PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006025474A1 06.12.2007
Titel Zahnradpumpe
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder Weddehage, Uwe, 21339 Lüneburg, DE;
Burmester, Thomas, 21354 Bleckede, DE
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 20457 Hamburg
DE-Anmeldedatum 30.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006025474
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse F04C 2/14(2006.01)A, F, I, 20060530, B, H, DE
Zusammenfassung Beschrieben wird eine Zahnradpumpe mit mindestens einem Zahnrad (12, 14), das entlang seines Umfanges mit einer Reihe von Zähnen (16) versehen ist, die jeweils einen Kopf (16c) aufweisen. Das Besondere der Erfindung besteht darin, dass der Kopf (16c) zumindest einiger Zähne (12, 14) spitz ausgeführt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit mindestens einem Zahnrad, das entlang seines Umfanges mit einer Reihe von Zähnen versehen ist, die jeweils einen Kopf aufweisen.

Zahnradpumpen sind in vielfältiger Form bekannt und dienen zur Förderung von Fluiden. Sie sind einfach und billig und besitzen bei guter Herstellung ausreichende Fördergenauigkeit. Zahnradpumpen werden unterschieden in Innenzahnradpumpen und Außenzahnradpumpen. Bei den hier hauptsächlich interessierenden Außenzahnradpumpen wird das Fluid jeweils in den eine Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen bildenden Raum aufgenommen, welcher gleichzeitig von einer das Zahnrad teilweise umgebenden Innenwandung begrenzt wird, die gewöhnlich Teil des Pumpengehäuses ist. Im Einlassbereich werden die dann noch freien Lücken nacheinander mit dem Fluid befüllt und nehmen dieses aufgrund der Rotation des Zahnrades mit, wodurch die Förderwirkung entsteht, bis das Fluid im Ausgangsbereich wieder austritt, welcher in einem Winkelabstand von gewöhnlich mehreren 10° gegenüber dem Einlassbereich liegt. Zahnradpumpen eignen sich für eine sehr genaue Dosierung und werden deshalb beispielsweise zur Abgabe von flüssigen Klebstoffen verwendet.

Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, dass Zahnradpumpen bei höherviskosen Fluiden oder pastöse Stoffe oder Feststoffpartikel enthaltenden Fluiden zum Blockieren neigen. Tritt eine Blockierung der Zahnradpumpe ein, so wird der gesamte Betrieb beispielsweise einer Klebstoffauftragsvorrichtung unterbrochen. Dies führt zu einer Reduzierung der Effizienz und Zuverlässigkeit einer solchen Vorrichtung sowie zu erhöhten Wartungskosten.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnradpumpe der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass auch bei Verwendung von höherviskosen Fluiden oder pastöse Stoffe oder Feststoffpartikel enthaltenden Fluiden ein Blockieren nicht zu befürchten ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnradpumpe mit mindestens einem Zahnrad, das entlang seines Umfanges mit einer Reihe von Zähnen versehen ist, die jeweils einen Kopf aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf zumindest einiger Zähne spitz ausgeführt ist.

Erfindungsgemäß wird demnach der Zahnkopf spitz ausgeführt. Es hat sich nämlich erfindungsgemäß herausgestellt, dass mit einer solchen Zahngeometrie höherviskose Fluide und insbesondere pastöse Stoffe und Feststoffpartikel in Fluiden gespaltet werden können und die Fluide dadurch eine höhere Fließfähigkeit erhalten, sich somit leichter fördern lassen und besser abfließen können, ohne dass eine Blockierung zu befürchten ist. Die Ausbildung des Zahnkopfes als Spitze führt außerdem auch noch zu einem gewissen Reinigungseffekt, da der spitze Zahnkopf nach Art eines Schabers wirkt.

Vorzugsweise sind die vorlaufende Flanke und die nachlaufende Flanke der Zähne derart ausgebildet, dass sich die beiden Flanken zur Bildung einer im wesentlichen scharfen Spitze im Bereich des Kopfes des jeweiligen Zahnes winklig zueinander treffen.

Die erfindungsgemäße Zahngeometrie lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass aus einer herkömmlichen, einen flachen Kopf aufweisenden Form ein Abschnitt herausgeschnitten ist. Somit weisen bei einer solchen Ausführung die Zähne eine Form auf, die einer herkömmlichen, einen flachen Kopf aufweisenden Form, bei der es sich gewöhnlich um eine Evolventenverzahnung handelt, mit einem daraus herausgeschnittenen Abschnitt entspricht. Ausgehend von einer solchen herkömmlichen Form ist der Zahnkopf erfindungsgemäß nicht mehr flach ausgeführt, sondern spitz. Dadurch erhalten die Zähne eine in Bezug auf den Radius asymmetrische Form. Alternativ ist es aber auch denkbar, den Zähnen eine in Bezug auf den Radius symmetrische Form zu geben wie beispielsweise eine im Querschnitt dreieckige Form.

Zur Erzielung einer gewünschten Förderwirkung sind gewöhnlich die Zähne jeweils durch eine Lücke voneinander beabstandet, die einen sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Zahnrades erstreckenden Boden aufweisen. Bei einer Anordnung von zwei miteinander in Eingriff befindlichen Zahnrädern, wie dies gewöhnlich bei Außenzahnradpumpen der Fall ist, hat die Lücke zwischen den Zähnen eine solche Form, dass sie einen Zahn des jeweils anderen Zahnrades mit einer herkömmlichen, einen flachen Kopf aufweisenden Form ohne weiteres aufnehmen könnte. Dadurch ergibt sich aufgrund der erfindungsgemäßen Zahngeometrie ein größeres Zahnspiel, so dass die Bildung eines geschlossenen Totraumes verhindert wird, welcher bei herkömmlichen Zahnradpumpen eine der Ursachen für die Blockierung bildete.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine im Stand der Technik verwendete Außenzahnradpumpe mit zwei in Eingriff miteinander befindlichen Zahnrädern, deren Zähne eine herkömmlichen Zahngeometrie aufweisen,

2 eine ausschnittsweise, vergrößerte Schnittansicht des Eingriffsbereiches beider Zahnräder zur besseren Darstellung der herkömmlichen Zahngeometrie,

3 eine Außenzahnradpumpe mit zwei in Eingriff miteinander befindlichen Zahnrädern, deren Zähne eine geänderte Zahngeometrie gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aufweisen, und

4 eine ausschnittsweise, vergrößerte Schnittansicht des Eingriffsbereiches beider Zahnräder zur besseren Darstellung der geänderten Zahngeometrie gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.

Zunächst wird anhand der 1 und 2 eine im Stand der Technik verwendete Außenzahnradpumpe beschrieben, von der in 1 im wesentlichen nur zwei miteinander in Eingriff befindliche Zahnräder 2, 4 dargestellt sind. Beide Zahnräder 2, 4 sind entlang ihres Umfanges mit Zähnen 6 versehen, die jeweils durch eine Lücke 8 äquidistant voneinander beabstandet sind. In den 1 und 2 sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur einige der Zähne mit dem Bezugszeichen „6" und nur einige der Lücken mit dem Bezugszeichen „8" gekennzeichnet.

Ferner weist die Zahnradpumpe ein nicht dargestelltes Gehäuse und eine Innenwandung 9 auf, die den die beiden Zahnräder 2, 4 aufnehmenden Raum begrenzt und die Zahnräder 2, 4 außerhalb desjenigen Bereiches Z, in dem sie sich miteinander in Eingriff befinden und der in 2 vergrößert dargestellt ist, im wesentlichen umschließt. Somit hat die Innenwandung 9 beispielsweise die Form nach Art eines auseinander gezogenen Kreises oder eine im Eingriffsbereich Z der beiden Zahnräder 2, 4 leicht eingeschnürte Form nach Art einer „8". Außerhalb des Eingriffsbereiches Z befindet sich mindestens ein nicht dargestellter Einlass und ein ebenfalls nicht dargestellter Auslass, der in einem Winkelabstand von einigen 10° gegenüber dem Einlass angeordnet ist. Dabei findet die Förderung des Fluides durch eine Druckzone entlang der Außenseiten der Zahnräder 2, 4 außerhalb deren gemeinsamen Eingriffsbereiches Z statt, wie durch die Pfeile X und Y in 1 angedeutet ist. Dabei wird das Fluid zwischen den Zähnen 6 in den dann noch freien Lücken 8 aufgenommen, die zusätzlich von dem benachbarten Abschnitt der Innenwandung 9 begrenzt werden und somit den Förderraum bilden, und spätestens durch das wechselseitige Eingreifen der Zähne 6 im Eingriffsbereich Z aus den Lücken 8 in Richtung auf den nicht dargestellten Auslass wieder herausgedrückt.

2 lässt die herkömmliche Zahngeometrie der im Stand der Technik verwendeten Zahnradpumpe im einzelnen erkennen. Hiernach weisen die Zähne 6 zwei gekrümmte Flanken 6a, 6b auf, die in Bezug auf eine radial verlaufende Symmetrieachse im wesentlichen spiegelsymmetrisch geformt sind und in einem flachen Kopf 6c enden, dessen Fläche sich in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrades 2, 4 erstreckt. Bei der in 2 gezeigten Geometrie handelt es sich um die üblicherweise verwendete Evolventenverzahnung. Um die Zähne 6 des jeweils gegenüber liegenden Zahnrades 2 bzw. 4 aufnehmen zu können, sind dementsprechend die Lücken 8 mit einem flachen Boden 8a versehen, der sich ebenfalls in Umfangsrichtung des zugehörigen Zahnrades 2 bzw. 4 erstreckt.

In den 3 und 4 ist nun die Anordnung und Ausbildung zweier Zahnräder 12, 14 mit einer geänderten Zahngeometrie gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gezeigt. Die Zahnräder 12, 14 sind entlang ihres Umfanges mit Zähnen 16 versehen, die äquidistant durch Lücken 18 voneinander beabstandet sind. Die Lücken 18 sind mit einem Boden 18a versehen, der in seiner Ausbildung den Boden 8a der Lücke 8 von 2 entspricht. In den 3 und 4 sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur einige der Zähne mit dem Bezugszeichen „16" und nur einige der Lücken mit dem Bezugszeichen „18" gekennzeichnet.

Wie ein Vergleich der 4 mit 2 erkennen lässt, ist der Kopf 16c der Zähne 16 nicht mehr wie der Kopf 6c der Zähe 6 von 2 flach, sondern spitz ausgeführt, so dass sich die beiden Flanken 16a, 16b zur Bildung einer den Kopf 16c bildenden im wesentlichen scharfen Spitze winklig zueinander treffen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 4 haben die Zähne 16 eine in Bezug auf den Radius asymmetrische Form. Dies liegt darin, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel von 4 die Zähne 16 eine Form aufweisen, die der in 2 gezeigten, herkömmlichen, einen flachen Kopf 6c aufweisenden Form mit einem an der Flanke 16a aus dem Zahn 16 herausgeschnittenen Abschnitt entspricht. Somit hat bei der in 4 dargestellten Ausführung zwar die Flanke 16b die gleiche gekrümmte Form wie die Flanke 6b des Zahnes 6 von 2; jedoch unterscheidet sich die Flanke 16a von der entsprechenden Flanke 6a des Zahnes 6 von 2 dadurch, dass sie keine gegenüber der Flanke 16b spiegelbildlich gekrümmte Form aufweist, sondern aus einer Abflachung besteht, die eine in sich ebene Fläche bildet und gegenüber der Ausrichtung der Flanke 6a des Zahnes 6 von 2 stärker geneigt ist.

Alternativ zu der Darstellung von 4 ist es aber auch denkbar, den Zähnen 16 eine andere Form zu geben, sofern deren Kopf 16c als im wesentlichen scharfe Spitze ausgeführt wird. Beispielsweise ist es denkbar, den Zähnen 16 eine im Querschnitt im wesentlichen dreieckige Form zu geben, so dass nicht nur die Flanke 16a, sondern auch die gegenüberliegende Flanke 16b aus einer Abflachung mit einer stärker geneigten und in sich ebenen Fläche besteht. In einem solchen Fall können die Zähne 16 auch eine symmetrische Formgebung erhalten.

Durch die gegenüber 2 geänderte Geometrie der Zähne 16 gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel können nun höherviskose Fluide und insbesondere darin enthaltene pastöse Stoffe oder Feststoffpartikel gespalten und dadurch erheblich besser transportiert werden und abfließen.

Da gegenüber der Anordnung von 2 der Boden 18a der Lücken 18 keine Änderungen erfährt und somit hinsichtlich Anordnung und Ausbildung dem Boden 8a der Lücken 8 von 2 entspricht, bleibt auch der Abstand zwischen den Zähnen 16 trotz der geänderten Geometrie unberührt. Dies hat zur Folge, dass sich aufgrund der abgeflachten Flanke 16a die Lücken 18 breiter öffnen. Dadurch entsteht ein größeres Zahnspiel, so dass sich kein geschlossener Totraum zwischen den Zähnen 16 bilden kann.


Anspruch[de]
Zahnradpumpe mit mindestens einem Zahnrad (12, 14), das entlang seines Umfanges mit einer Reihe von Zähnen (16) versehen ist, die jeweils einen Kopf (16c) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (16c) zumindest einiger Zähne (12, 14) spitz ausgeführt ist. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, bei welcher die Zähne (16) jeweils mindestens zwei Flanken (16a, 16b) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Flanken (16a, 16b) zumindest einiger Zähne (16) zur Bildung einer im wesentlichen scharfen Spitze im Bereich des Kopfes (16c) winklig zueinander treffen. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Zähne (16) eine Form aufweisen, die einer herkömmlichen, einen flachen Kopf aufweisenden Form mit einem daraus herausgeschnittenen Abschnitt entspricht. Zahnradpumpe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (16) jeweils durch eine Lücke (18) voneinander beabstandet sind, die einen sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Zahnrades (12, 14) erstreckenden Boden (18a) aufweisen. Zahnradpumpe nach Anspruch 4, mit mindestens zwei miteinander in Eingriff befindlichen Zahnrädern (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass die Lücke (18) zwischen den Zähnen (12, 14) eine solche Form hat, dass sie einen Zahn (6) des jeweils anderen Zahnrades mit einer herkömmlichen, einen flachen Kopf (6c) aufweisenden Form ohne weiteres aufnehmen könnte.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com