Aufbau von Zahnradpumpen
Zahnradpumpen gehören zu den Pumpen, die technisch einfach umzusetzen sind. Dem Grundprinzip folgend bestehen diese Pumpen aus drei Bauteilen:
- Pumpengehäuse
- Antriebszahnrad
- mit dem angetriebenen Zahnrad verzahntes Zahnrad
- gegebenenfalls einer Sichel (oft in Gehäuse integriert)
Funktionsweise von Zahnradpumpen
Zahnradpumpen arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip. Daher gehören sie auch zu den Verdrängerpumpen. Dabei wird die Flüssigkeit auf einer Seite angesaugt und auf der Austrittseite mit linearem Druck weiter gefördert. Insgesamt haben sich verschiedene Bauarten aus der einfachen Zahnradpumpe herausgebildet:
- Außenzahnradpumpen
- Innenzahnradpumpen (auch Sichelpumpe)
- Innenzahnringpumpen (auch Rotor- oder Eaton-Pumpe)
- Schraubenpumpen (auch Schraubenverdichter)
Funktion von Außenzahnradpumpe und Schraubenverdichter
Bei der Außenzahnradpumpe laufen zwei nebeneinander liegende Zahnräder mit außen liegender Verzahnung, wodurch beide Zahnräder gegenseitig aufeinander zu laufen. An den gegenüberliegenden Seiten laufen die Zahnräder in einem entsprechend abgerundeten Gehäuse. Dadurch entspricht das Gehäuse einem Rechteck mit zwei gegenüberliegen, abgerundeten Seiten. An den geraden Seiten befinden sich ebenfalls gegenüber Zulauf und Ablauf.
Werden die Zahnräder angetrieben, entsteht ein Unterdruck, wodurch die Flüssigkeit angesaugt wird. Dann wird die Flüssigkeit zwischen Gehäuse und Zahnrädern gefördert. Bei diesem Prinzip füllen sich die beiden Zahnräder gegenseitig mit Flüssigkeit auf, wodurch eine gleichmäßige pulsationsfreie Pumpenförderung gewährleistet wird. Jedoch entstehen zwischen den Zahnradspitzen und der Gehäusewand Leckströme, die von Faktoren wie Bauausführung (Präzision), Temperatur, Dichte der Flüssigkeit usw. abhängen.
Die Schraubenpumpe funktioniert in der Draufsicht nach dem selben Prinzip, nur dass die Zahnräder gegen Schrauben mit einer Gewindesteigung ausgestattet sind, die ebenfalls zahnradartig gegeneinander laufen. Diese Bauform gestattet noch höhere Arbeitsdrücke als die gewöhnliche Außenzahnradpumpe, weshalb sie auch Schraubenverdichter genannt wird.
Innenzahnrad- und Innenzahnringpumpe
Beide Pumpenarten arbeiten auf den ersten Blick ähnlich- Um ein kleines Zahnrad läuft ein größeres Zahnrad oder eben ein Zahnring exzentrisch. Bei der Zahnringpumpe läuft der Ring rund, das deutlich kleinere Innenzahnrad greift nur an einer Stelle in das Innenzahnrad des Rings, sodass darüber (bzw. auf der gegenüberliegenden Seite der Kraftübertragung) ein Hohlraum entsteht, durch den die Flüssigkeit gefördert wird.
Bei der Innenzahnradpumpe befindet sich zwischen dem kleineren Außen und dem großen Innenzahnrad eine Sichel (auch hier laufen die Zahnräder exzentrisch), die beiden Zahnräder fördern die Flüssigkeit in den Zahnlücken. Bei der Innenzahnringpumpe hat das kleine Zahnrad einen Zahn mehr, bei der Innenzahnradpumpe können es deutlich mehr Zähne am kleinen Zahnrad sein.
Anwendungen für Zahnradpumpen
Typische Anwendungen sind als Ölpumpe (Auto), Kraftstoffpumpe (Auto) oder hydraulische Kraftwandler in zahlreichen handwerklichen und industriellen Anwendungen. Der Schraubenverdichter wird zusätzlich dort eingesetzt, wo Flüssigkeiten mit hohen Temperaturen gefördert werden müssen. Aufgrund der robusten Bauweise eignen sich Zahnradpumpen aber auch zum Fördern von sehr zähen Flüssigkeiten. Die mittleren Arbeitsdrücke von Zahnradpumpen können bis zu 400 bar betragen.
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