具有改进的泵入口的齿轮泵 |
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| 申请号 | CN201380080893.9 | 申请日 | 2013-10-01 | 公开(公告)号 | CN105745448B | 公开(公告)日 | 2017-09-22 |
| 申请人 | 马格泵系统公司; | 发明人 | M·海恩; R·特里贝; | ||||
| 摘要 | 一种 齿轮 泵 ，该齿轮泵具有被 泵壳 体(2)包围的 啮合 的齿轮(1，1')，该齿轮包括布置在纵向轴线(9，10)上的 轴承 轴颈(5，6)，并且每个轴承轴颈均远离所述齿轮(1，1')横向地突出，其中所述轴承轴颈(5，6)中的至少一个在其至少一部分轴向范围上具有轴承轴颈直径，所述轴承轴颈直径介于相关联齿轮(1，1')的 齿根圆 直径的90％到100％的范围内。所述泵其特征在于，齿宽(b)是所述纵向轴线(9，10)之间的距离(a)的至少两倍尺寸，所述齿宽(b)是平行于所述纵向轴线(9，10)的所述齿轮(1，1')的延伸量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种齿轮泵，该齿轮泵具有被泵壳体(2)包围的啮合的齿轮(1，1')，该齿轮具有布置在纵向轴线(9，10)上的轴承轴颈(5，6)，每个轴承轴颈均远离所述齿轮(1，1')横向地突出，其中所述轴承轴颈(5，6)中的至少一个轴承轴颈在其至少一部分轴向范围上具有轴承轴颈直径(DL)，所述轴承轴颈直径(DL)介于相关联的所述齿轮(1，1')的齿根圆直径(DF)的90％到100％的范围内，其特征在于，齿宽b是所述纵向轴线(9，10)的轴线距离a的至少两倍大，其中所述齿宽b是所述齿轮(1，1')平行于所述纵向轴线(9，10)的延伸量，其中，上齿面(24)中的泵入口的横截面是正方形的并且具有壁(26)的过渡区域(25)设置在抽吸侧，该壁在输送方向上观看时，是从圆形进口横截面通向所述上齿面(24)上的泵入口，其中所述过渡区域(25)具有沿泵送介质的输送方向的延伸量H，其中所述延伸量H被限定如下： |
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| 说明书全文 | 具有改进的泵入口的齿轮泵技术领域[0001] 本发明涉及齿轮泵以及所述齿轮泵的用途。 背景技术[0003] 因为齿轮泵具有压力不敏感的输送特点，所以齿轮泵特别适合于将输送的介质从抽吸侧运输到压力侧。由于输送的体积流在下游聚集，所以在抽吸侧和压力侧之间建立起压力梯度，该压力梯度对于高粘度介质来说特别大，并且导致力传输到每个齿轮上。因为力的这种传输在轴承上引发由轴承轴颈和滑动轴承形成的负荷，最大可适用的压力梯度由该轴承的轴承负荷能力限制，由此轴承负荷能力取决于轴承轴颈的强度并且特别取决于轴承轴颈的直径。 [0004] 具有最大轴承负荷能力的齿轮泵从同一申请人的EP-1 790 854 A1中知晓。在该公知的齿轮泵中，轴承轴颈在其至少一部分轴向范围上具有轴承轴颈直径，所述轴承轴颈直径介于相关联齿轮的齿根圆直径的90％到100％的范围内。 发明内容[0005] 本发明的目的是特别是相对于其填充行为进一步改进已知的齿轮泵。 [0006] 因此，本发明首先涉及一种具有被泵壳体包围的啮合齿轮的齿轮泵，轴承轴颈被布置在纵向轴线上，每个轴承轴颈均远离所述齿轮横向地突出，由此所述轴承轴颈中的至少一个轴承轴颈至少在其轴向延伸的一部分上具有轴承轴颈直径，所述轴承轴颈直径介于相关联齿轮的齿根圆直径的90％到100％的范围内。根据本发明的齿轮泵其特征在于，齿宽b是所述纵向轴线的轴线距离的至少两倍大小，由此所述齿宽b是平行于所述纵向轴线的所述齿轮的延伸量。 [0007] 根据本发明的齿轮泵的一个实施方式在于，所述齿宽b至多对应于两倍轴线距离a加上所述齿轮的六倍齿高h。 [0008] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述齿宽b介于这样的范围内，即其下限对应于所述两倍轴线距离a，并且其上限对应于所述两倍轴线距离a加上所述齿轮的两倍齿高h。 [0009] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述齿宽b介于这样的范围内，即其下限对应于所述两倍轴线距离a加上所述齿轮的两倍齿高h，并且其上限对应于所述轴线之间的两倍距离a加上所述齿轮的四倍齿高h。 [0010] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述齿宽b对应于所述两倍轴线距离a加上所述齿轮的三倍齿高h。 [0011] 甚至根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，具有壁的过渡区域设置在抽吸侧，该壁在输送方向上观看时，是从圆形入口横截面通向位于上齿面上的泵入口，由此所述过渡区域具有沿泵送介质的输送方向的延伸量H，由此所述延伸量H被限定如下： [0012] [0014] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述最大开口角度α介于从20°到50°的范围内，优选地等于40°。 [0015] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述上齿面上的泵入口为矩形。 [0016] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述上齿面上的泵入口为正方形。 [0017] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述过渡区域中的壁在横跨中心轴线的所有切割平面中沿直线延伸。 [0018] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述过渡区域中的壁在横跨中心轴线的预定切割平面中沿直线分段地延伸。 [0019] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，所述过渡区域中的壁在横跨中心轴线的预定切割平面中连续分段地延伸和/或沿直线分段地延伸。 [0020] 根据本发明的齿轮泵的其它实施方式在于，在各个开口角度下在切割平面中延伸的切线包夹出±10°的最大角度。 [0022] 在下文中，仅仅通过附图的示例进一步说明了本发明。示出了： [0023] 图1是连同轴承轴颈的已知齿轮的立体图； [0024] 图2是横跨根据图1的布置的纵向轴线的横截面； [0025] 图3是根据本发明的齿轮泵的俯视图以及垂直于齿轮泵的纵向轴线的横截面图，以及 [0026] 图4是根据图3的下部横截面详细示出的入口与齿轮平面之间的过渡区域中的壁的另一实施方式。 具体实施方式[0027] 图1示出了用于齿轮泵的齿轮1，齿轮1具有齿20和轴承轴颈5和6，由此为简单起见，既未示出具有相应轴承轴颈的第二齿轮，也未示出齿轮泵的固定部件(如壳体、滑动轴承、驱动器等)。轴承轴颈5和6在其至少一部分轴向范围上具有轴承轴颈直径DL，轴承轴颈直径DL介于齿轮1的根圆直径DF的90％到100％的范围内。当然，还应用于图1未示出的第二齿轮的轴承轴颈。 [0028] 齿轮1的齿20具有齿端面22，其中仅面向轴承轴颈6的齿端面22在图1中可见，并且针对由于缺口效应所产生的应力衰减示出了应力优化的过渡17。应力优化的过渡17例如包括延伸到轴承轴颈6的表面的一个或多个切向会聚的半径。 [0029] 在图1所示的示例中，轴承轴颈直径DL与根圆直径DF大约一样大。 [0030] 图2示出了分别穿过齿轮1的齿槽以及穿过轴承轴颈5、6的或齿轮1的纵向轴线9的横截面。显而易见的是，轴承轴颈直径DL大致对应于根圆直径DF，使得基本上仅齿端面22在齿轮1的面对轴承轴颈6的表面上是暴露出来的。 [0031] 图3示出了位于抽吸侧的泵入口的俯视图(图3的上半部分)以及穿过垂直于纵向轴线9和10的齿轮泵的横截面(图3的下半部分)。 [0032] 在齿轮1和1'两者的横截面(图3的下半部分)中，接收齿轮1、1'和轴颈5、6(图1)的泵壳体2以及入口23是可见的。入口23可采取通向反应罐容器的管的形式，或者可以是示出例如锥形延伸的壁的反应罐容器本身。在图3中，在入口角度β下锥形延伸的这样的入口23'由虚线指出。泵入口的高度用H标记，高度H对应于从齿轮1、1'的齿正上方的平面(下文中被称为上齿面24)到入口23的下端的距离。该泵入口是分别属于齿轮泵或其壳体的过渡区域25，具有从入口23的圆形横截面到上齿面24的矩形横截面的壁26。在图3的下半部分所示的横截面中，过渡区域25的壁26进一步由位于齿面24上的点A和标记壁26的上端的点B表征。 [0033] 从根本上，在本发明的其它实施方式中可设想到，入口23的横截面不同于圆形横截面，和/或上齿面24的横截面不同于矩形横截面。 [0034] 过渡区域25连同壁26再次关于根据图3的实施方式从上齿面24的矩形横截面起(即，从点A起)示出了最大开口角度α，高度H取决于该最大开口角度α，由此如果开口角度α减小，则高度H增大。因此，开口角度α对应于位于中心轴线M与点A和点B的连线之间的角度。 [0035] 通过利用齿轮泵从反应罐泵送高粘度聚合物熔体，最重要的是，实现了尽可能低的入口压力损失(还命名为NPSH)。这在所述的过渡区域25或壁26在上齿面24与入口23的端部区域之间分别尽可能简单而规则地形成时得以实现。特别是，应该做出尽可能简单而规则的过渡，而无需从圆形反应罐横截面或圆形入口23分别到齿正上方(即上齿面24)的矩形横截面的其它过渡和边缘。 [0036] 如果上齿面24中的泵入口的横截面被尽可能选择为正方形的，优选地选择为正方形的，则从圆形反应罐横截面或圆形入口23分别到上齿面24上的矩形横截面的有利过渡的条件以最好的方式得到满足。 [0037] 明显的是，当齿宽b是轴线9和10的距离a的尺寸的至少两倍时，就实现了根据本发明的齿轮泵的第一实施方式，由此齿宽b是平行于轴线9和10的齿轮1、1'的延伸量。 [0038] 另一方面，在其它实施方式中，齿宽b受限于由轴线的距离a的两倍加上齿轮1、1'的齿高h的六倍得到的最大值。 [0039] 其它实施方式I、II和III针对齿宽b所处的范围根据以下规范而得到，即： [0040] 实施方式I： [0041] 2·a≤b≤2·a+2·h [0042] 实施方式II： [0043] 2·a+2h≤b≤2·a+4·h [0044] 实施方式III： [0045] b＝2·a+3·h [0046] 实施方式III示出在图3中，由此如果其角部对准入口23的内径DE则上齿面24的入口横截面恰好对应于正方形。 [0047] 现在，如果如本发明的另一实施方式提出的，最大开口角度α被选择在从20°到50°的范围内，特别是等于40°，则过渡区域的高度H作为最大开口角度α和齿宽b的函数减少，函数如下： [0048] [0049] 这意味着，对于恒定的最大开口角度α，过渡区域的高度H与齿宽b成正比。对于根据前述关于高度H的解释的本发明的实施方式，不仅获得了极低的插入压力损失(NPSH)，而且也获得较短的过渡区域25，由此由齿轮泵和反应罐容器组成的整个组件的构建高度被优化为最小的。 [0050] 根据下面的图3，显而易见的是，如根据本发明的实施方式提供的，在点A和点B之间存在直线连接。在过渡区域25中的壁26的该直线路线的变型中，在本发明的其它实施方式中可设想到，点A和点B两者的位置与连接点(起点和终点)保持相同，而这些点A和点B之间的路线可在一定程度上自由决定。例如，在其它实施方式中，设置：在点A和点B之间的壁26的路线仅发生在直线分段。图4示出一个可能的实施方式，其中点A和点B之间的连接再次由开口角度α限定，但壁26的实际路线经过点C，点C位于点A和点B之间。壁26的实际路线在点A处与点A和点B之间的连接线偏离角度δ，并且在点B处与点B和点A之间的连接线偏离角度γ。这形成了经过点C的壁26的分段的直线路线。 [0051] 角度γ和角度δ两者可位于±10°的角度范围内，优选地位于±5°的角度范围内，由此角度γ和角度δ两者没有必要大小相等。相反，角度γ和角度δ的独立的值被选择成使得点C位于适合的位置处。 [0052] 然而，原则上，点A和点B之间的连接连同壁26没有必要沿直线延伸。相反还可设想到点A和点B之间的连续曲线或与分段直线段组合的分段连续曲线，由此曲线任意点处的切线应同样满足关于切线与直的连接线(在点A和点B之间)之间的角度大小γ和δ的前述标准。 [0053] 例如，造成与点A和点B之间的直线连接偏离的可能原因是用于入口23的液体温度控制的加热孔30(图4)。 [0054] 如根据图3的上部显而易见的，角度α在示出的切割平面(图3，下部)中以及在垂直于相同实施方式的该切割平面的切割平面中最大。如果关注偏离所述切割平面(图3的上部所示的切割平面，以及垂直于该切割平面延伸的切割平面)的切割平面，则开口角度α在这样的偏离切割平面较小。如果切割平面穿过点D，则开口角度α等于零。为此，开口角度α总是涉及最大角度，这在特定实施方式中发生在图3所示的切割平面中或垂直于该切割平面的切割平面中。 |
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