Zahnradpumpe zur Förderung von Produkten mit hohem

Feststoffanteil

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zur Förderung von Produkten mit hohem Feststoffanteil wie Granulat oder Tiernahrung, bei der zwei miteinander kämmende Zahnräder in einem Gehäuse eingeschlossen und mit ihren Lagerzapfen in jeweils einem seitlich an das Gehäuse anschließenden Gehäusedeckel gelagert sind, und mit einem Einlass und einem Auslass für das zu fördernde Gut.

Zahnradpumpen werden häufig zur Förderung von hochviskosen Medien eingesetzt, bei denen der Viskositätsbereich beispielsweise von 1 mPas bis 100 000 mPas reicht. Mit derartigen Pumpen lassen sich leichte bis schwere Heizöle, Schmieröle, Hydrauliköle und synthetische öle fördern. Wenn mit Zahnradpumpen tierische oder pflanzliche Fett und öle, Zuckerlösungen, hochviskose Polymerisate, Viskose oder Acetat- Zellulose gefördert werden sollen, können die Viskositäten sogar bis 25.000.000 mPas reichen. Dabei gilt, je höher die Viskosität, desto kleiner muss die Drehzahl der Pumpe sein. Die Drücke betragen dabei 100 bis 1.000 bar und die Zahnräder sind entweder geradverzahnt, schrägverzahnt oder pfeilverzahnt und im Allgemeinen einstückig mit der Antriebswelle bzw. der getriebenen Welle gefertigt. Die Lagerzapfen von sowohl der Antriebswelle als auch von der getriebenen Welle sitzen in Gleitlagern, die in der Regel produktgeschmiert sind, was bedeutet, dass die Lagerzapfen vor dem Fördern eines Produkts trocken laufen, also nicht geschmiert werden. Zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerschale des Gleitlagers besteht ein kleiner Ringspalt, durch den das Produkt beim Betrieb der Pumpe in axialer Richtung des Lagerzapfens von der Druckseite der Pumpe her nach außen gedrückt und über Umlenkkanäle zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird

der Ringspalt zwischen Lagerzapfen und Lagerschale mit Produkt gefüllt, so dass sich ein Schmierspalt bildet.

Zur Förderung von Feststoffen sind derartige Zahnradpumpen hingegen nicht geeignet, da Feststoffe keinen Schmierfilm bilden können, der die Lagerzapfen trägt. Andererseits haben Zahnradpumpen aber für die Förderung von Produkten mit hohem Feststoffanteil andere Vorteile, die sich mit anderen Pumpen, beispielsweise Kolbenpumpen, nicht realisieren lassen. Dazu zählen zum einen der konstante Förderstrom, zum anderen hohen Drücke, die mit einer Zahnradpumpe erreichbar sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpumpe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass mit ihr auch Produkten mit hohem Feststoffanteil gefördert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Zahnradpumpe der eingangs genannten Art dadurch aus, dass die Lagerzapfen der Zahnräder in Rollen gelagert sind, und dass zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber den Gehäusedeckeln mit den Wälzlagern auf jedem Lagerzapfen ein Dichtring sitzt, der mit einer Seite an einer Flanke der Zahnräder anliegt und mit der gegenüberliegenden anderen Seite von einem Federelement dichtend gegen die Flanke der Zahnräder gedrückt wird.

Durch die Verwendung von Wälzlagern braucht der Produktstrom nicht zur Schmierung der Lagerzapfen herangezogen zu werden, was bei körnigen Feststoffen auch gar nicht möglich wäre. Allerdings erfordert eine in der erfindungsgemäßen Weise abgewandelte Zahnradpumpe eine zuverlässige Abdichtung der Wälzlager gegenüber dem Produktförderraum, da körnige Feststoffe nicht in die Wälzlager eintreten dürfen, um diese nicht zu zerstören. Hierzu dient der erfindungsgemäße Dichtring, der mit einer aufgeweiteten oder divergierenden

Seitenfläche an jeweils einer Stirnfläche der Zahnräder anliegt und durch Federelemente in axialer Richtung gegen die erwähnten Stirnflächen gedrückt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen

Figur 1 einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe;

Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dichtrings, der bei der Zahnradpumpe nach Figur 1 zum Einsatz kommt;

Figur 3 ein Federelement in perspektivischer, montierter Darstellung, mit dem der Dichtring von Figur 2 an die Zahnradflanke angepresst wird; und

Figur 4 eine auseinandergezogene Darstellung des Federelements von Figur 3.

Figur 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Zahnradpumpe mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern 2, 2', die in einem Gehäuse 1 untergebracht sind. Nicht erkennbar sind dabei der Einlass und der Auslass der Zahnradpumpe, da sie in der Mittelebene vor bzw. hinter der Schnittebene liegen. Die Zahnradpumpe ist symmetrisch aufgebaut, so dass es ausreicht, nur den oberen Teil zu beschreiben. Ferner hat die Zahnradpumpe natürlich auch eine Antriebswelle, eine getriebene Welle oder zwei Antriebswellen, was aber aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.

Das obere Zahnrad 2 ist einstückig mit Lagerzapfen 9 verbunden, die in Wälzlagern 4, 4 ¹ gelagert sind. Die Wälzlager 4, 4' sitzen in je einem Gehäusedeckel 3, der seitlich an das Gehäuse 1 angeflanscht ist. Jeder Gehäusedeckel 3 trägt somit

zwei Wälzlager 4, 4', die durch eine Trennwand 10 voneinander beabstandet sind. Zwischen den Wälzlagern 4, 4' und den Flanken der Zahnräder 2, 2 ¹ sind Dichtringe 5, 5' angeordnet, die die Flanken der Zahnräder 2, 2' kontaktieren und damit die Wälzlager 4, 4' gegenüber dem Gehäuse 1 abdichten. Jeder Dichtring 5 hat ein sich im Durchmesser erweiterndes Außenende, mit dem er die Flanken der Zahnräder 2, 2' in einem Bereich kontaktiert, der auf besondere Weise bearbeitet worden ist, um die Dichtwirkung auch noch nach langer Gebrauchsdauer aufrecht zu erhalten. Eine Art der besondere Bearbeitung besteht darin, eine Schweißnaht durch Auftragsschweißen aufzubringen und anschließend abzuschleifen, um die Härte der Oberfläche zu verbessern. Man nennt dieses Verfahren "Stellitieren".

Das gegenüberliegende Innenende des Dichtrings 5 kontaktiert ein Federelement 7, das sich an dem Wälzlager 4 abstützt und damit den Dichtring 5 gegen die Flanken der Zahnräder 2, 2 ¹ drückt.

Zur zusätzlichen Abdichtung ist ein O-Ring 6 in jeweils eine Nut der Gehäusedeckel 3 eingelegt und dichtet damit den Außenumfang 51 des Dichtrings 5 ab.

Figur 2 zeigt den Dichtring 5 in perspektivischer Darstellung, wobei man an der linken Seite das sich erweiternde Außenende erkennt, während an der rechten Innenseite drei Ausnehmungen 50 für den Eingriff von Stiften 40 vorgesehen sind, die ein Verdrehen des Dichtrings 5 im Betrieb verhindern. Auf einem Außenumfang 51 des Dichtrings 5 sitzt im Betrieb der O-Ring 6, während die Innenfläche 52 des Dichtrings 5 im Betrieb im Abstand zum Lagerzapfen 9, 9' angeordnet ist.

In Figur 3 ist das Federelement 7 im montierten Zustand perspektivisch dargestellt, während es in Figur 4 in auseinander-

gezogener Darstellung wiedergegeben ist. Man erkennt einen Käfig 10, der im Querschnitt die Form eines liegenden U hat, wobei eine Seite, die im Betrieb dem Wälzlager 4, 4 ¹ zugewendet wird, geschlossen ist. Durch den oberen und unteren Schenkel des Käfigs 10 verlaufen radiale Bohrungen 41, die zur Aufnahme der Stifte 40 dienen.

Hinter die Stifte 40 werden eine Federscheibe 20 und ein Kraftübertragungsring 30 eingelegt, wodurch das Federelement 7 den Dichtring 5 in axialer Richtung der Lagerzapfen 9, 9' gegen die Flanken der Zahnräder 2, 2' drücken kann. Dadurch liegt die Federscheibe 20 zwischen dem Kraftübertragungsring 30 und dem geschlossenen Ende des Käfigs 10.

Im montierten Zustand gemäß Figur 1 halten die Wälzlager 4, 4 ' , die auf übliche Weise in den Gehäusedeckeln 3 fixiert sind, beispielsweise indem die Innenringe der Wälzlager 4, 4' auf den Lagerzapfen 9 durch Seeger-Ringe gegen axiales Verschieben gesichert sind, das Federelement 7 gegen eine axiale Verlagerung fest.