专利名称：纺丝泵的制作方法
技术领域：
本发明有关一种根据权利要求1的前序部分所述的输送一种聚合物熔体的纺丝泵。
在纺丝合成长丝时，要将一种聚合物熔体经一纺丝泵输送至一喷丝嘴并将其挤出。从比如EP 0636190中已知有这样一种纺丝泵。其中用输送装置将聚合物熔体从一入口通道送至一个或多个排出通道。该输送装置则由一个配置于泵壳体之外的驱动装置所驱动。为进行传输则提供有一根驱动轴，该驱动轴被支承于泵壳体的一轴承孔中且具有一置于外部的端部用于联接驱动装置。为此则要求将驱动轴和泵壳体间所形成的间隙进行密封，因此要注意的是聚合物溶液具有超过200℃的温度。为保证熔体具有一均匀的温度和粘度，因此要加热泵壳体。这样的高要求若采用普通的密封是不能够满足的。
在由EP 01890670中所已知的泵中则建议通过一根输送螺纹来实现密封。为此在驱动轴的一段上引入一螺旋形螺纹槽。该驱动轴的螺纹段由一法兰连接在泵壳体上的轴套所引导。在这种密封方式中，通过驱动轴的转动在密封间隙中产生一种输送作用，该作用将聚合物熔体返回至泵内腔。由于驱动装置转速较低最高只不过为100转／分，因此在纺丝泵中驱动轴上只能达到很小的圆周速度，该速度只能产生很小的输送作用，因此不能对间隙形成足够的密封。
在EP 0602357中描述了一种泵，其中将输送螺纹引入一轴套中，通过该轴套来引导驱动轴。轴套被放入一壳体盖中。为此，密封作用同样也取决于驱动轴的圆周速度。就这一点而言，这种密封方式对小转速是不适合的。为对轴套调温，在壳体盖中加入一通道系统，该系统由一冷却介质所流经。然而这种配置形式的缺点是要求在泵壳体内部装有附加的调温设备以及由此所产生的高额冷却液耗费。
因此，本发明的任务是实施一种用于输送一种上文所述类型的聚合物熔体的纺丝泵，它具有一种轴密封，该密封在工作范围内均匀作用且尤其不受驱动装置转速的影响。
本发明的另一目的是提供一种密封系统，它不要求通过分开输入的冷却介质提供冷却。
这一任务根据本发明是通过一种具有权利要求1所述特征的纺丝泵来解决的。
本发明的特点是具有一种自密封效应。为此要将被输送介质作为密封材料放入密封间隙之中。为此，本发明基于这样的一种认识聚合物熔体随温度的降低而变得越来越粘稠且自一定的温度起硬化。因此可通过对密封间隙中的聚合物熔体进行调温来影响该密封间隙中聚合物熔体的流变特征并来迎合密封性要求。为对密封间隙中聚合物熔体进行调温，可通过一个冷却体的一根冷却套来引导驱动轴。冷却体为此与在轴承孔的轴向延长之上的冷却套一起同泵壳体成气密连接。在驱动轴和冷却套之间形成有一狭间隙。为调节聚合物熔体的温度，则可通过一种冷却介质、优选地通过一冷却空气来冷却冷却套的外表面。聚合物熔体因此至少在间隙的一局部区段中硬化或凝固，且因此导致密封。本发明的另一优点在于对聚合物熔体的调温是在被加热的泵壳体外部进行的。就这一点而言，熔体的调温对泵壳体内部并不产生实质性的影响。因此，凝固的或者高粘度的聚合物并不导致驱动轴有实质性的摩擦损耗。
已经表明，与驱动轴直径相比，在当冷却套长度为驱动轴直径的至少一倍时，则可获得一种足够的硬化用于对间隙的密封。优选地，将冷却套做成其最短长度为驱动轴直径的1．5倍。
通过如权利要求3所述的本发明的特别优选的发展形式，可极大地提高冷却套的冷却效果。为此可将冷却筋条轴向或径向排列、传热性地安置在冷却套上。
在垂直配置的驱动轴方面，如权利要求4所述的本发明的发展形式具有特别的优点，它可接收从冷却套端部出来的聚合物件。为此径向环绕的冷却筋条在其边缘具有一凸缘，这样可保证能可靠地接收从密封间隙出来的聚合物件。原则上，这种设计形式对水平配置的驱动轴来说也是可以实施的。
为影响从冷却套输出的热量，在本发明的一特别优越的发展形式中将冷却筋条可调节地形成在冷却套的圆周上。这样可使冷却套轴向上的各局部区域得到不同的冷却。
如权利要求6所述的本发明的特别优选的实施例可以进一步地强化冷却效果。为此在冷却套之外驱动轴的圆周上配置有至少一根冷却筋条，该筋条以驱动轴的转速旋转，这样来产生一种空气涡流。这种空气涡流导致在冷却套表面上的一种强化热交换，这样可快速地将驱动轴和冷却套之间的密封间隙中的热量导出。
为增强密封作用，根据本发明的一优选发展形式提供有一输送螺纹，该螺纹在驱动轴转动时将聚合物熔体返回到泵内腔中。
该输送螺纹为此至少被做在冷却套中的一局部段上或做在驱动轴的表面上。该局部段为此优选地位于尚未存在有实质性的聚合物硬化的区域中，这样可只将液体聚合物返回到泵内腔。然而也可以在整个的冷却套长度上安排一输送螺纹。
如权利要求9所述的本发明的尤其优越的发展形式其特征是具有一种降低的压力，该压力作用在驱动轴和冷却套之间的密封间隙中。为此该密封间隙在冷却套之前或在冷却套起始处经一种比如减压通道的结合方式与输入通道相连接。
纺丝泵的输送装置可设计成活塞、叶片、叶轮或其它类似部件。特别优越的是将输送装置设计成齿轮。这种类型的泵其最突出的优点是具有一种均匀的体积流量。
除将聚合物熔体输送外，为将它均匀分配到多个排出通道上，根据权利要求11的本发明的结构形式则特别具有优点。
本发明其它的具有优点的发展形式则在从属权利要求中加以规定。
以下参考附图进一步说明本发明的几个实施例。附图中
图1示出根据本发明的纺丝泵的一第一实施例，图2和3示出根据本发明的纺丝泵的另一实施例，图4示出纺丝泵的另一实施例的局部。
图1示出根据本发明的一纺丝泵的一第一实施例。该纺丝泵由一多部件连接而成的泵壳体1组成。在该泵壳体1中安置有输送装置(图中未示出)。该输送装置与一入口通道6和一排出通道7相连接。由此则通过输送装置的运动将一经入口通道6输入的聚合物熔体在压力作用下输送进排出通道7。输送装置因此可被设计成齿轮、活塞、叶轮或其它已有的装置形式。为使输送装置运动则使用一驱动轴3。该驱动轴3具有一位于外部的驱动端部，它经一连接键槽8与一图中未示出的驱动装置相连接。在泵壳体1中，驱动轴被支承在轴承孔5中。在泵壳体1之外，驱动轴3穿进一冷却体4中，该冷却体4为此则具有一冷却套10，它围绕着泵壳体1外部的驱动轴3与之有一狭的间隙9。冷却体4经一法兰12通过比如螺钉连接与泵壳体1成固定连接。冷却体4具有多个冷却筋条11．1、11．2、11．3和11．4，它们传热性地被放置在冷却套10的圆周上。冷却筋条11径向环绕地形成在冷却套10上。冷却筋条11．1和11．2被刚性地配置在冷却套10上。冷却筋条11．3和11．4与此相反轴向可移动地配置在冷却套10上，这样可实现一种用于控制冷却程度的冷却套的均匀区域的分布。
图1示出的纺丝泵中冷却筋条11在冷却套上的配置形成的形式是示例性的。因此可将所有的冷却筋条固定配置在冷却套上。同样也可以将提供在驱动轴3的伸出一侧的冷却套端部处的冷却筋条11．1和11．2做成可移动的，而将冷却筋条11．3和11．4做成固定的。同样还可以将所有的冷却筋条都可调地形成在冷却套上。
在图1所示的纺丝泵中，驱动轴3与输送装置、且由此经间隙与泵的输送室相连接。工作时，经入口通道6被输入纺丝泵的聚合物熔体在压力作用下被输送到一个或多个喷丝嘴。工作压力优选地位于50～500bar之间。在高压作用之下，液态的聚合物熔体到达驱动轴3和轴承孔5之间所形成的轴承间隙中。聚合物溶液一直到达轴承孔5的端部并进入冷却套10和驱动轴3间的间隙9。冷却体4经法兰12如下地与泵壳体1相连使得在法兰12和泵壳体1之间的分界缝中不能够出现任何的熔体。
由于泵壳体1被调温用于均匀导入熔体，因此聚合物熔体在轴承孔端部近似具有工作温度。在聚合物熔体进入间隙9时，冷却介质也进入，这样熔体的粘稠度随着改变直至熔体凝固为止。凝固的或高粘度的熔体在到达冷却套10端部时在密封间隙9中导致形成一种密封填料，它阻碍或者减少冷却套10端部处的熔体排出。冷却套10的表面以及冷却筋条11的表面为环境空气所包围且因此通过对流来排出热量。为提高冷却效果，也可通过一种用冷却介质强化流过的方法、比如通过鼓风的方法来提高冷却套10和冷却筋条11的表面。
根据本发明的纺丝泵的结构形式还具有如下特殊的优点冷却体4并不影响泵壳体1的热绝缘。因此则可以将泵壳体这样地放入比如一加热箱中，使得冷却体和驱动轴仍位于该加热箱的外部。
在图2和图3中示出了根据本发明的纺丝泵的另一实施例。其中图2示出该纺丝泵的一剖视图，而图3则为该纺丝泵的一顶视图。以下的叙述因此适用于图2和图3两者。因此对具有相同功能的零件则给予相同的参考数字。
纺丝泵在这种情况下被实施为分配泵。分配泵的输送装置2各自被实施为一齿轮组。为此一主齿轮13与驱动轴3相连接。该主齿轮13与三个行星齿轮14、15和16相啮合。行星齿轮14、15和16则各自相隔120°地配置在圆周上。行星齿轮14、15和16在枢轴17、18和19上可自由转动。为此则给出有三个齿轮对，各具有主齿轮13和行星齿轮14、15和16中的一个。每个这样的齿轮对形成一子泵。
在图2所示的纺丝泵中则有关一种六重泵。通过该共同的驱动轴3则还要驱动一第二组齿轮，该齿轮组同样由主齿轮和行星齿轮组成。为清晰起见，可看到图中两齿轮组的相应齿轮均被支承于同一轴上。为接收齿轮组，纺丝泵的泵壳体由多块拼接而成的板所形成。由此，两齿轮组由壳体板20和21所导引。壳体板20和21具有切槽，在其中各放置主齿轮和行星齿轮。两齿轮组由中间板22所相互隔开。齿轮组在其各自另外的端面上为盖板23和24所封闭。
驱动轴3被支承于盖板24和盖板23之中。盖板23因此为一轴承孔5所穿透，这样驱动轴3则具有一位于外部的驱动端部。该驱动端部具有一连接一驱动装置的连接键槽。在纺丝泵的驱动端，在盖板23上用法兰连接有一冷却体4。该冷却体4具有一冷却套10，它为驱动轴3所穿过。为将冷却体4固定到盖板23上，采用了一个法兰12。在驱动轴3和冷却套10之间形成有一间隙9。该间隙9在冷却体4的靠近泵一侧上经一做在冷却套内部的输送螺纹25所扩大。该输送螺纹为此具有一螺旋形回转的槽。
在冷却套10的自由端，在冷却套10的圆周上配置有一冷却筋条。该冷却筋条11轮圈形地环绕住冷却套10的圆周。在冷却套的自由端，一朝着驱动侧伸出的凸缘28回转形地与冷却筋条11相连接。这样，冷却筋条11便同时承担一种收集容器的功能，该收集器如图2对一种垂直驱动装置应用所示的那样接收出来的熔体颗粒。
盖板23中的轴承孔5在盖板23的驱动侧上扩展有一环形室26。该环形室26经一减压通道27与泵入口相连。
与纺丝泵驱动侧相对地在盖板24中则配置有一中央入口室29。从该中央入口室29有多个入口通道6导至各齿轮对。每一齿轮对各自与一配置在盖板24中的排出通道7相连。
在图2和图3中所示的纺丝泵中，驱动轴3和冷却体4之间的密封是通过侵入到间隙中的聚合物熔体的硬化来实现的。该功能已在根据图1的实施例中加以叙述，因此此处可参考前面的叙述。与图1所示的纺丝泵的实施例相对，图2所示的纺丝泵则在冷却套10中具有一输送螺纹25。该输送螺纹由位于该冷却套10内部的一螺旋形上升槽所形成。由此，输送螺纹的螺距这样地来设计当驱动轴3转动时，侵入间隙9中的熔体被反输回到泵内腔。该输送螺纹25为此仅在冷却套10的一局部段上被配置。在冷却套10的自由端，在该端部上凝固的或高粘度的聚合物熔体被形成为密封填料，则不发生回输现象，侵入到密封间隙9中的聚合物熔体因此部分地被返回直至轴承孔。在法兰12和盖板23之间的分界缝中，轴承孔5经一环形室26被加以扩展。该环形室26接收被回输的聚合物熔体并将该熔体经减压通道27导至泵入口。通过这种结构形式，在间隙9中便形成一降低的压力，它与输送螺纹一起导致对冷却体密封作用的实质性提高。
图4示出另一实施例，其中纺丝泵的驱动侧在图4中被局部示出，且它可与图1或图2中所示的一纺丝泵相结合。
冷却体4被构造成与图2所示的冷却体一样。就这点而言可参考对图2的描述。冷却体4在此处却没有冷却筋条做在冷却套10的圆周上。在冷却套10的端部，一冷却筋条30则被配置在冷却套10之外的驱动轴3的圆周上。该冷却筋条30与驱动轴3刚性固定，这样冷却筋条30以驱动轴3的转速旋转。冷却筋条30优选地设计成扇形形状，以便在驱动轴3旋转时产生一空气涡流或一空气涌流。该空气涌流导致改善冷却体4、尤其是冷却套10和环境空气间的热交换。冷却筋条30比如也可被设计成一风扇轮或者一叶轮的形式。为此可在冷却体的方向上产生所要求的空气涌流。
在所述的实施例中，冷却体的结构形式以及它连接在泵壳体上的方式是示例性的。为此也可将泵壳体和冷却体加工成一件。同样也可将冷却体做成带有或不带有冷却筋条。冷却筋条可做成扇形的或者也可做在轴向上。
附图标记表1 泵壳体2 输送装置3 驱动轴4 冷却体5 轴承孔6 入口通道7 排出通道8 连接键槽9 间隙10 冷却套11 冷却筋条12 法兰13 主齿轮14 行星齿轮15 行星齿轮16 行星齿轮17 枢轴18 枢轴19 枢轴20 壳体板21 壳体板22 中间板23 盖板24 盖板25 输送螺纹26 环形室27 减压通道28 凸缘29 入口室30 冷却筋条
权利要求
1．一种用于输送一种液体聚合物熔体的纺丝泵，它具有多个输送装置(2)，它们被装入一多件式的泵壳体(1)中并在泵壳体(1)中将聚合物熔体从一入口通道(6)输送进一排出通道(7)，还具有一驱动输送装置(2)的驱动轴(3)，该驱动轴(3)穿进泵壳体(1)的一轴承孔(5)中并具有一用于连接一驱动装置的、位于壳体外部的端部，其特征在于在轴承孔(5)的轴向延长上一冷却体(4)气密地与该泵壳体(1)相连接，冷却体(4)具有一个环绕驱动轴(3)而与之有一狭间隙(9)的冷却套(10)，且冷却套(10)的外表面是可被冷却的。
2．如权利要求1所述的纺丝泵，其特征在于冷却套(10)具有一个长度，该长度至少为驱动轴(3)的直径的一倍，优选地至少为驱动轴(3)的直径的1．5倍。
3．如权利要求1或2所述的纺丝泵，其特征在于一冷却筋条(11)或多根冷却筋条(11)在冷却套(10)的圆周上传热性地与冷却套(10)相连接。
4．如权利要求3所述的纺丝泵，其特征在于冷却筋条(11)的一个径向回转地被配置在冷却套(10)的自由端上，且在圆周上的冷却筋条(11)具有一朝向冷却套(10)自由端向外凸出的凸缘(28)。
5．如权利要求3或4所述的纺丝泵，其特征在于冷却套(10)圆周上的冷却筋条(11)的至少一根被做成是轴向可调的。
6．如上述权利要求之一所述的纺丝泵，其特征在于一冷却筋条(30)或多根冷却筋条被配置在位于冷却套(10)之外驱动轴(3)的圆周上。
7．如上述权利要求之一所述的纺丝泵，其特征在于驱动轴(3)和冷却套(10)之间的间隙(9)通过一输送螺纹(25)的一螺旋形上升的槽得以扩大，该输送螺纹(25)在当驱动轴(3)转动时将间隙(9)中的聚合物熔体朝输送装置(2)的方向输送。
8．如权利要求7所述的纺丝泵，其特征在于输送螺纹(25)至少沿着一局部区段被做在冷却套(10)中或驱动轴(3)的上面。
9．如上述权利要求之一所述的纺丝泵，其特征在于轴承孔(5)为减压的目的在驱动侧端部上具有一朝向泵入口侧的连接形式(27)。
10．如权利要求9所述的纺丝泵，其特征在于在轴承孔(5)端部上形成有一配置在冷却体(4)和／或泵壳体(1)中的环形室(26)，该环形室(26)一方面与轴承孔(5)相连，另一方面则通过形成为减压通道的连接形式(27)与入口通道(6)相连接。
11．如权利要求1～10之一所述的纺丝泵，其特征在于输送装置(2)为两相互啮合的齿轮(13，14)，其中两齿轮中的一个(13)与驱动轴(2)相连。
12．如权利要求1～10之一所述的纺丝泵，其特征在于输送装置(3)为多个齿轮(13，14，15，16)，其中多个齿轮中的一个(主齿轮)(13)与驱动轴(3)相连，且其中其它的齿轮(行星齿轮)(14，15，16)与主齿轮(13)各自形成一齿轮对，这样熔体从入口通道(6)进入均匀地被输送到多个排出通道(7)。
13．如权利要求11或12所述的纺丝泵，其特征在于驱动轴(3)与多个串联的齿轮组相连接且将它们同时驱动。
全文摘要
本发明有关一种用于输送一种聚合物熔体的纺丝泵。一驱动轴(3)被提供来驱动输送装置,该输送装置被装在一泵壳体(1)中。所述驱动轴(3)穿进泵壳体(1)的一轴承孔(5)中,且具有位于外部的端部用于连接一驱动装置。一气密地连接至泵壳体(1)上的冷却体(4)用来密封被朝外导引的驱动轴(3)。冷却体(4)具有一冷却套(10),它环绕驱动轴(3)与之有一狭间隙(9)。冷却套(10)的外表面被一冷却介质所冷却来至少在驱动轴(3)和冷却套(10)之间的间隙(9)的一局部区段上影响聚合物熔体的粘稠度。
文档编号F04B53/08GK1290311SQ99802707
公开日2001年4月4日 申请日期1999年12月1日 优先权日1998年12月4日
发明者乌尔里希·黑尔宾, 埃贡·加特曼, 托马斯·克雷默, 于尔根·哈森博格 申请人:巴马格股份公司