紡絲泵的製作方法

2023-10-08 17:45:34

專利名稱：紡絲泵的製作方法
技術領域：
本發明有關一種根據權利要求1的前序部分所述的輸送一種聚合物熔體的紡絲泵。
在紡絲合成長絲時，要將一種聚合物熔體經一紡絲泵輸送至一噴絲嘴並將其擠出。從比如EP 0636190中已知有這樣一種紡絲泵。其中用輸送裝置將聚合物熔體從一入口通道送至一個或多個排出通道。該輸送裝置則由一個配置於泵殼體之外的驅動裝置所驅動。為進行傳輸則提供有一根驅動軸，該驅動軸被支承於泵殼體的一軸承孔中且具有一置於外部的端部用於聯接驅動裝置。為此則要求將驅動軸和泵殼體間所形成的間隙進行密封，因此要注意的是聚合物溶液具有超過200℃的溫度。為保證熔體具有一均勻的溫度和粘度，因此要加熱泵殼體。這樣的高要求若採用普通的密封是不能夠滿足的。
在由EP 01890670中所已知的泵中則建議通過一根輸送螺紋來實現密封。為此在驅動軸的一段上引入一螺旋形螺紋槽。該驅動軸的螺紋段由一法蘭連接在泵殼體上的軸套所引導。在這種密封方式中，通過驅動軸的轉動在密封間隙中產生一種輸送作用，該作用將聚合物熔體返回至泵內腔。由於驅動裝置轉速較低最高只不過為100轉／分，因此在紡絲泵中驅動軸上只能達到很小的圓周速度，該速度只能產生很小的輸送作用，因此不能對間隙形成足夠的密封。
在EP 0602357中描述了一種泵，其中將輸送螺紋引入一軸套中，通過該軸套來引導驅動軸。軸套被放入一殼體蓋中。為此，密封作用同樣也取決於驅動軸的圓周速度。就這一點而言，這種密封方式對小轉速是不適合的。為對軸套調溫，在殼體蓋中加入一通道系統，該系統由一冷卻介質所流經。然而這種配置形式的缺點是要求在泵殼體內部裝有附加的調溫設備以及由此所產生的高額冷卻液耗費。
因此，本發明的任務是實施一種用於輸送一種上文所述類型的聚合物熔體的紡絲泵，它具有一種軸密封，該密封在工作範圍內均勻作用且尤其不受驅動裝置轉速的影響。
本發明的另一目的是提供一種密封系統，它不要求通過分開輸入的冷卻介質提供冷卻。
這一任務根據本發明是通過一種具有權利要求1所述特徵的紡絲泵來解決的。
本發明的特點是具有一種自密封效應。為此要將被輸送介質作為密封材料放入密封間隙之中。為此，本發明基於這樣的一種認識聚合物熔體隨溫度的降低而變得越來越粘稠且自一定的溫度起硬化。因此可通過對密封間隙中的聚合物熔體進行調溫來影響該密封間隙中聚合物熔體的流變特徵並來迎合密封性要求。為對密封間隙中聚合物熔體進行調溫，可通過一個冷卻體的一根冷卻套來引導驅動軸。冷卻體為此與在軸承孔的軸向延長之上的冷卻套一起同泵殼體成氣密連接。在驅動軸和冷卻套之間形成有一狹間隙。為調節聚合物熔體的溫度，則可通過一種冷卻介質、優選地通過一冷卻空氣來冷卻冷卻套的外表面。聚合物熔體因此至少在間隙的一局部區段中硬化或凝固，且因此導緻密封。本發明的另一優點在於對聚合物熔體的調溫是在被加熱的泵殼體外部進行的。就這一點而言，熔體的調溫對泵殼體內部並不產生實質性的影響。因此，凝固的或者高粘度的聚合物並不導致驅動軸有實質性的摩擦損耗。
已經表明，與驅動軸直徑相比，在當冷卻套長度為驅動軸直徑的至少一倍時，則可獲得一種足夠的硬化用於對間隙的密封。優選地，將冷卻套做成其最短長度為驅動軸直徑的1．5倍。
通過如權利要求3所述的本發明的特別優選的發展形式，可極大地提高冷卻套的冷卻效果。為此可將冷卻筋條軸向或徑向排列、傳熱性地安置在冷卻套上。
在垂直配置的驅動軸方面，如權利要求4所述的本發明的發展形式具有特別的優點，它可接收從冷卻套端部出來的聚合物件。為此徑向環繞的冷卻筋條在其邊緣具有一凸緣，這樣可保證能可靠地接收從密封間隙出來的聚合物件。原則上，這種設計形式對水平配置的驅動軸來說也是可以實施的。
為影響從冷卻套輸出的熱量，在本發明的一特別優越的發展形式中將冷卻筋條可調節地形成在冷卻套的圓周上。這樣可使冷卻套軸向上的各局部區域得到不同的冷卻。
如權利要求6所述的本發明的特別優選的實施例可以進一步地強化冷卻效果。為此在冷卻套之外驅動軸的圓周上配置有至少一根冷卻筋條，該筋條以驅動軸的轉速旋轉，這樣來產生一種空氣渦流。這種空氣渦流導致在冷卻套表面上的一種強化熱交換，這樣可快速地將驅動軸和冷卻套之間的密封間隙中的熱量導出。
為增強密封作用，根據本發明的一優選發展形式提供有一輸送螺紋，該螺紋在驅動軸轉動時將聚合物熔體返回到泵內腔中。
該輸送螺紋為此至少被做在冷卻套中的一局部段上或做在驅動軸的表面上。該局部段為此優選地位於尚未存在有實質性的聚合物硬化的區域中，這樣可只將液體聚合物返回到泵內腔。然而也可以在整個的冷卻套長度上安排一輸送螺紋。
如權利要求9所述的本發明的尤其優越的發展形式其特徵是具有一種降低的壓力，該壓力作用在驅動軸和冷卻套之間的密封間隙中。為此該密封間隙在冷卻套之前或在冷卻套起始處經一種比如減壓通道的結合方式與輸入通道相連接。
紡絲泵的輸送裝置可設計成活塞、葉片、葉輪或其它類似部件。特別優越的是將輸送裝置設計成齒輪。這種類型的泵其最突出的優點是具有一種均勻的體積流量。
除將聚合物熔體輸送外，為將它均勻分配到多個排出通道上，根據權利要求11的本發明的結構形式則特別具有優點。
本發明其它的具有優點的發展形式則在從屬權利要求中加以規定。
以下參考附圖進一步說明本發明的幾個實施例。附圖中

圖1示出根據本發明的紡絲泵的一第一實施例，圖2和3示出根據本發明的紡絲泵的另一實施例，圖4示出紡絲泵的另一實施例的局部。
圖1示出根據本發明的一紡絲泵的一第一實施例。該紡絲泵由一多部件連接而成的泵殼體1組成。在該泵殼體1中安置有輸送裝置(圖中未示出)。該輸送裝置與一入口通道6和一排出通道7相連接。由此則通過輸送裝置的運動將一經入口通道6輸入的聚合物熔體在壓力作用下輸送進排出通道7。輸送裝置因此可被設計成齒輪、活塞、葉輪或其它已有的裝置形式。為使輸送裝置運動則使用一驅動軸3。該驅動軸3具有一位於外部的驅動端部，它經一連接鍵槽8與一圖中未示出的驅動裝置相連接。在泵殼體1中，驅動軸被支承在軸承孔5中。在泵殼體1之外，驅動軸3穿進一冷卻體4中，該冷卻體4為此則具有一冷卻套10，它圍繞著泵殼體1外部的驅動軸3與之有一狹的間隙9。冷卻體4經一法蘭12通過比如螺釘連接與泵殼體1成固定連接。冷卻體4具有多個冷卻筋條11．1、11．2、11．3和11．4，它們傳熱性地被放置在冷卻套10的圓周上。冷卻筋條11徑向環繞地形成在冷卻套10上。冷卻筋條11．1和11．2被剛性地配置在冷卻套10上。冷卻筋條11．3和11．4與此相反軸向可移動地配置在冷卻套10上，這樣可實現一種用於控制冷卻程度的冷卻套的均勻區域的分布。
圖1示出的紡絲泵中冷卻筋條11在冷卻套上的配置形成的形式是示例性的。因此可將所有的冷卻筋條固定配置在冷卻套上。同樣也可以將提供在驅動軸3的伸出一側的冷卻套端部處的冷卻筋條11．1和11．2做成可移動的，而將冷卻筋條11．3和11．4做成固定的。同樣還可以將所有的冷卻筋條都可調地形成在冷卻套上。
在圖1所示的紡絲泵中，驅動軸3與輸送裝置、且由此經間隙與泵的輸送室相連接。工作時，經入口通道6被輸入紡絲泵的聚合物熔體在壓力作用下被輸送到一個或多個噴絲嘴。工作壓力優選地位於50～500bar之間。在高壓作用之下，液態的聚合物熔體到達驅動軸3和軸承孔5之間所形成的軸承間隙中。聚合物溶液一直到達軸承孔5的端部並進入冷卻套10和驅動軸3間的間隙9。冷卻體4經法蘭12如下地與泵殼體1相連使得在法蘭12和泵殼體1之間的分界縫中不能夠出現任何的熔體。
由於泵殼體1被調溫用於均勻導入熔體，因此聚合物熔體在軸承孔端部近似具有工作溫度。在聚合物熔體進入間隙9時，冷卻介質也進入，這樣熔體的粘稠度隨著改變直至熔體凝固為止。凝固的或高粘度的熔體在到達冷卻套10端部時在密封間隙9中導致形成一種密封填料，它阻礙或者減少冷卻套10端部處的熔體排出。冷卻套10的表面以及冷卻筋條11的表面為環境空氣所包圍且因此通過對流來排出熱量。為提高冷卻效果，也可通過一種用冷卻介質強化流過的方法、比如通過鼓風的方法來提高冷卻套10和冷卻筋條11的表面。
根據本發明的紡絲泵的結構形式還具有如下特殊的優點冷卻體4並不影響泵殼體1的熱絕緣。因此則可以將泵殼體這樣地放入比如一加熱箱中，使得冷卻體和驅動軸仍位於該加熱箱的外部。
在圖2和圖3中示出了根據本發明的紡絲泵的另一實施例。其中圖2示出該紡絲泵的一剖視圖，而圖3則為該紡絲泵的一頂視圖。以下的敘述因此適用於圖2和圖3兩者。因此對具有相同功能的零件則給予相同的參考數字。
紡絲泵在這種情況下被實施為分配泵。分配泵的輸送裝置2各自被實施為一齒輪組。為此一主齒輪13與驅動軸3相連接。該主齒輪13與三個行星齒輪14、15和16相嚙合。行星齒輪14、15和16則各自相隔120°地配置在圓周上。行星齒輪14、15和16在樞軸17、18和19上可自由轉動。為此則給出有三個齒輪對，各具有主齒輪13和行星齒輪14、15和16中的一個。每個這樣的齒輪對形成一子泵。
在圖2所示的紡絲泵中則有關一種六重泵。通過該共同的驅動軸3則還要驅動一第二組齒輪，該齒輪組同樣由主齒輪和行星齒輪組成。為清晰起見，可看到圖中兩齒輪組的相應齒輪均被支承於同一軸上。為接收齒輪組，紡絲泵的泵殼體由多塊拼接而成的板所形成。由此，兩齒輪組由殼體板20和21所導引。殼體板20和21具有切槽，在其中各放置主齒輪和行星齒輪。兩齒輪組由中間板22所相互隔開。齒輪組在其各自另外的端面上為蓋板23和24所封閉。
驅動軸3被支承於蓋板24和蓋板23之中。蓋板23因此為一軸承孔5所穿透，這樣驅動軸3則具有一位於外部的驅動端部。該驅動端部具有一連接一驅動裝置的連接鍵槽。在紡絲泵的驅動端，在蓋板23上用法蘭連接有一冷卻體4。該冷卻體4具有一冷卻套10，它為驅動軸3所穿過。為將冷卻體4固定到蓋板23上，採用了一個法蘭12。在驅動軸3和冷卻套10之間形成有一間隙9。該間隙9在冷卻體4的靠近泵一側上經一做在冷卻套內部的輸送螺紋25所擴大。該輸送螺紋為此具有一螺旋形迴轉的槽。
在冷卻套10的自由端，在冷卻套10的圓周上配置有一冷卻筋條。該冷卻筋條11輪圈形地環繞住冷卻套10的圓周。在冷卻套的自由端，一朝著驅動側伸出的凸緣28迴轉形地與冷卻筋條11相連接。這樣，冷卻筋條11便同時承擔一種收集容器的功能，該收集器如圖2對一種垂直驅動裝置應用所示的那樣接收出來的熔體顆粒。
蓋板23中的軸承孔5在蓋板23的驅動側上擴展有一環形室26。該環形室26經一減壓通道27與泵入口相連。
與紡絲泵驅動側相對地在蓋板24中則配置有一中央入口室29。從該中央入口室29有多個入口通道6導至各齒輪對。每一齒輪對各自與一配置在蓋板24中的排出通道7相連。
在圖2和圖3中所示的紡絲泵中，驅動軸3和冷卻體4之間的密封是通過侵入到間隙中的聚合物熔體的硬化來實現的。該功能已在根據圖1的實施例中加以敘述，因此此處可參考前面的敘述。與圖1所示的紡絲泵的實施例相對，圖2所示的紡絲泵則在冷卻套10中具有一輸送螺紋25。該輸送螺紋由位於該冷卻套10內部的一螺旋形上升槽所形成。由此，輸送螺紋的螺距這樣地來設計當驅動軸3轉動時，侵入間隙9中的熔體被反輸回到泵內腔。該輸送螺紋25為此僅在冷卻套10的一局部段上被配置。在冷卻套10的自由端，在該端部上凝固的或高粘度的聚合物熔體被形成為密封填料，則不發生回輸現象，侵入到密封間隙9中的聚合物熔體因此部分地被返回直至軸承孔。在法蘭12和蓋板23之間的分界縫中，軸承孔5經一環形室26被加以擴展。該環形室26接收被回輸的聚合物熔體並將該熔體經減壓通道27導至泵入口。通過這種結構形式，在間隙9中便形成一降低的壓力，它與輸送螺紋一起導致對冷卻體密封作用的實質性提高。
圖4示出另一實施例，其中紡絲泵的驅動側在圖4中被局部示出，且它可與圖1或圖2中所示的一紡絲泵相結合。
冷卻體4被構造成與圖2所示的冷卻體一樣。就這點而言可參考對圖2的描述。冷卻體4在此處卻沒有冷卻筋條做在冷卻套10的圓周上。在冷卻套10的端部，一冷卻筋條30則被配置在冷卻套10之外的驅動軸3的圓周上。該冷卻筋條30與驅動軸3剛性固定，這樣冷卻筋條30以驅動軸3的轉速旋轉。冷卻筋條30優選地設計成扇形形狀，以便在驅動軸3旋轉時產生一空氣渦流或一空氣湧流。該空氣湧流導致改善冷卻體4、尤其是冷卻套10和環境空氣間的熱交換。冷卻筋條30比如也可被設計成一風扇輪或者一葉輪的形式。為此可在冷卻體的方向上產生所要求的空氣湧流。
在所述的實施例中，冷卻體的結構形式以及它連接在泵殼體上的方式是示例性的。為此也可將泵殼體和冷卻體加工成一件。同樣也可將冷卻體做成帶有或不帶有冷卻筋條。冷卻筋條可做成扇形的或者也可做在軸向上。
附圖標記表1 泵殼體2 輸送裝置3 驅動軸4 冷卻體5 軸承孔6 入口通道7 排出通道8 連接鍵槽9 間隙10 冷卻套11 冷卻筋條12 法蘭13 主齒輪14 行星齒輪15 行星齒輪16 行星齒輪17 樞軸18 樞軸19 樞軸20 殼體板21 殼體板22 中間板23 蓋板24 蓋板25 輸送螺紋26 環形室27 減壓通道28 凸緣29 入口室30 冷卻筋條
權利要求
1．一種用於輸送一種液體聚合物熔體的紡絲泵，它具有多個輸送裝置(2)，它們被裝入一多件式的泵殼體(1)中並在泵殼體(1)中將聚合物熔體從一入口通道(6)輸送進一排出通道(7)，還具有一驅動輸送裝置(2)的驅動軸(3)，該驅動軸(3)穿進泵殼體(1)的一軸承孔(5)中並具有一用於連接一驅動裝置的、位於殼體外部的端部，其特徵在於在軸承孔(5)的軸向延長上一冷卻體(4)氣密地與該泵殼體(1)相連接，冷卻體(4)具有一個環繞驅動軸(3)而與之有一狹間隙(9)的冷卻套(10)，且冷卻套(10)的外表面是可被冷卻的。
2．如權利要求1所述的紡絲泵，其特徵在於冷卻套(10)具有一個長度，該長度至少為驅動軸(3)的直徑的一倍，優選地至少為驅動軸(3)的直徑的1．5倍。
3．如權利要求1或2所述的紡絲泵，其特徵在於一冷卻筋條(11)或多根冷卻筋條(11)在冷卻套(10)的圓周上傳熱性地與冷卻套(10)相連接。
4．如權利要求3所述的紡絲泵，其特徵在於冷卻筋條(11)的一個徑向迴轉地被配置在冷卻套(10)的自由端上，且在圓周上的冷卻筋條(11)具有一朝向冷卻套(10)自由端向外凸出的凸緣(28)。
5．如權利要求3或4所述的紡絲泵，其特徵在於冷卻套(10)圓周上的冷卻筋條(11)的至少一根被做成是軸向可調的。
6．如上述權利要求之一所述的紡絲泵，其特徵在於一冷卻筋條(30)或多根冷卻筋條被配置在位於冷卻套(10)之外驅動軸(3)的圓周上。
7．如上述權利要求之一所述的紡絲泵，其特徵在於驅動軸(3)和冷卻套(10)之間的間隙(9)通過一輸送螺紋(25)的一螺旋形上升的槽得以擴大，該輸送螺紋(25)在當驅動軸(3)轉動時將間隙(9)中的聚合物熔體朝輸送裝置(2)的方向輸送。
8．如權利要求7所述的紡絲泵，其特徵在於輸送螺紋(25)至少沿著一局部區段被做在冷卻套(10)中或驅動軸(3)的上面。
9．如上述權利要求之一所述的紡絲泵，其特徵在於軸承孔(5)為減壓的目的在驅動側端部上具有一朝向泵入口側的連接形式(27)。
10．如權利要求9所述的紡絲泵，其特徵在於在軸承孔(5)端部上形成有一配置在冷卻體(4)和／或泵殼體(1)中的環形室(26)，該環形室(26)一方面與軸承孔(5)相連，另一方面則通過形成為減壓通道的連接形式(27)與入口通道(6)相連接。
11．如權利要求1～10之一所述的紡絲泵，其特徵在於輸送裝置(2)為兩相互嚙合的齒輪(13，14)，其中兩齒輪中的一個(13)與驅動軸(2)相連。
12．如權利要求1～10之一所述的紡絲泵，其特徵在於輸送裝置(3)為多個齒輪(13，14，15，16)，其中多個齒輪中的一個(主齒輪)(13)與驅動軸(3)相連，且其中其它的齒輪(行星齒輪)(14，15，16)與主齒輪(13)各自形成一齒輪對，這樣熔體從入口通道(6)進入均勻地被輸送到多個排出通道(7)。
13．如權利要求11或12所述的紡絲泵，其特徵在於驅動軸(3)與多個串聯的齒輪組相連接且將它們同時驅動。
全文摘要
本發明有關一種用於輸送一種聚合物熔體的紡絲泵。一驅動軸(3)被提供來驅動輸送裝置,該輸送裝置被裝在一泵殼體(1)中。所述驅動軸(3)穿進泵殼體(1)的一軸承孔(5)中,且具有位於外部的端部用於連接一驅動裝置。一氣密地連接至泵殼體(1)上的冷卻體(4)用來密封被朝外導引的驅動軸(3)。冷卻體(4)具有一冷卻套(10),它環繞驅動軸(3)與之有一狹間隙(9)。冷卻套(10)的外表面被一冷卻介質所冷卻來至少在驅動軸(3)和冷卻套(10)之間的間隙(9)的一局部區段上影響聚合物熔體的粘稠度。
文檔編號F04B53/08GK1290311SQ99802707
公開日2001年4月4日 申請日期1999年12月1日 優先權日1998年12月4日
發明者烏爾裡希·黑爾賓, 埃貢·加特曼, 託馬斯·克雷默, 于爾根·哈森博格 申請人:巴馬格股份公司