Zahnradpumpen gibt es in zwei Grundbauarten: Bei der Außenzahnradpumpe laufen zwei außenverzahnte Zahnräder nebeneinander, bei der Innenzahnradpumpe läuft ein kleines Ritzel innerhalb eines innenverzahnten Hohlrads. Beide sind Verdrängerpumpen und fördern pro Umdrehung ein definiertes Volumen. Sie unterscheiden sich aber im Aufbau, in der Laufruhe und darin, wie viele Bauteile verschleißen können.
In diesem Beitrag sehen Sie an zwei Schnittgrafiken, wie beide Bauarten fördern, wo ihre Stärken liegen und welche Fragen bei der Auswahl wirklich entscheiden. Linn-Pumpen fertigt selbst Außenzahnradpumpen, deshalb erklären wir am Ende auch, wie unser Programm aufgebaut ist.
So funktioniert eine Außenzahnradpumpe
In einem eng tolerierten Gehäuse greifen zwei gleich große Zahnräder ineinander. Das Antriebszahnrad sitzt auf der Antriebswelle, das zweite Zahnrad wird von ihm mitgenommen und dreht gegenläufig. Wo die Zähne auf der Saugseite auseinanderlaufen, vergrößern sich die Zahnlücken. Das Medium strömt nach und füllt sie.
Anschließend wird das Medium in den Zahnlücken außen an der Gehäusewand entlang zur Druckseite transportiert. Ein häufiges Missverständnis ist, dass es durch die Mitte zwischen den Zahnrädern gefördert wird. Dort greifen die Zähne ineinander und dichten Druck- und Saugseite gegeneinander ab. Auf der Druckseite laufen die Zähne wieder zusammen und verdrängen das Medium in die Druckleitung.
Weil pro Umdrehung ein festes Volumen gefördert wird, hängt der Volumenstrom nahezu proportional von der Drehzahl ab und nur wenig vom Gegendruck. Wie gut die Pumpe abdichtet, bestimmen die Spalte zwischen Zahnköpfen, Gehäuse und Seitenflächen. Bei dünnflüssigen Medien und hohem Druck fließt über diese Spalte ein kleiner Teil zurück, bei viskosen Medien dichten sie besser. Der Aufbau kommt mit wenigen Bauteilen aus. Das macht die Außenzahnradpumpe robust und gut instand zu halten.
So funktioniert eine Innenzahnradpumpe
Bei der Innenzahnradpumpe läuft ein außenverzahntes Ritzel exzentrisch in einem innenverzahnten Hohlrad. Beide drehen in dieselbe Richtung. Auf einer Seite greifen die Zähne ineinander, gegenüber liegt ein feststehendes, sichelförmiges Trennstück. Wo die Zähne auseinanderlaufen, füllen sich die Lücken auf der Saugseite. Das Medium wird in den Zahnlücken von Ritzel und Hohlrad an der Sichel vorbei transportiert und dort verdrängt, wo die Zähne wieder ineinandergreifen.
Weil sich die Zähne über einen längeren Weg berühren, läuft die Innenzahnradpumpe in der Regel ruhiger und mit geringerer Pulsation. Sie baut kompakt, hat mit Hohlrad und Sichel aber mehr Bauteile, die gefertigt und bei Verschleiß ersetzt werden müssen.
Die Unterschiede im Überblick
| Merkmal | Außenzahnradpumpe | Innenzahnradpumpe |
|---|---|---|
| Aufbau | Zwei außenverzahnte Zahnräder nebeneinander, gegenläufig | Ritzel im Hohlrad, gleichsinnig, mit Sichel |
| Laufruhe und Pulsation | Etwas höhere Pulsation, abhängig von Zähnezahl und Verzahnung | In der Regel ruhiger und pulsationsärmer |
| Bauteile | Wenige Teile, einfacher Aufbau | Mehr Teile, zusätzlich Hohlrad und Sichel |
| Instandhaltung | Zahnräder, Lager und Dichtung gut zugänglich | Aufwendiger, Sichel ist zusätzliches Verschleißteil |
| Bauraum | Etwas breiter, da die Zahnräder nebeneinander liegen | Kompakt und rund |
Beide Bauarten sind selbstansaugend, fördern gegen Druck und eignen sich für viskose Medien. Welche Bauart sinnvoll ist, entscheidet sich deshalb selten am Prinzip allein, sondern an den Betriebsdaten.
Welche Bauart passt zu Ihrer Anwendung?
Am Anfang steht immer das Medium. Viskosität und Temperatur bestimmen, welche Drehzahl zulässig ist, welche Baugröße nötig wird und wie viel Motorleistung die Pumpe braucht. Je zäher das Medium, desto langsamer muss die Pumpe laufen, damit sich die Zahnlücken auf der Saugseite noch vollständig füllen. Ob das Medium schmiert oder korrosiv ist, entscheidet über die Werkstoffe von Gehäuse und Zahnrädern.
Danach kommen Volumenstrom und Druck. Beide gehören zum Betriebspunkt und werden zusammen betrachtet, nicht als getrennte Höchstwerte. Weil Zahnradpumpen Verdrängerpumpen sind, braucht jede Anlage außerdem eine Druckbegrenzung, damit bei geschlossener Druckleitung kein unzulässiger Druck entsteht.
Laufruhe, Pulsation und Bauraum sind die Punkte, an denen eine Innenzahnradpumpe im Vorteil sein kann, etwa in geräuschsensiblen Umgebungen. Wo ein einfacher, robuster Aufbau, gute Ersatzteilversorgung und eine unkomplizierte Instandhaltung zählen, ist die Außenzahnradpumpe meist die naheliegende Wahl. In Schmierkreisläufen, bei Wärmeträgerölen, beim Umfüllen und in vielen Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau ist das der Normalfall.
Außenzahnradpumpen von Linn-Pumpen
Linn-Pumpen fertigt in Schalksmühle Außenzahnradpumpen als Baukastensystem. Die Pumpengrundlage gibt es in Grauguss (F), in Edelstahl 1.4571 (E/F) und in Edelstahl mit Zahnrädern aus PEEK (E/F-PEEK). Innerhalb der jeweiligen Grundlage entsteht die passende Ausführung aus Baugröße, Bau- und Motorform und Ausstattung, zum Beispiel ohne Motor mit freiem Wellenende, als Motorpumpe oder mit Magnetkupplung. Die Ausführung mit Magnetkupplung arbeitet ohne dynamische Wellendichtung, der Pumpenraum ist nach außen hermetisch geschlossen.
Das Programm deckt Volumenströme bis 124 l/min bei 1.450 min-1 ab. Standardmäßig legen wir unsere Zahnradpumpen für Viskositäten von 1,4 bis ca. 20.000 mm²/s aus, je nach Ausführung für Medientemperaturen von etwa -40 °C bis +200 °C. Bei den Guss-Ausführungen lässt sich ein Überströmventil direkt integrieren.
Häufige Fragen
Sind Zahnradpumpen selbstansaugend?
Ja, Innen- und Außenzahnradpumpen sind konstruktionsbedingt selbstansaugend. Die erreichbare Ansaughöhe hängt aber von Medium, Viskosität, Temperatur und Saugleitung ab. Bei Ölen und hochviskosen Medien sinkt sie. Eine kurze, ausreichend dimensionierte und dichte Saugleitung ist entscheidend.
Welche Bauart ist für hochviskose Medien besser?
Beide Bauarten können hochviskose Medien fördern. Entscheidend sind Baugröße und Drehzahl: Mit steigender Viskosität muss die Drehzahl sinken, damit sich die Zahnlücken vollständig füllen. Für sehr zähe Medien kommen deshalb langsam laufende Antriebe infrage, etwa ein Getriebemotor.
Wann ist eine Innenzahnradpumpe die bessere Wahl?
Wenn besonders geringe Pulsation, ein leiser Lauf oder ein sehr kompakter Bauraum im Vordergrund stehen. Dafür nehmen Sie mehr Bauteile und einen höheren Aufwand bei der Instandhaltung in Kauf.
Braucht eine Zahnradpumpe ein Druckbegrenzungsventil?
Ja. Eine Zahnradpumpe fördert auch gegen eine geschlossene Druckleitung weiter, der Druck steigt dann bis zum Schaden an Pumpe oder Anlage. Ein Druckbegrenzungsventil in der Anlage oder ein Überströmventil an der Pumpe schützt davor.
Fazit
Außen- und Innenzahnradpumpe arbeiten nach demselben Verdrängerprinzip. Die Außenzahnradpumpe punktet mit einfachem, robustem Aufbau und guter Instandhaltung, die Innenzahnradpumpe mit Laufruhe und kompakter Bauweise. Welche Pumpe passt, ergibt sich aus Medium, Viskosität, Temperatur, Druck und Volumenstrom. Schicken Sie uns diese Betriebsdaten, wir legen die passende Zahnradpumpe für Ihre Anwendung aus.
