Zahnradpumpe mit geteiltem Pumpengehäuse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zahnradpumpen haben sich bei der Verarbeitung von Kautschukmaterialien in Verbindung mit Einschnecken- Extruder Systemen im zunehmenden Mass als technisch vorteilhaft und wirtschaftlich erwiesen. Dabei wird ein relativ hoher Reinigungs- und Wartungsaufwand, der bei Zahnradpumpen zu bewältigen ist, in Kauf genommen.

Zahnradpumpen haben aufgrund ihres Arbeitsprinzips nur ein eingeschränktes Selbstreinigungsvermögen. Fällt auf der Saugseite der Einlaufdruck ab, da kein weiteres Fördermedium mehr zugeführt wird (weil beispielsweise eine Extruderschnecke vor der Zahnradpumpe leer gelaufen ist), verbleiben in der Regel Fördermediumsreste in der Einlaufseite (d.h. der Saugseite), der Austragsseite (d.h. der Druckseite) , in den mit Fördermedium geschmierten Gleitlagern und den Zahnkammern.

Die Fördermediumsreste können mit Hilfe eines Reinigungsmediums ausgewaschen werden oder die Zahnradpumpe wird einfach mit einem neuen Fördermedium beschickt. Muss die Anlage dabei trotzdem abgeschaltet werden, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Anlage durch ein Anvulkanisieren von Fördermedium ohne ein überschreiten der maximal zulässigen Drehmomente nicht mehr angefahren werden

kann. Die Zahnradpumpe muss dann komplett zerlegt und gereinigt werden. Während sich eine saubere Zahnradpumpe relativ einfach zerlegen lässt, ist hingegen die Zerlegung einer mit Fördermedium gefüllten Zahnradpumpe relativ aufwendig und daher zeitintensiv. In Sonderfällen sind die Ein- und Ausläufe einer Zahnradpumpe mit einfach zu bedienenden Schnellverschlüssen mit weiteren Prozesseinheiten gekoppelt, so dass die Zahnradpumpe relativ einfach abgekoppelt werden kann. Hingegen ist der Zeitaufwand für die Demontage der Innenteile, der Reinigung der Innenseite des Pumpengehäuses, der Reinigung der Lager, der Wellen und der mechanischen Dichtungen sowie die anschliessende Montage der gereinigten Teile beträchtlich.

Darüber hinaus ist in der Kautschuk-verarbeitenden Industrie ein allgemeiner Trend in Richtung auftragsbezogener Fertigung feststellbar, die aufgrund der mittlerweile grossen Vielfalt an Kautschukmischungen ein häufiges Wechseln des Fördermediums erforderlich macht.

Aus der EP-I 334 816 Bl ist eine Zahnradpumpe bekannt, die ein Pumpengehäuse aufweist, das sich in zwei Teile teilen lässt, womit ein einfacher Zugang zu den Zahnrädern gegeben ist. Aufgrund der zwingenden Aufteilung des Pumpengehäuses entlang einer Schnittebene, die senkrecht auf die durch die Wellenachsen gebildete Ebene steht, ist eine Reinigung der Lager und Dichtungen umständlich. Bei der bekannten Zahnradpumpe besteht ein grosser Nachteil darin, dass die Ein- und Auslauf-seitigen Flanschverbindungen vor einer Teilung des Pumpengehäuses gelöst werden müssen.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe anzugeben, die eine Reinigung und damit einen häufigen Fordermediumswechsel auf einfache und schnelle Art und Weise zulasst.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit einem aus zwei Gehauseteilen bestehenden Pumpengehause, das Innenteile, wie insbesondere Lager/Dichtungseinheit und/oder zwei auf Wellen vorgesehene, ineinander greifende Zahnrader umfasst, wobei mindestens eine der Wellen aus dem Pumpengehause nach aussen gefuhrt ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die das Pumpengehause bildenden Gehauseteile entlang einer Flache zusammenfugbar sind, wobei zumindest im Bereich der Wellen die Flache derart ausgestaltet ist, dass eine Tangentialebene in jedem Punkt der Flache zu einer durch die Wellenachsen aufgespannte Bezugsebene einen Winkel α von maximal 45° aufweist.

Eine Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α minimal 5° betragt. Damit wird in vorteilhafter Weise ein einfaches Entnehmen der Innenteile der Zahnradpumpe möglich, indem nämlich diesen Innenteilen in Bezug auf das Pumpengehause eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Die Innenteile sind dabei insbesondere eine Lager/Dichtungsemheit und/oder

zwei auf Wellen vorgesehene, ineinander greifende Zahnrader .

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flache, die das

Pumpengehause in zwei Gehauseteile teilt, eine Ebene ist.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flache Abschnittsweise parallel zur Bezugsebene verlauft.

Eine noch weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Flache Abschnittweise eben ist.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flache und die Bezugsebene eine Schnittlinie bilden, die mittig zwischen den Wellenachsen verlauft.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flache und die Bezugsebene zusammenfallen.

Eine noch weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden

Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gehauseteile mit Hilfe mindestens eines Klemmkeils losbar zusammenhaltbar sind, wobei der mindestens eine Klemmkeil vorzugsweise hydraulisch bewegbar ist.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkeil eine Schwalbenschwanz-formige Ausnehmung aufweist .

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gehauseteile Ausnehmungen aufweisen, in die eine Lager/Dichtungseinheit aufnehmbar ist.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehause einzig aus den Gehauseteilen besteht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausfuhrungsbeispielen weiter naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Schnittes durch eine an zwei Flanschen angeschlossene erfindungsgemasse Zahnradpumpe, wobei Langsachsen von Zu- und Abfuhrkanal in der Schnittebene liegen, die zudem senkrecht auf einer durch Wellenachsen der Zahnradpumpe gebildete Ebene steht,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Zahnradpumpe gemass Fig. 1 in einem Querschnitt ebenfalls gemass Fig. 1,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren

Ausführungsvariante einer Zahnradpumpe, wiederum in einem Schnitt gemäss Fig. 2,

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer noch weiteren Ausführungsvariante einer Zahnradpumpe, wiederum in einem Schnitt gemäss Fig. 2,

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer noch weiteren Ausführungsvariante einer Zahnradpumpe, wiederum in einem Schnitt gemäss Fig. 2,

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung einer noch weiteren

Ausführungsvariante einer Zahnradpumpe, wiederum in einem Schnitt gemäss Fig. 2,

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung einer noch weiteren Ausführungsvariante einer Zahnradpumpe, wiederum in einem Schnitt gemäss Fig. 2,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Schnittes im Bereich einer Verbindungsstelle für die beiden Gehäuseteile, bei der diese mit einem Klemmkeil fixiert sind, und

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Schnittes im Bereich der Verbindungsstelle für die beiden Gehäuseteile, bei der diese mit Schraubverbindungen fixiert sind.

Fig. 1 zeigt eine mit Flanschen 4 und 5 verbundene Zahnradpumpe in einem Schnitt, wobei die Schnittebene senkrecht auf Wellenachsen der Zahnradpumpe steht und Längsachsen von Zu- und Abfuhrkanälen 16 und 17 in der Schnittebene liegen. Die Zahnradpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 1, einer Lager/Dichtungseinheit 15, zwei Klemmkeilen 6 und 7, einer Saugseite 8, zu der Fördermedium über den Zufuhrkanal 17 zugeführt wird, und einer Druckseite 9, von der das Fördermedium über den Abfuhrkanal 16 abgeführt wird. Das Pumpengehäuse 1 ist beispielsweise über Schraubverbindungen mit dem jeweiligen Flansch 4 bzw. 5 verbunden, wobei in Fig. 1 lediglich Bohrungen 18 bis 21 zur Aufnahme von entsprechenden Schrauben dargestellt sind. Wie sich aus den folgenden Erläuterungen der Erfindung ergeben wird, sind die Schraubverbindungen nicht zwingend zu lösen, wenn das Pumpengehäuse 1 geöffnet werden soll.

Erfindungsgemäss besteht das Pumpengehäuse 1 aus zwei Gehäuseteilen, die mit 2 und 3 bezeichnet sind. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 werden mit Hilfe der Klemmkeilen 6 und 7 gegeneinander gedrückt. Die Klemmkeile 6 und 7 werden beispielsweise mit einer hydraulischen Vorrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) gegeneinander gepresst, so dass die beiden Gehäuseteile 2 und 3 dicht aneinander liegen. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 lassen sich nach dem Abheben der Klemmkeile 6 und 7 voneinander trennen, so dass der Innenbereich des Pumpengehäuses 1, dabei insbesondere die beiden Zahnräder und die Lager/Dichtungseinheit 15 der Zahnradpumpe, frei zugänglich ist. Insbesondere können dabei die Lager/Dichtungseinheiten 15 zusammen mit den

beiden Zahnradwellen als ein zusammenhängendes Paket dem Pumpengehäuse 1 entnommen werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung liegen die beiden Gehäuseteile 2 und 3 im zusammengesetzten Zustand entlang einer Fläche 10 an, die mit der durch die Achsen der Wellen der Zahnradpumpe aufgespannten Ebene zusammenfällt. Damit kann die Lager/Dichtungseinheit 15 bei geöffnetem Pumpengehäuse 1 zusammen mit den Zahnrädern entnommen und einfach gereinigt bzw. gewartet werden. Die Lager/Dichtungseinheit 15 kann dabei aus einem Stück gefertigt sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Lager/Dichtungseinheit 15 aus verschiedenen Modulen zusammengesetzt ist, die einzeln oder als Ganzes in das Pumpengehäuse 1 eingesetzt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist keine Lager/Dichtungseinheit 15 vorgesehen. Die Lagerfunktion und gegebenenfalls auch die Dichtungsfunktion sind direkt in den Gehäuseteilen 2 und 3 des Pumpengehäuses 1 realisiert. Damit wird eine verbesserte Dichtung erreicht. Bei einer solchen Ausführungsvariante führt somit die das Pumpengehäuse 1 teilende Fläche 10 durch das Lager zur Aufnahme der Wellen hindurch. Die Wellen mit den Zahnrädern können demzufolge bei dieser Ausführungsvariante direkt aus dem Pumpengehäuse 1 entnommen werden.

Fig. 2A zeigt einen Schnitt durch das teilbare Pumpengehäuse 1, wobei die Schnittebene senkrecht auf den Zahnradwellen 11 und 12 steht. Die das Pumpengehäuse 1

teilende Flache 10 wie auch alle dargestellten Elemente sind schematisch dargestellt. Prinzipiell handelt es sich bei der in Fig. 2 gezeigten Ausfuhrungsvariante um eine Ausfuhrungsvariante, die zu derjenigen gemass Fig. 1 identisch ist. So ist die Lage der Flache 10 in Bezug auf die durch die beiden Wellenachsen 11 und 12 aufgespannte Bezugsebene identisch. Damit fallen - wie bei der Ausfuhrungsvariante gemass Fig. 1 - auch bei der Ausfuhrungsvariante gemass Fig. 2 die Flache 10 mit der Bezugsebene zusammen.

Wahrend bei der Ausfuhrungsvariante gemass Fig. 2A die Gehauseteile 2 und 3 gegeneinander gedruckt werden, sind die Gehauseteile 2 und 3 in Fig. 2B zueinander beabstandet. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die

Lager/Dichtungseinheit 15 sowie die Wellen 11 und 12 mit den Zahnradern (in Fig. 2B nicht dargestellt) dem Pumpengehause 1 zu entnehmen. Wie aus Fig. 2B weiter ersichtlich ist, weisen die Gehauseteile 2 und 3 eine Ausnehmung aus, in die die Lager/Dichtungseinheit 15 eingesetzt werden kann. Damit wird gewahrleistet, dass die Lager/Dichtungseinheit 15 und die Wellen 11 und 12 zusammen mit den Zahnradern axial fixiert sind.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung, wobei die gleiche Ansicht und die gleiche schematische Darstellung gewählt worden ist wie schon in Fig. 2. Im Unterschied zur Ausfuhrungsvariante gemass Fig. 2 fallt nun bei der Ausfuhrungsvariante gemass Fig. 3 die Bezugsebene 22 nicht mehr mit der das

Pumpengehäuse 1 teilenden Fläche 10 zusammen, sondern zwischen der Fläche 10 und der Bezugsebene 22 wird ein Winkel α eingeschlossen, der maximal 45°, vorzugsweise 20° und minimal 5° beträgt.

Damit ist bei der Demontage und bei der Montage des Pumpengehäuses 1 ein grosserer Bewegungsspielraum für die Gehäuseteile 2 und 3 gegeben, womit die Demontage bzw. die Montage weiter vereinfacht ist.

Bei einem Winkel α ab einem Minimalwert von 5° gestaltet sich eine Entnahme der Lager/Dichtungseinheit 15 (zusammen mit den Zahnradwellen und den Zahnrädern, im Folgenden Innenteile genannt) aus dem Pumpengehäuse wesentlich einfacher als bei einem Winkel α unterhalb 5° bzw. um 0°, da der Lager/Dichtungseinheit 15 aufgrund einer Krümmung in der Ausnehmung eine Drehbewegung aufgezwungen wird, was anhand der Figurenserie Fig. 4A, 4B und 4C noch weiter verdeutlicht wird. Damit lösen sich die Innenteile in der Regel selbstständig aus der Ausnehmung. Je nach erwarteter Schwierigkeit zur Entnahme der Lager/Dichtungseinheit 15 wird der Winkel α in der Gestaltungsphase der Zahnradpumpe grösser oder kleiner gewählt. So bewirkt ein grosserer Winkel α ein stärkeres Hintergreifen der Innenteile durch die Ausnehmung, wodurch die auf die Innenteile ausgeübten

Kräfte zum Lösen der Innenteile von den Gehäuseteilen 2 und 3 vergrössert sind. Wird davon ausgegangen, dass die Lager/Dichtungseinheit 15, beispielsweise aufgrund des Fördermediums, eher in der Ausnehmung der Gehäuseteile 2 und 3 festsitzt, so wird daher der Winkel α grösser gewählt

als bei einer Ausführungsvariante für eine Zahnradpumpe, bei der aufgrund des Fördermediums ein leichtes Entnehmen der der Innenteile, insbesondere der Lager/Dichtungseinheit 15, aus der Ausnehmung zu erwarten ist. Anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele werden die vorstehenden allgemeinen Erläuterungen verdeutlicht.

Fig. 4A zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 schliesst die Fläche 10 einen Winkel α mit der Bezugsebene 22 ein, der im oben angegebenen Winkelbereich liegen kann. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäss Fig. 3 weist die Fläche 10 bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4A ausserhalb der Ausnehmung für die Lager/Dichtungseinheit 15 einen Knick nach oben bzw. nach unten auf, und zwar so, dass die Fläche 10 an dessen unteren bzw. oberen Ende parallel zur Bezugsebene 22 verläuft.

Werden nun die beiden Gehäuseteile 2 und 3 voneinander getrennt, wie dies in den Fig. 4B und 4C dargestellt ist, so wird die Lager/Dichtungseinheit 15, mithin alle Innenteile, aus der durch die Gehäuseteile 2 und 3 fixierten Stellung befreit. Aufgrund einer Krümmung in der Ausnehmung im unteren Bereich des Gehäuseteils 3 wird die Lager/Dichtungseinheit 15 gehalten, wodurch die

Lager/Dichtungseinheit 15, und mit ihr alle anderen Innenteile auch, eine Drehbewegung erfährt, wenn die Gehäuseteile 2 und 3 weiter voneinander entfernt werden. Wird der Abstand zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 grösser als die äusseren Abmessungen der Lager/Dichtungseinheit 15,

so werden die Innenteile nach unten fallen. Vorteilhafterweise wird dies durch eine

Sicherungsvorrichtung verhindert. Beispielsweise können mit einem Seil, das oberhalb des Pumpengehauses 1 befestigt ist, die Innenteile gesichert werden.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die die beiden Gehauseteile 2 und 3 trennende Flache 10 einen beliebigen Verlauf aufweisen kann. Einschränkung ist lediglich, dass der angegebene Winkel α, dessen

Absolutbetrag vorzugsweise zwischen 45° und 5° betragt, in keinem Teilbereich der Flache 10 über- bzw. unterschritten wird. Dies wird anhand von weiteren Ausfuhrungsbeispielen ersichtlich, die in den Fig. 5A, 5B, 6A, 6B und 7 gezeigt sind.

Eine weitere Ausfuhrungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass keine Pumpendeckel, wie sie bei bekannten Zahnradpumpen zur Abdeckung von wellenseitigen Enden und zum axialen Fixieren der Welle eingesetzt werden, vorgesehen sind. Die Positionierfunktion der Pumpendeckel ist bei dieser Ausfuhrungsvariante der Erfindung quasi in den beiden Gehauseteilen 2 und 3 integriert, denn durch das Teilen des Pumpengehauses 1 in die Gehauseteile 2 und 3 gemass den vorstehend beschriebenen Verlaufsmoglichkeiten der Flache 10 übernehmen die Gehauseteile 2 und 3 diese Funktion der Pumpendeckel. Die Dichtfunktion, welche bei bekannten Pumpengehause mit Hilfe der Pumpendeckel realisiert wird, wird bei der erfindungsgemassen Vorrichtung durch das Zusammenspiel von den Gehauseteilen 2

und 3 mit der Lager/Dichtungseinheit 15 realisiert. Bei der Reinigung der Zahnradpumpe entfallen das Lösen der Deckelschrauben und die Demontage der Deckel. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese weitere Ausführungsvariante ohne Pumpendeckel mit einer oder allen vorab beschriebenen Ausführungsvarianten kombinierbar ist.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 7 ist besonders erwähnenswert, da sie den Eindruck erweckt, dass die das Pumpengehäuse teilende Fläche 10 parallel zur durch die Wellenachsen aufgespannten Bezugsebene verläuft. Tatsächlich verläuft die Fläche 10 im oberen und unteren Bereich des Pumpengehäuses parallel zur Bezugsebene, jedoch fällt die Fläche 10 nicht mit der Bezugsebene zusammen, so dass die gedachte Fläche 10 (in Fig. 7 strichliniert dargestellt) im Bereich der Innenteile der Zahnradpumpe in einem spitzen Winkel α zur Bezugsebene verläuft. Die Innenteile sind insbesondere die Zahnräder, die Wellenabschnitte, welche sich im Pumpengehäuse befinden, und gegebenenfalls auch die Lager/Dichtungseinheit 15. Die Fläche 10 ist somit im Bereich der Innenteile als Verbindungsfläche zwischen den in der Ausnehmung entstehenden Schnittlinien definiert, welche durch die parallel zur Bezugsebene verlaufende Fläche 10 im oberen und unteren Bereich des Pumpengehäuses entstehen. Diese

Fläche 10 im Bereich der Innenteile erfüllt gleichwohl die erwähnten Bedingungen an den Winkel α.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante zum Fixieren der beiden Gehäuseteile 2 und 3. Anstelle von

rechteckförmigen Zapfen mit den Klemmkeilen 6 und 7, die gemäss Ausführungen zu Fig. 1 mit Hilfe einer hydraulischen Vorrichtung gegeneinander gepresst werden, weisen die Zapfen gemäss Fig. 8 einen Schwalbenschwanz-förmigen Querschnitt auf. über diese Zapfen wird ein Klemmkeil 30 geschoben, der eine Schwalbenschwanz-förmige Ausnehmung zur Aufnahme des Schwalbenschwanz-förmigen Zapfens aufweist. Damit wird erreicht, dass die Klemmkeile 30 nicht dauernd gegen die Gehäuseteile 2 und 3 gepresst werden müssen.

Eine noch weitere Ausführungsvariante zum Fixieren der beiden Gehäuseteile 2 und 3 ist in Fig. 9 dargestellt. Anstelle eines Klemmkeils werden Schraubverbindungen eingesetzt, um die beiden Gehäuseteile 2 und 3 zu fixieren bzw. gegeneinander zu pressen.