Wie funktioniert eine Zahnradpumpe?

Zahnräder wurden bereits von den Assyrern und im alten Ägypten genutzt. Erst im 9. Jahrhundert gelangte diese Technologie nach Europa, wo sie sich rasch verbreitete, zur Pumpennutzung erweitert wurden und schließlich zur Förderung von Flüssigkeiten dienten. In unserem Fall fördern wir heißen Schmelzklebstoff mittels dieser Technik.

Der Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass ein zweites Fördersystem, die Kolbenpumpe ebenso häufig in der Fördertechnik für Heißkleber eingesetzt wird. Doch dazu berichten wir in einem anderen Blogbeitrag.

Die Grundlagen der Zahnradpumpe

Eine Zahnradpumpe besteht aus zwei Zahnrädern, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Diese Zahnräder drehen sich gegenläufig und erfassen dabei die Flüssigkeit, die zwischen ihnen eingeschlossen wird. Durch die Rotation der Zahnräder wird die Flüssigkeit transportiert und anschließend über einen Verteiler zu einem Schlauch oder einer anderen Anwendung weitergeleitet. Dieser Prozess ermöglicht eine kontinuierliche Förderung eines konstanten Volumens pro Zeiteinheit.

Die Menge der geförderten Flüssigkeit hängt von zwei Hauptfaktoren ab: der Baugröße der Pumpe und der Drehzahl des Motors, der die Zahnräder antreibt. Mit Hilfe eines Frequenzumformers kann die Drehzahl des Motors präzise gesteuert werden, was wiederum die Fördermenge reguliert. Da oft weniger Flüssigkeit entnommen wird, als die Pumpe fördern kann, ist eine Zahnradpumpe in der Regel mit einem Bypass ausgestattet, der den überschüssigen Klebstoff zurück in den Tank leitet.

Der erzeugte Druck in einer Zahnradpumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter das Spiel der Zahnräder im Gehäuse und die Viskosität des Fördermediums. Für die meisten Anwendungen ist es notwendig, den Druck zu reduzieren, typischerweise auf Werte zwischen 10 und 60 bar. Dies wird durch verschiedene Methoden erreicht.

Druckreduzierung bei Zahnradpumpen

Bypass mit Druckfeder: Eine gängige Methode zur Druckreduzierung ist der Einsatz eines Bypasses mit einer Druckfeder. Hierbei wird der Druck, den die Zahnradpumpe erzeugt, gegen einen Kolben gedrückt, der von einer Feder gegen einen Sitz gehalten wird. Durch Anpassen der Vorspannung der Feder über eine Schraube kann der Klebstoffdruck reguliert werden. Höhere Vorspannung führt zu höherem Druck und umgekehrt. Dies ermöglicht die kundenspezifische Einstellung des optimalen Klebstoffdrucks.

Pneumatischer Bypass: Für spezielle Anwendungen steht als Option ein Bypass zur Verfügung, bei dem die Feder durch einen Pneumatikzylinder und einen pneumatischen Druckregler ersetzt wird. Mit dieser Methode kann der Förderdruck sogar während des Auftrags angepasst werden, was in bestimmten Anwendungen, wie der Vergusstechnik, von Vorteil ist.

Vor- und Nachteile von Zahnradpumpen bei Schmelzgeräten

Zahnradpumpen bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie in vielen Anwendungen attraktiv machen:

  • Konstante Fördermenge: Dies ist besonders vorteilhaft beim Auftragen von Klebstoffen, insbesondere im Sprühverfahren.
  • Regelbare Fördermenge: Die Drehzahlregelung ermöglicht die Anpassung der Fördermenge, was bei geringen Klebstoffmengen von Nutzen ist.
  • Geringe Druckschwankungen: Der Druck bleibt stabil, was die Qualität der Applikation verbessert.
  • Hohe Temperaturen möglich: Aufgrund weniger Dichtungen können höhere Temperaturen verarbeitet werden, was bei der Verwendung von Polyamiden von Vorteil ist.
  • Hohe Viskosität: Zahnradpumpen können Flüssigkeiten mit einer hohen Viskosität von bis zu 70.000 mPas fördern.
  • Einfache Stromversorgung: In einigen Anwendungen, wie dem Raupenauftrag, ist nur ein Stromanschluss erforderlich.

Allerdings gibt es auch einige Nachteile:

  • Umwälzen von überschüssigem Klebstoff: Ein Teil des Klebstoffs wird über den Bypass unnötig zurückgeführt.
  • Anpassung an wechselnde Bedarfsmengen: Das System kann sich nicht automatisch an sich ändernde Anforderungen anpassen.

Die neuste Generation der HB 4000 connect fördert den Schmelzklebstoff ebenfalls mittels Zahnradpumpentechnik, hat aber keinen Bypass mehr. Sie verfügt über ein druckgesteuertes System für einen exakten und gleichmäßigen Klebstoffauftrag. Gemeinsam mit unserem Entwicklungspartner ist somit ein Alleinstellungsmerkmal in dieser Geräteklasse gelungen.

Heike Lau

Ein Kommentar

  • Sehr beeindruckend wie die Zahnradpumpe funktioniert. Die Welt der Fördertechnik ist vielfältig und beeindruckend. Es ist immer aufregend was Neues zu entdecken und sein Wissen zu erweitern. Ein sehr spannender Beitrag und voller interessanter Details und Innovationen.

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