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