
B29C 47/52
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| IPC-Nebenklasse |
F04C 13/00
B29C 47/66
B29C 47/60
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| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, die zur Förderung hochviskoser Materialien verwendbar ist. Um eine verschleiß- und wartungsarme Lagerung, eine hohe Ausgangsleistung und gute Selbstreinigung zu ermöglichen, weist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe auf: ein Gehäuse (2), eine Zahnradstufe (7) mit einem Sonnenrad (14) und mehreren, gehäusefest gelagerten Planetenrädern (16), eine Eingangsschneckenstufe (6), die eine mit dem Sonnenrad (14) rotationsfest verbundene Eingangsschneckenwelle (12) und einen Eingangs-Transfermixbereich (22) aufweist, und eine Ausgangsschneckenstufe (9), die eine mit dem Sonnenrad (14) rotationsfest verbundene Ausgangsschneckenwelle (20) und einen Ausgangs-Transfermixbereich (25) aufweist, wobei in den Transfermixbereichen (22, 25) die Schneckenwellen (12, 20) eine zur Zahnradstufe (7) hin abnehmende Gangtiefe aufweisen und im Gehäuse (2; 2a, 2c) gegensinnig zu den Schneckenwellen (12, 20) verlaufende, sich zu der Zahnradstufe (7) hin im Querschnitt vergrößernde Gänge (23, 26) ausgebildet sind, die jeweils zwischen den Planetenrädern (16) enden.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, die zur Förderung hochviskoser
Materialien wie z. B. Kautschukmischungen geeignet ist.
Zahnradpumpen ermöglichen einen hohen Ausgangsdruck bei geringer Materialbelastung.
Die Zahnradstufe wird hierbei oftmals in Kombination mit einer Extruderschnecke
verwendet. Die DE 100 49 730 A1
zeigt eine derartige Zahnradpumpe, bei der das Material über eine Eingangsschnecke
einer Zahnradstufe mit einem Planetengetriebe zugeführt wird. Das Planetengetriebe
weist ein gehäusefestes Hohlrad und vier Planetenräder auf, die auf einem Planetenträger
drehbar gelagert sind. Der Planetenträger ist wiederum in dem Hohlrad drehbar gelagert
und weist vier sich radial von einem mittigen Grundkörper bis zur Verzahnung des
Hohlrades erstreckende Trennwände auf, die um jedes Planetenrad ein sich in Förderrichtung
verengendes Saugraumelement und ein sich in Förderrichtung vergrößerndes Druckraumelement
ausbilden. Weiterhin ist neben dieser Ausführungsform mit verzahntem Hohlrad und
unverzahntem Sonnenrad mit Planetenträger auch die als aufwändiger und komplexer
eingestufte umgekehrte Anordnung mit einem verzahnten Sonnenrad und einem als Funktionsteil
fungierenden Hohlrad mit mindestens einem Dichtbereich erwähnt, bei der das Hohlrad
mit dem Planetenträger still stehen kann.
Bei der Zahnradpumpe der DE
100 49 730 A1 wird durch das Planetengetriebe eine hohe Pumpleistung und
Selbstreinigung erreicht. Die Lagerung der Planetenräder auf dem Planetenträger
ist jedoch dann problematisch, wenn Wälzlager verwendet werden sollen, da sie nicht
ausreichend abgedichtet werden können. Weiterhin erfordert der zusätzliche Planetenträger
mit den Dichtwänden einen höheren Fertigungsaufwand und höhere Fertigungskosten.
Die EP 0 642 913 B1
zeigt eine Einwellenschnecke mit einer Zahnradpumpe, die zwei sich kämmende Zahnräder
aufweist, von denen eines auf die Schneckenwelle aufgesteckt ist. Die Zahnräder
sind gehäusefest gelagert, wobei die Lagerstellen durch das geförderte hochviskose
Material geschmiert werden. Das Pumpengehäuse ist formschlüssig mit dem Schneckengehäuse
verbunden und besteht aus zwei achtförmigen Abdichtungsscheiben, die bündig an die
Stirnseiten der beiden Zahnräder anschließen und mit Öffnungen für den Durchtritt
der Schneckenwelle und der Achse des Gegenzahnrads versehen sind. An den Abdichtungsplatten
oder am Schneckengehäuse in Höhe der Abdichtungsplatten ist je ein zum Schneckenraum
hin offenes Produktdurchtrittsfenster vorgesehen. Eine derartige Zahnradpumpe ermöglicht
einen Antrieb des Wellenzahnrads über die Schneckenwelle und eine gehäusefeste Lagerung
des Gegenzahnrads. Der Selbstreinigungseffekt ist jedoch gering.
Die WO 00/53390 A1 zeigt eine ähnliche Zahnradpumpe, bei der Material
in radialer Richtung zwei sich kämmenden Zahnrädern zugeführt und über eine mit
einem der Zahnräder verbundene Extruderschnecke abgeführt wird. Hierbei ist in einem
Anfangsbereich der Extruderschnecke ein Transfermixbereich vorgesehen, in dem ein
im Extrudergehäuse ausgebildeter, sich schraubenförmig und gegensinnig zur Wendelung
der Schneckenwelle verlaufender Gang in seinem Querschnitt zugunsten der sich vergrößernden
Schneckenwellenkammer abnimmt. Durch einen derartigen Transfermixbereich wird zusätzlich
zu der Förderwirkung eine Vermischung des hochviskosen Materials bewirkt. Das Material
wird von einem gemeinsamen Auslass der sich kämmenden Zahnräder in den Gang des
Transfermixbereiches eingegeben und in die sich vergrößernde Schneckenwellenkammer
überführt. Hierbei ist jedoch eine radiale Zuführung des zu befördernden Materials
erforderlich. Weiterhin kann allenfalls eine ungenügende Selbstreinigung erreicht
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber bekannten Zahnradpumpen
Verbesserungen zu schaffen und insbesondere eine gute Selbstreinigung und verschleiß-
und wartungsarme Lagerung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Zahnradpumpe nach Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Erfindungsgemäß ist somit eine mindestens dreistufige Zahnradpumpe
mit Zuführ- und Ausgangsschneckenstufe sowie mittlerer Zahnradstufe vorgesehen.
Die mittlere Zahnradstufe ermöglicht eine hohe Förderleistung und Einstellgenauigkeit
und verhindert ein Rückschlagen von Druckschwankungen des Eingangs auf die Ausgangsstufe.
Die erfindungsgemäße Zahnradstufe weist gehäusefest gelagerte Planetenräder und
ein mit den Schneckenwellen rotationsfest verbundenes Sonnenrad auf. Die gehäusefest
gelagerten Planetenräder können – anders als in der DE
100 49 730 A1 – wartungs- und verschleißarm, insbesondere mit Wälzlagern,
in dem Gehäuse gelagert werden. Durch Transfermixbereiche im Eingangs- und Ausgangsextruder
wird zusätzlich zu der Förderung eine Mischung erreicht.
Die Gänge können zur Erreichung eines größeren Querschnitts im Einlassbereich
bzw. Auslassbereich über sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende Verbindungskanäle
verbunden sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
an einer Ausführungsform erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Zahnradpumpe mit geschnittenem Gehäuse;
2 eine der 1
entsprechende Darstellung als Durchsicht durch das Gehäuse.
Eine Zahnradpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem
ersten Gehäuseteil 2a, einem mittleren zweiten Gehäuseteil 2b
und einem dritten Gehäuseteil 2c auf. Die Zahnradpumpe 1 ist hierbei
in Förderrichtung F hintereinander in einen Eingangsextruder 6, eine Zahnradstufe
7 und einen Ausgangsextruder 9 unterteilt.
In dem Gehäuse 2 ist eine durchgängige Gehäusebohrung
10 ausgebildet, in die eine Eingangsschneckenwelle 12 gesetzt
ist. Auf die Eingangsschneckenwelle 12 ist ein Sonnenrad 14 der
Zahnradstufe 7 aufgesetzt, das mit vier Planetenrädern 16 in Eingriff
ist. Die Planetenräder 16 sind mit ihren Achsen 17 gehäusefest
in Wälzlagern 18 gelagert. Die Wälzlager 18 sind hierbei vorteilhafter
Weise in dem ersten Gehäuseteil 2a bzw. dritten Gehäuseteil 2c
eingesetzt. Mit dem Sonnenrad 14 und der Eingangsschneckenwelle
12 ist wiederum eine Ausgangsschneckenwelle 20 rotationsstarr
verbunden.
Erfindungsgemäß sind sowohl in dem Eingangsextruder 6 als
auch dem Ausgangsextruder 9 an die Zahnradstufe 7 angrenzende
Transfermixbereiche 22 und 25 ausgebildet. In den Transfermixbereichen
22 und 25 erstrecken sich vier Gänge 23 und
26 gegensinnig zur Neigung der Wendelungen 27 bzw. 29
der Schneckenwellen 12, 20 zu der Zahnradstufe 7 hin
und enden in Umfangsbereichen 28 des Sonnenrads 14 zwischen den
Planetenrädern 16. Hierbei verringert sich die Gangtiefe der Eingangsschneckenwelle
12 und Ausgangsschneckenwelle 20 zu der Zahnradstufe
7 hin bei gleichzeitig zunehmendem Querschnitt der Gänge 23 und
26. Die Zahl der Gänge 23, 26 stimmt hierbei mit der
Anzahl der Planetenräder 16 überein, wobei jeder zuführende Gang
23 das geförderte Material direkt vor einem Planetenrad 16 ausgibt.
Das Material wird in Umfangsrichtung in dem zweiten Gehäuseteil 2b gefördert
und bei Eingriff der Verzahnung des Planetenrades 16 in die Verzahnung
des Sonnenrades 14 an einen abführenden Gang 26 des Transfermixbereiches
25 des Ausgangsextruders 9 ausgegeben.
Die Verzahnungen des Sonnenrads 14 und der Planetenräder
16 können, wie gezeigt, Schrägverzahnungen sein; grundsätzlich sind hierbei
auch gerade Verzahnungen und gegebenenfalls auch Pfeilverzahnungen für den Transport
verwendbar.
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| Anspruch[de] |
- Zahnradpumpe für hochviskose Materialien, die aufweist:
ein Gehäuse (2),
eine Zahnradstufe (7) mit einem Sonnenrad (14) und mehreren, gehäusefest
gelagerten Planetenrädern (16),
eine Eingangsschneckenstufe (6), die eine mit dem Sonnenrad (14)
rotationsfest verbundene Eingangschneckenwelle (12) und einen Eingangs-Transfermixbereich
(22) aufweist, und
eine Ausgangsschneckenstufe (9), die eine mit dem Sonnenrad (14)
rotationsfest verbundene Ausgangsschneckenwelle (20) und einen Ausgangs-Transfermixbereich
(25) aufweist,
wobei in den Transfermixbereichen (22, 25) die Schneckenwellen
(12, 20) eine zur Zahnradstufe (7) hin abnehmende Gangtiefe
aufweisen und im Gehäuse (2; 2a, 2c) gegensinnig zu den
Gängen der Schneckenwellen (12, 20) verlaufende, sich zu der Zahnradstufe
(7) hin im Querschnitt vergrößernde Gänge (23, 26) ausgebildet
sind, die jeweils zwischen den Planetenrädern (16) enden.
- Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder
(16) in Wälzlagern (18) in dem Gehäuse (2) gelagert sind.
- Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gehäuse (2) einen die Eingangsschneckenwelle (12) aufnehmenden
ersten Gehäuseteil (2a), einen die Planetenräder (16) und das
Sonnenrad (14) umgebenden zweiten Gehäuseteil (2b) und einen die
Ausgangsschneckenwelle (20) aufnehmenden dritten Gehäuseteil (2c)
aufweist.
- Zahnradpumpe nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wälzlager (18) der Planetenräder (16) in dem die Eingangsschneckenwelle
(12) aufnehmenden ersten Gehäuseteil (2a) und dem die Ausgangsschneckenwelle
(20) aufnehmenden dritten Gehäuseteil (2c) aufgenommen sind.
- Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneckenwellen (12, 20) miteinander rotationsfest, vorzugsweise
formschlüssig, verbunden sind und das Sonnenrad (14) auf eine der Schneckenwellen
(12, 20) aufgesetzt ist.
- Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gangtiefen der Schneckenwelle (12,
20) zu der Zahnradstufe (7) hin verschwinden.
- Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zahnradstufe (7) vier Planetenräder (16) aufweist und
das Gehäuse in den Transfermixbereichen (22, 25) jeweils vier
Gänge (23, 26) aufweist.
- Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass im ersten Gehäuseteil (2a) und/oder im dritten Gehäuseteil (2c)
Verbindungskanäle ausgebildet sind, die die Gänge (23) des Eingangs-Transfermixbereichs
(22) bzw. die Gänge (26) des Ausgangs-Transfermixbereichs (25)
miteinander verbinden.
- Zahnradpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gänge (23) des Eingangs-Transfermixbereichs (22) gegenüber
den Gängen (26) des Ausgangs-Transfermixbereichs (25) in Umfangsrichtung
beabstandet sind.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
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