DD300126A5 - Volumetrische pumpe und verfahren zum volumetrischen pumpen - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemaesze Pumpe ist beispielsweise fuer nicht vulkanisierten Kautschuk verwendbar und umfaszt eine Foerderschraube 21, die einen Zylinder 11 durch OEffnungen 12 fuellt, und einen Verdraengerkolben 10, der den Kautschuk durch eine Rueckschlagvorrichtung 15 drueckt. Eine solche Pumpe ist volumetrisch. Fig. 1

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine volumetrische Pumpe, die besonders für pastöse Materialien verwendbar ist, speziell für nicht vulkanisierten Kautschuk.

Die Herstellungsverfahren von Kauts~.hukprodukten machen es in mehreren Stadien ihrer Herstellung notwendig, nicht vulkanisierten Kautschuk quantitativ zu dosieren.

Beispielsweise wird bei der Herstellung von Mischungen üblicherweise durch Wägen vorgegangen. Bei der Aufbringung von Kautschukprodukten auf einen Luftreifenrohiing schlägt die Patentanmeldung EP 0264 600 vor, auf eine Zylinder-Kolben-Einheit zurückzugreifen, um eine volumetrische Dosierung, dank der exakten Bestimmung des Volumens durch den vom Kolben überstrichenen Bereich als Extrusionsorgan zu erlauben. Unglücklicherweise ist das Verfahren diskontinuierlich, da, wenn der Zylinder leer ist, es notwendig ist, ihn erneut zu füllen, bevor man einen neuen Hub ausführe.) kann.

Die Verwendung von Schraubenextrudern (oder Spiralextrudern) erlaubt es den Durchgang des Ausgangsmaterials der zu extrudierenden Produkte kontinuierlich zu gestalten. Es sind jedoch din Schraubenextruder nicht volumetrisch und speziell sehr ungenügend volume jch während der Start- und Haltphase. Die Schraubenextruder können ein bestimmtes Volumen nur bei perfekt eingehaltenen Verfahrensbedingungen extrudieren: stabilisierte Temperatur, keine Veränderungen der Druckverluste am Extruderausgang. Darüber hinaus differiert das extrudierte Volumen auch bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Schraube beim Übergang von einer Mischung auf eine andere Mischung mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, mit beispielsweise einem verschiedenen Klebemittel. Eine notwendige Bedingung, damit ein Extruder oder eine Pumpe als volumetrisch bezeichnet werden kann, ist es, daß die extrudierte Menge nur von einem Befehlsparameter dieses Extruders oder der Pumpe abhängt (beispielsweise der Drehgeschwindigkeit einer Antriebswelle) und nicht auf wesentliche Weise von den physikalischen Eigenschaften des zu extrudierenden Materials.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein volumetrisches Verehren und eine volumetrische Pumpe vorzuschlagen, die in der Lage ist, kontinuierlich zu arbeiten und die beim Starten und Halten volumetrisch bleibt, unabhängig von der zu extrudierenden Menge ur d die auch mit schwer zu manipulierenden Materialien, sei es, weil sie pastös, viskoelastisch oder plast sch sind, wie nicht vulkanisiertem Kautschuk, verwendet werden kann.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum volumetrischen Pumpen mitzumindest einem Verdrängerkolben, der in einem Zylinder zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt verschieblich ist, vor, wobei die Zylinderwand Einlaßöffnungen axial zwischen dem oberen und unteren Totpunkt aufweist und woliei die Wand, die den Zylinder auf der Seite des oberen Totpunktes

abschließt, eine Auslaßöffnung aufweist, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei eier Pumpzyklus darin besteht, den Zylinder mit dem zu pumpenden Material zu füllen, wenn der Kolben die Eintrittsöffnungen freigibt, den Kolben vorzuschieben, bis er die Eintrittsöffnungen verschließt, die Rückschlagvorrichtung zu öffnen, um die Ausgangsöffnung freizugeben, wenn der Kolben die Eingangsöffnungen vollständig geschlossen hat, mit dem Vorschub des Kolbens bis zum oberen Totpunkt fortzufahren, sodann die Auslaßöffnung durch die Rückscnlagvoi richtung zu schließen, den Kolben zum unteren Totpunkt zurückzuziehen und sods in mit dem Zyklus erneut 2U beginnen.

Eine Variante dieses Verfahrens sieht vor, zumindest zwei Kolben zu verwenden, deren Bewegungen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Summe der aus den Auslaßöffnungen tretenden Mengen konstant ist.

Erfindungsgemäß umfaßt die volumetrische Pumpe zumindest einen Verdrängerkolben, der in einem Zylinder zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt hin- und herbeweglich ist. Die Zylinderwand weist Einlaße ffnungen, axial zwischen dem oberen und unteren Totpunkt auf und die Zylinderwand auf der Seite des oberen Totpunktes weist eine mit einer Rückschlagvorrichtung versehene Auslaßöffnung auf. Die Pumpe weist Mittel auf, um den Zylinder durch die Einlaßöffnungen zu füllen. Das während eines Zyklus der Pumpe extrudierte Volumen ist eine Funktion des Volumens, das jeder Verdrängerkolben zwischen dem Punkt, an dem der die Einlaßöffnung(en) verschließt und dem oberen Totpunkt, überstreicht.

Gemäß der klassischen Terminologie nennt man „oberen Totpunkt" den Punkt der Bewegung am Ende der Kompression und „unteren Totpunkt" den gegenüberliegenden Punkt der Kolbenbewegung.

Eine solche Pumpe liefert bei jedem Zyklus ein Materialvolumen, das unabhängig vom Verdrängungsdruck ist: sie ist somit volumetrisch. Während eine solche Pumpe in ihrer einfachsten Ausführungsform nur einen Kolben aufweist und ihre Förderung pulsierend ist, kann sie im Durchschnitt konstant sein, ist jedoch nicht in jedem Augenblick des Zyklus identisch.

Aus diesem Grund sieht die Erfindung vor, diesem Ensemble einer volumetrischen Pumpe ein Element zur Stabilisierung der Förderung zuzufügen oder es sieht die Erfindung vor, eine Mehrkolbenpumpe auszubilden, die so ausgelegt ist, daß die momentane Förderung jederzeit mit der mittleren Förderung identisch ist.

Die beiliegenden Figuren zeigen verschiedene Varianten der Erfindung, wobei die Pumpe jedesmal als individuelles Organ aufgefaßt ist, das durch eine eigene Antriebswelle betätigt wird und in der Lage ist, von einem Roboter bedient zu werden, der über einen Antrieb verfügt, der mit der Antriebswelle zusammenwirken kann. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Fig. 1 zeigt eine volumetrische Pumpe und die Fig. 2 die gleiche Pumpe, die mit einer zusätzlichen Pulsationskompensationsvorrichtung versehen ist. Die Fig.3 erläutert einige Bewegungen der in Fig. 2 dargestellten Pumpe. Die Fig. 4 zeigt eine volumetrische Pumpe mit mehreren Kolben, gesehen im Schnitt IV-IV in Fig. 6. Fig. 5 ist eine Ansicht gemäß V-V der Fig. 6. Die Fig.6 ist eine Teilansicht qem;i(l Vl-Vl der Fig.4. Die Fig.7 und 8 erläutern die Ausführung der wesentlichen Bewegungen der Pumpe.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man einen Verdrängerkolben 10, der in einem Zylinder 11 gleitet. Der Verdrängerkolben 10 ist am oberen Totpunkt PMH seiner Bewegung dargestellt. Id dieser Lage sind die vier Öffnungen 12, die im Mantel des Zylinders 11 vorgesehen sind, durch den Verdrängerkolben 10 abgedeckt, ohne daß sie dies am unteren Totpunkt PMB der Bewegung sind.

Man sieht auch eine Kammer 20, die den Zylinder 11 partiell umgibt. Eine Förderschnecke 21, deren Rotationsachse mit der Zylinderachse zusammenfällt, rotiert in dieser Kammer 20 und sichert den Transport des Materials zu den Öffnungen 12, die am Ende dieser Kammer 20 vorgesehen sind.

Dank des Füllens durch die Öffnungen 12, die im Mantel des Zylinders 11 vorgesehen sind, kann ein beliebiges Material, insbesondere nicht vulkanisierter Kautschuk sehr wirksam ins Innere des Zylinders eindringen, da diese Vorrichtung einen sehr großen Durchtrittsquerschnitt und ein Minimum an Druckverluston erlaubt. Die Kontinuität der Zylinderwand 11 wird durch einige schmale Sektoren 120 hergestellt, um die Führung des Verdrängerkolbens 10 im Zylinder 11 zu sichern. Vorzugsweise ist die Größe der Öffnungen 12 in axialer Richtung (Richtung der Bewegung des Verdrängerkolbens 10) optimiert, um den

volumetrischen Charakter der Pumpe durch ein komplettes Fluten des Zylinders 11 zu sichern (möglichst große Öffnungen in axialer Richtung) und um eins maximale Förderung bei gegebenem Verfahren zu erreichen (möglichst kleine Öffnungen in axialer Richtung). Da die Kammer 20 den Zylinder 11 rings umgibt, erfolgt das Füllen des Zylinders über seinen ganzen Umfang, daher sehr schnell.

Auf der anderen Seite der Kammer 20 ist eine Versorgungsöffnung 22 vorgesehen, die man in der radial äußeren Wand der Kammer 20 erkennt. Es genügt, ein Band nicht vulkanisierten Kautschuks in die Versorgungsöffnung 22 einzubringen, worauf die Rotation der Förderschnecke 21 automatisch die notwendige Menge Kautschuks fördert. Man kann leicht auch andere Versorgungsformen für den Rohkautschuk vorsehen. Es ist an dieser Stelle keinerlei volumetrische Präzision notwendig. Durch die konzentrische Anordnung der Förderschnecke 21 bezüglich des Zylinders 11 sichert man eine gute Endverteilung des Materials, um den Zylinder 11 und einen reduzierten Platzbedarf.

Die Wand 13, die den Zylinder auf der Seite des oberen Totpunktes PMH begrenzt, weist eine Auslaßöffnung 14 auf, die mit einer Rückschlag vorrichtung versehen ist. Dies ist hier eine Kugel 15, deren Rücklauf durch einen Anschlag begrenzt ist. Diese Kugel 15 gibt die Öffnung 14 unter dem Einfluß des vom Kautschuk übermittelten Drucks des Verdrängerkolbens 10 frei und verschließt die Öffnung 14 unter der Wirkung eir.es Gegendruckes. Eine solche Pumpe erlaubt es, eine perfekt volumetrische Dosierung eines pastösen Produktes, wie beispielsweise eines Kautschuks im nicht vulkanisierten Zustand durchzuführen.

Es ist möglich, die Rückkehr der Kugel 15 auf ihren Sitz mit einer Feder zu bewirken, um die Öffnung 14 unabhängig vom Gegendruck, der stromabwärts der Öffnung 14 herrscht, zu verschließen. Es ist auch möglich, eine Rückschlagvorrichtung vorzusehen, wie eine Rückschlagklappe, die synchron zu den Bewegungen des Verdrängerkolbens 10 betätigt wird, um ein schnelles Öffnen zu bewirken, sobald die Öffnungen 12 vom Verdrängerkolben 10 abgedeckt sind und die Öffnung 14 zu

verschließen sowie der Kolben den oberen Totpunkt PMH erreicht hat. .

Die kinematische Kette umfaßt die Antriebswelle 3, ein erstes Getriebe 31, das die Rotation der Schraube 21 bewirkt, sodann ein zweites Getriebe 32, das über ein Kurbelstangen-Kurbel-System 33 die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 100, die den Verdrängerkolben 10 verlängert, bewirki.

Die Fördermenge der bisher beschriebenen Pumpe ist gepulst: das bedeutet, daß bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 3 die mittlere Fördermenge konstant ist, während die momentane Fördermenge innerhalb eines Zyklus des Verdränger kolbens 10 variiert. Für die Anwendungen, bei denen ein Pulsieren zu vermeiden ist, ist es passend, stromabwärts der Rückschlagvorrichtung und stromaufwärts der Ausgangsöffnung eine Umhüllung mit variablem Volumen vorzusehen, die in

der Lage ist, das Pulsieren zu kompensieren. Die Volumenveränderung der Umhüllung muß es erlauben, einen Teil des durch den Verdrängerkolben während d6S nützlichen Teils seiner Bewegung extrudierten Volumens zu absorbieren und während des übrigen Teiles des Pumpenzyklus eine Förderung durch die Ausgangsöffnung aufrechtzuerhalten, wobei das absorbierte Volumen abgegeben wird, während die Rückschlagvorrichtung die Auslaßöffnung des Zylinders verschließt. Es ist dies die Rolle der zusätzlichen Vorrichtung, die an Hand der Fig. 2 erläutert wird. Man sieht die Umhüllung 4 mit variablem Volumen, die zwischen der Auslaßöffnung 14 und der Ausgangsöffnung 17 vorgesehen ist. Das Volumen, das es während der Bewegung des Kolbens 10 zwischen dem Punkt, an dem er die Öffnungen 12 abdeckt und dem oberen Totpunkt PMH zu absorbieren gilt, muß dem durch den Kompensationskolben 41 überstrichenen Zylindervolumen entsprechen. Der Kopf 410 des Kompensationszylinders 41 stellt einen Teil der Wand der Umhüllung 4 dar.

In Fig. 2 ist mit 40 der variable Teil des Volumens der Umhüllung 4 bezeichnet, d.h. das Volumen, das zwischen dem Kopf 410 des Kompensationskolbens 41 am betrachteten Punkt seines Zyklus und dem Kopf 410 des Kompensationskolbens 41, wenn er an seinem oberen Totpunkt pmh ankommt, liegt. Die Bewegung des Kompensationskolbens 41 ist mit der des Verdrängerkolbens 10 so abgestimmt, daß der durch die Ausgangsöffnung 17 tretende Materialstrom konstant ist. Die Bewegungen werden alle von der Antriebswelle 3 abgeleitet. Man sieht, daß die Kurbelwelle 330 des Kurbelstangen-Kurbel-Systems 33, das den Verdrängerkolben 10 betätigt, auch eine Nocke 42, die den Vorschub des Kompensationskolbens 41 bewirkt, synchron rotieren läßt, während der Rückzug des Kompensationskolbens 41 durch den in der Kammer 4 herrschenden Gegendruck erfolgt.

In Fig. 3 wurden die wesentlichen Bewegungen der Pumpe abgewickelt. Die Abszisse stellt den Rotationswinkel der Kurbelwelle 330 dar. Die Ordonate stellt den Weg des Verdrängungskolbens 10, Kurve A, und die Bewegung des Kompensationskolbens 41, Kurve B, dar.

Das Profil der Nocke wird so bestimmt, daß zu jedem Zeitpunkt die algebraisch summierten, von der Verschiebung deo Verdrängerkolbens 10 und Kompensationskolbens 41 verdrängten Volumina eine konstante Förderung durch die Ausgangsöffnung 17 ergeben. Bei dieser Summierung w. d die Wirkung des Verdrängerkolbens 10 nur während seiner nützlich η Verschiebung PC (voll ausgezogener Teil der Kurve A) zwischen der Abdeckung der Öffnungen 12 und dem oberen Totpunkt (Teil H der Bewegung, genannt nützlicher Teil) berücksichtigt und muß während des Restes des Zyklus mit Null angenommen werden. Die genannte konstante Fördermenge wird sehr einfach bestimmt, indem man das Materialvolumen, das durch den Verdrängerkolben lOextrud'ert werden kann, wenn er ohne Berücksichtigung des Kompensationskolbens 41 arbeitet, auf den gesamten Zyklus verteilt. Während der Kompensationsphase PC wird die Summe der Fördermenge des Verdrängungskolbens 10 (Kurve A) und des Kompensationskolbens 41 (Kurve B) durch die Kurve C repräsentiert. Wenn die Bewegung des Verdrängungskolbens 10 durch ein Kurbelstangen-Kurbel-System bewirkt wird, ist die Lineargeschwindigkeit des Kolbens in dem Moment, in dem der Verdrängungskolben 10 die Öffnungen 12 verschließt, das ist der Moment, in dem die Öffnung 14 freigegeben wird, nahe an ihrem Maximum. Die Kompensation bedingt somit eine brutale Umkehrbewegung des Kompensationskolbens 41 mit maximaler Rückzugsgeschwindigkeit, präzise unmittelbar nach dieser Bewegungsumkehr (Phase PC in Fig.3).

Die so ausgelegte Pumpe kann sehr kompakt sein; sie bietet sich für die robotergesteuerte Aufbringung von Kautschukprodukten auf ein Reifenrohprodukt an, der Ausdruck „Rohprodukt" bezeichnet den Reifen während seiner Herstellung in einem beliebigen Stadium bevor er vulkanisiert wird. Die Erfindung erlaubt es auch, ein Herstellungsverfahren von Luftreifen zu verwenden, bei dem nicht vulkanisierter Kautschuk durch ein Pumpverfohren, wie obenbeschrieben, auf ein Rohprodukt aufgebracht wird. Um eine brutale Kompensationsbewegung zu vermeiden, kann man die Bewegung des Verdrängungskolbens, ebenso wie die des Kompensationskolbens, durch Nocken steuern, deren Profil entsprechend ausgelegt ist. Wenn es die Rheologie der Mischung erlaubt, kann man auch mehrere Kolben mit einer Förderschnecke 21 versorgen. Dies erlaubt es, die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen, wobei alles andere unverändert bleibt und das verringert die Unterbrechung des Kautschukflusses in der Kammer 20, eine Unterbrechung, die zu einer erhöhten Erwärmung des Kautschuks führen kann, wenn die Förderschraube kontinuierlich rotiert.

Wenn die ins Auge gefaßte Anwendung die Verwendung eines Kurbelstangen-Kurbolantriebes nicht erlaubt, wird eine volumetrische Pumpe vorgeschlagen, die eine Einlaßöffnung für das Material und eine Ausgangsöffnung aufweist und die in ihrer Gesamtheit durch eine einzige Antriebswelle betrieben wird und die zumindest einen Verdrängungskolben aufweist, der in einem Zylinder zwischen einem oberen und unteren Totpunkt eine Hin- und Herbewegung ausführt, wobei der Zylindermantel eine Einlaßöffnung für das Material aufweist, die während des Förderns verschließbar ist und eine Auslaßöffnung, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe Mittel zum Füllen des Zylinders durch die Einlaßöffnung aufweist und das durch die Pumpe geförderte Volumen-während eines Zyklus eine Funktion des von jedem Verdrängungskolben überstrichenen Volumens zwischen dem Moment seiner Bewegung, an dem die Einlaßöffnung geschlossen ist und dem oberen Totpunkt seiner Bewegung ist, wobei die Bewegung jedes Kolbens durch ein Nockensystem bewirkt wird, wobei der Weg oder die Wege so ausgelegt sind, daß der Förderstrom des durch die Ausgangsöffnung geförderten Materials für eine konstante Geschwindigkeit der Antriebswelle konstant ist.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante einer Pumpe mit zwei Verdrängungskolben 10 dargestellt, die durch eine einzige Nocke 50 bewegt werden. Es wird unter „Nocke" in völliger Allgemeinheit ein mechanisches Element verstanden, das es mit Hilfe einer Rotationsbewegung erlaubt, eine periodische, nach einem gewählten Gesetz erfolgende, geradlinige oder Drehbewegung zu bewirken.

Die Antriebswelle 3 steht in direkter Verbindung mit der Förderschraube 21, die im Inneren einer Kammer 20 vorgesehen ist, die eine Zufuhröffnung 22 aufweist. Die Förderschraube 21 sichert den Transport des Materials zum Ende 200 der Kammer 20, von wo es durch Einlaßöffnungen 12 in den Zylinder 11 gelangt. Diese Öffnungen 12 sind arn ganzen Umfang des Zylinders 11 vorgesehen, um eine gute Füllung zu bewirken.

Das Füllen jedes Zylinders 11 erfolgt, wie oben ausgeführt, bei zurückgezogenem Kolben 10. Das zu extrudierende Volumen wird genau durch den Freiraum des Zylinders 11 genau in dem Moment bestimmt, in dem der Kolben 10 die Einlaßöffnung 12 schließt. Auf der Seite des oberen Totpunktes PMH ist auf der Öffnung 14 des Zylinders 11 eine Rückschlagvorrichtung vorgesehen, hier aus einer Kugel 15 bestehend, deren Bewegung im weiteren erläutert werden.

Die Bewegung der beiden Verdrängungskolben 11 ist so koordiniert, daß das durch die Ausgangsöffnung 17 austretende Volumen aufnehmende Umhüllung 4, konstant ist.

Die Bewegung aller Kolben wird durch eine Nocke 50 bestimmt. Diese Nocke 50 ist vom zylindrischen, doppeltwirkenden Typ. Die Nocke 50 wird durch ein Planetengetriebe 34 mit der vierfachen Geschwindigkeit der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 3 bewegt. Die Antriebswelle 3 ist mit Satellitenrädern 341 verbunden, auf denen zwei Kurbelzapfen 342 sitzen. Satellitenräder 343 sind miuels Nadellagern 344 auf den Kurbelzapfen 342 montiert. Die Zahnung derSatellitenräder 343 kämmt mit dem Außenrad 345 und dem Innenrad 346. Das Innenrad 346 ist auf der Nocke 50 befestigt. Die Nocke 50 ist auf der Welle 3 und im Inneren des Pumpenkörpers 1 rollengelagert.

Die Translationsbewegung der Kolben 10 verläuft parallel zur Drehachse dor Nocke 50. Die Bewegung jedes Förderkolbens 10 vom unteren Totpunkt PMB zum oberen Totpunkt PMH wird durch eine erste Rolle 51 bewirkt, die in Kontakt mit einem ersten Rollweg 52, derauf der Nocke 50 ausgebildet ist, steht. Diese erste Rolle 51 wird durch eine Gabelung und zwei Flansche 520 je einer auf jeder Seite der Rolle 51 gehalten. Darüber hinaus ist die erste Rolle 51 auf der Achse des von ihr betätigten Kolbens 10 angeordnet. Die Gabelung verhindert, daß die Rolle 51 freitragend gehalten wird. Auf diese Weise sind der Kolben 10 und der größte Teil der Stange 100, die ihn nach unten verlängert und mit der Rolle 51 verbindet, keinen Biegebeanspruchungen ausgesetzt, was unter Bedachtnahme auf die hohen Beanspruchungen, die durch den Förderdruck, der nennenswert sein kann, wichtig ist.

Die Retourbewegung vom oberen Totpunkt PMH zum unteren Totpunkt PMB geschieht unter geringen Beanspruchungen. Sie wird durch eine zweite Rolle 53 bewirkt, die wesentlich kleiner ist als die erste. Diese Rolle 53 ist auf der Stange 100 freitragend bezüglich des Kolbens 10 angeordnet und steht im Kontakt mit einer zweiten Rollbahn 54 der Nocke 50. In den Fig. 7 und 8 wurde die Nocke 50 abgewickelt dargestellt, um ihr Auslegungsprinzip darzulegen. Die Abszissen stellen somit Winkel dar. Eine komplette Umdrehung entspricht einer Drehung von 2n Radian. „Ν* stellt die Anzahl der Verdrängerkolben 10 dar. Es gibt notwendigerweise N Rollen oder Ensembles von Rollen 51 und 53, die jeweils die Bewegung eines Verdrängerkolbens 10 sichern und voneinander um einen Winkel von 2n/N Radian getrennt sind. Auf der Ordinate wurde die Verschiebung ζ in Richtung der Achse jedes Förderkolbens 10 dargestellt. Die Höhe h stellt den nützlichen Weg jede s Kolbens dar, d.h., den zwischen der Verdeckung der Öffnung 12 und dem oberen Totpunkt PMH.

Der Rollweg 52 weistauf einem Bogen von 2n/N-R einen konstanten Anstieg auf, wobei Rein Überlappungswinkel zwischen zwei Kolben ist, entsprechend der Zeit während der der Verdrängungskoliien, der an soinem oberen Totpunkt anlangt, gebremst wird und während der es notwendig ist, den folgenden Verdrängungskolben zu beschleunigen, um eine konstante Förderung zu sichern. Außerhalb dieser Überlappungsperioden wird einer der Verdränungskolben 10 einer regelmäßigen Vorschubbewegung unterworfen, mit konstanter Geschwindigkeit für konstante Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 3. Es ist somit der Anstieg des Rollwegs 52 entsprechend 2n/N konstant.

Der Rollweg 52 ist beiderseits so ausgebildet, daß er stromabwärts von 2 n/N, das Halten im oberen Totpunkt PMH (der Weg 52 weist somit die Steigung Null am stromabwärts liegenden Ende des Bereiches R auf) erlaubt, und stromaufwärts das koordinierte Starten des folgenden Verdrängungskolbens (der Rollweg 52 weist somit eine Form auf, die so ausgebildet ist, daß die Summe der Vorschübe der einzelnen Rollen 51 die Konstanz des Fördervolumens sichert) bewirkt. Der Rest des Rollweges 52 verläuft so, daß jeder Kolben vom oberen Totpunkt PMH zum unteren Totpunkt PMB gelangt, sodann bis zum Verdecken seiner Öffnung 12 vorrückt, mit genügend gerundeten Übergängen, um eine Bewegung ohne Stoß zu sichern. Die zweite Rolle 53 steht in Kontakt mit einem Weg 54, der so ausgebildet ist, daß er eine Doppelwirkung sichert: jede der Rollen 51 und 53 jedes Kolbens steht in konstantem Kontakt mit ihrem Rollweg. Es ist auch möglich, die Gabelung, die die Rolle 51 hält, mit einer Ausnehmung zu versehen, um es der Rolle 51 zu ermöglichen, mit einem seitlichen Rand mit einem Rollweg in Kontakt zu kommen, das die Retourbewegung des Kolbens zum unteren Totpunkt sichert, womit man eine doppeltwirkende Nocke mit einer einzigen Rolle erhält.

Jede Kolbenstange 100 ragt durch Ausnehmungen 101 (Fig.4), die dem Körper 1 der Pumpe vorgesehen sind. Die Rolle dieser Ausnehmungen ist es, eventuell zwischen dem Kolben 10 und ihnen entsprechenden Zylindern 11 austretende geringe Kautschukmengen zu sammeln, um zu verhindern, daß der Kautschuk sich an einem unerwünschten Ort sammelt, beispielsweise im Bereich der Kraftübertragung. Diese Verluste sind auf jeden Fall vollständig vernachlässigbar im Hinblick auf die volumetrischen Eigenschaften der Pumpe, deren volumetrische Präzision 0,3% erreicht, doch muß man sie unter dem Aspekt der Instandhaltung der Pumpe berücksichtigen, die mehrere ...zig Tausend Stunden ohne Panne funktionieren muß. Die Rückschlagvorrichtung, die stromabwärts der Zylinder vorzusehen ist, besteht hier aus einer Kugel 15, die mit einem Sitz 151 zusammenwirkt, der auf der Auslaßöffnung 14 auf der Außenseite des Zylinders 11 vorgesehen ist. Jede Kugel 15 steht in Kontakt mit einer Verlängerung 150. Die beiden Verlängerungen 150 steilen wiederum in Kontakt mit einer Waage 162 (siehe Fig. 5), die sichert, daß eine der Kugeln 15 auf ihrem Sitz 151 sitzt, während die andere die Öffnung 14 freigibt und umgekehrt. Die Waage 162 wird ihrerseits durch zwei Stößel 163 betätigt, die jeweils mit einer Rolle 164 verbunden sind. Die Rollen 164 sind 180° voneinander entfernt und wirken mit einem Rollweg 165 zusammen, der auf dor Nocke 50 vorgesehen ist, um die Bewegung einer Kugel 15 synchron zur Bewegung des entsprechenden Verdrängungskolbens zu bewirken. Das Vorsehen zweier Stößel 163 ist notwendig, um eine doppeltwirkende Betätigung mit einer Rollfläche 165 zu erreichen, wie dies in Fip. 4 gut sichtbar ist. Die Fig. 8 ist in Phase mit der Fig.7 dargestellt, die in Wirklichkeit für den speziellen Fall gilt, bei dem N = 2 ist. Wenn notwendig, ist es möglich, der erf indungsgemäßen Pumpe eine Kühlvorrichtung zuzuordnen, die mit Luft, Wasser oder Öl wirke, um die Wärme abzuführen, die zufolge der Arbeit der Förderschraube entsteht. Diese Schraube kann auch die Rolle einer Mischvorrichtung übernehmen.

Es ist festzustellen, daß die Beschreibung nur illustrativ ist und den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt, zahlreiche Varianten können leicht vom Fachmann entworfen werden, für alle wesentlichen Kennzeichen der Erfindung. Bei der Anwendung auf die Herstellung von Luftreifen kann man eine Pumpe dieser Art zum Mischen des Kautsch'uks, aus dem der Luftreifen bestehen soll, verwenden. Jede Pumpe wird durch einen Roboter betätigt, der die richtige Stellung der Ausgangsöffnung 17 bezüglich des Luftreifenrohlings während seiner Herstellung sicherstellt, wobei er die Antriebswelle 3 gemäß dem zu extrudierenden Volumen antreibt. Der Handhabungsroboter kann als Einzelstück vorhanden sein und sich der Reihe nach an verschiedene Pumpen entsprechend dem benötigten Herstellungsprogramm anschließen. Es ist auch möglich, mehrere Handhabungsroboter um einen Rohling anzuordnen, um simultan verschiedene Kautschukprodukte aufzubringen. Ein Ensemble volumetrischer Pumpen dieser Art mit einem oder mehreren Handhabungsrobotern kann einen volumetrischen Extruder für eine Maschine zur Herstellung von Kautschukprodukten bilden, wie dies in der Patentanmeldung EP 0264600 dargestellt ist. Es ist auch möglich, Halbprodukte, wie Laufflächen oder andere Produkte, wie Flapse, zu bilden.

Claims (16)

1. Volumetrische Pumpe, die zumindest einen Verdräng rkolben (10) aufweist, der in einom Zylinder (11) zwischen einem oberen Totpunkt (PiVIi I) und einem unteren Totpunkt (PMB) eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wobei die Zylinderwand (11) Einlaßöffnungen (12) aufweist, die axial zwischen dem oberen und unteren Totpunkt (PMH, PMB) angeordnet sind und wobei die Stirnwand (13) des Zylinders (11) auf der Seite des oberen Totpunktes (PMH) eine Auslaßöffnung (14) aufweist, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe Mittel aufweist, um den Zylinder durch die Einlaßöffnungen (12) zu füllen und wobei das pro Zyklus der Pumpe extrudierte Volumen eine Funktion des von jedem Verdrängerkolben überstrichenen Zylindervolumens zwischen dem Punkt, an dem er die Einlaßöffnung (N) verschließt und dem oberen Totpunkt (PMH) ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Füllen aus einer Förderschraube (21), die in einer Kammer (20) rotiert, bestehen, wobei sich die Schraube zwischen den Öffnungen und einer Zufuhröffnung, die in der Außenwand der Kammer (20) vorgesehen ist, erstreckt.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (20) zumindest teilweise um den Zylinder (11) im Bereich der Öffnungen (12) vorgesehen ist, und daß die Rotationsachse der Schraube (21) mit der Achse des Zylinders (10) zusammenfällt.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie stromabwärts der Auslaßöffnung (14) und stromaufwärts einer Ausgangsöffnung (17) eine Umhüllung (4) mit variablem Volumen aufweist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kompensationskolben (41) aufweist, dessen Kopf (410) einen Teil der Wand der Umhüllung (4) bildet und dadurch, daß der veränderliche Teil des Volumens der Umhüllung (4) das Volumen zwischen dem Kopf (410) des Kompensationskolbens (41) an einem beliebigen Punkt des Zyklus und dem Kopf (410) des Kompensationskolbens (41) an seinem oberen Totpunkt (PMH) ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kompensationskolbens (41) durch eine Nocke (42) bewirkt wird, deren Rotation synchron mit der Bewegung des Verdrängerkolbens (10) erfolgt.

7. Volumetrische Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei Verdrängerkolben (10) aufweist, die jeweils in einem Zylinder (11) verschieblich sind, daß die Fördeischraube (21)inderLageist,alleZylinder (11) zu füllen, daß jede der Auslaßöffnungen (14) mit einer Rückschlag vorrichtung versehen ist und in einen Sammler mündet, der mit einer Ausgangsöffnung (17) versehen ist und dadurch, daß die Bewegung aller Verdrängerkolben (10) so koordiniert ist, daß durch die Ausgangsöffnung (17) ein konstanter Volumenstrom fließt.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung aller Kolben durch eine Nocke bewirkt wird.

9. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung aller Kolben durch eine einzige zylindrische doppeltwirkende Nocke (50) bewirkt wird, deren Rotationsachso parallel zur Achse der Kolben verläuft.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung jedes Verdrängerkolbens (10) vom unteren Totpunkt (PMB) zum oberen Totpunkt (PMH) durch eine erste Rolle (51) bewirkt wird, die in Kontakt mit einem ersten Rollweg (52) der Nocke (50) steht, wobei die erste Rolle (51) auf jeder Seite durch zwei Flansche (520) gehalten wird und auf der Achse des Kolbens (10) angeordnet ist und dadurch, daß die umgekehrte Bewegung vom oberen Totpunkt (PMH) zum unteren Totpunkt (PMB) durch eine zweite Rolle (53) bewirkt wird, die im Kontakt mit einem zweiten Rollweg (54) der Nocke (50) steht, wobei die zweite Rolle (53) freitragend auf jedem Kolben (10) befestigt ist.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagvorrichtung aus einer Kugel (15) besteht, die mit einem Sitz (151) zusammenwirkt, der auf der Auslaßöffnung (14) auf der Außenseite des Zylinders (11) ausgebildet ist.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung derKuc,el (15) synchron zur Bewegung des (der) Verdrängerkolben(s) (11) erfolgt.

13. Volumetrische Pumpe mit einer Zufuhröffnung für das Material und einer Ausgangsöffnung, die zur Gänze durch eine einzige Antriebswelle betrieben wird und die zumindest einen Verdrängerkolben aufweist, der in einem Zylinder zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt auf- und abgeleitet, wobei die Zylinderwand eine Einlaßöffnung für das Material aufweist, die während des Verdrängens verschließbar ist und eine Auslaßöffnung, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe Mittel umfaßt, um den Zylinderdurch die Einlaßöffnung zu füllen und wobei das von der Pumpe pro Zyklus extrudierte Volumen eine Funktion des von jedem Kolben überstrichenen Zylindervolumens /wischen dem Punkt seiner Bahn, in dem die Einlaßöffnung verschlossen wird und dem oberen Totpunkt seiner Bewegung ist und wobei die Bewegung jedes Kolbens durch ein Nockensystem bewirkt wird, dessen Bahn(en) so ausgelegt sind, daß der durch die Ausgangsöffnung tretende Volumenstrom für eine konstante Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle konstant ist.

14. Verfahren zum volumetrischen Pumpen mittels mindestens einem Verdrängerkolben, der in einem Zylinder zwischen einem oberen und unteren Totpunkt verschieblich ist, wobei die Zylinderwand Einlaßöffnungen aufweist, die axial zwischen dem oberen und unteren Totpunkt angeordnet sind, wobei die Zylin derstirnwand auf der Seite des oberen Totpunktes eine Auslaßöffnung aufweist, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei der Pumpzyklus darin besteht, den Zylinder mit dem zu fördernden Material zu füllen, wenn der Kolben die Einlaßöffnungen freigibt, den Kolben vorzuschieben, bis er die Einlaßöffnungen verschließt, die Rückschlagvorrichtung zu öffnen, um die Auslaßöffnung freizugeben, wenn der Kolben die Einlaßöffnungen vollständig verschlossen hat, mit dem Vorschub des Kolbens bis zum oberen Totpunkt fortzufahren, die Auslaßöffnung durch die Rückschlagvorrichtung zu schließen und den Kolben zum unteren Totpunkt zurückzuziehen und sodann den Zyklus zu wiederholen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man zumindest zwei Kolben verwendet, deren Bewegungen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Summe der durch die Auslaßöffnungen gelangenden Förderströme konstant ist.

16. Verfahren zur Herstellung von Luftreifen, wobei nicht vulkanisierter Kautschuk auf einen Rohling durch ein Pumpverfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15 aufgebracht wird.