DE102010024560A1 - Use of axial-piston pump as metering pump for dosage of e.g. additives, for manufacturing of polyurethane foam for e.g. steering wheel of motor vehicle, using gear transmission for synchronizing rotations of cylindrical drum and input shaft - Google Patents

Use of axial-piston pump as metering pump for dosage of e.g. additives, for manufacturing of polyurethane foam for e.g. steering wheel of motor vehicle, using gear transmission for synchronizing rotations of cylindrical drum and input shaft Download PDF

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Abstract

The pump (1) has a gear transmission for synchronizing rotation of a cylindrical drum (4) with rotation of an input shaft (3). The gear transmission is formed by a toothed ring (27) that is connected with the cylindrical drum in a torque-proof manner, where the toothed ring stands in engagement with a gear wheel (26) that is connected with the input shaft in a torque-proof manner. The input shaft has a bushing (14) with a ceramic coating for sealing interior of a housing (2) of the pump against surrounding air.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosierpumpe, die als Axialkolbenpumpe ausgebildet ist.The invention relates to a metering pump which is designed as an axial piston pump.

Zur Dosierung von Flüssigkeiten werden in der Chemie unter anderem Zahnradpumpen, Membranpumpen, Schlauchpumpen und Hubkolbenpumpen eingesetzt. Als Hubkolbenpumpen werden auch Axialkolbenpumpen verwendet.Among other things, gear pumps, diaphragm pumps, peristaltic pumps and reciprocating pumps are used in chemistry for dosing liquids. As reciprocating pumps and axial piston pumps are used.

Bei den zur Dosierung verwendeten Axialkolbenpumpen stützen sich die Kolben in den Kugelpfannlagern ab, die in der mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Scheibe vorgesehen sind. Dadurch nehmen die Kolben die Zylindertrommel radial mit.In the case of the axial piston pumps used for dosing, the pistons are supported in the ball-and-socket bearings, which are provided in the disk rotatably connected to the drive shaft. As a result, the pistons take the cylinder drum radially with.

Die bekannten zur Dosierung verwendeten Axialkolbenpumpen weisen den Nachteil auf, dass sie gegenüber der Umgebung bei hochreaktiven Stoffen häufig nicht die erforderliche Dichtigkeit aufweisen, beispielsweise zur Dosierung der Komponenten zur Herstellung von Polyurethan, insbesondere der gegenüber Feuchtigkeit hoch reaktiven Isocyanatkomponente.The known axial piston pumps used for metering have the disadvantage that they often do not have the required tightness with respect to the environment with highly reactive substances, for example for metering the components for the production of polyurethane, in particular the moisture-reactive isocyanate component.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dosierpumpe bereitzustellen, die auch zur Dosierung feuchtigkeits- und/oder sauerstoffempfindlicher Flüssigkeiten geeignet ist.The object of the invention is therefore to provide a metering pump which is also suitable for metering moisture and / or oxygen-sensitive liquids.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Axialkolbenpumpe erreicht, die zur Synchronisation der Rotation der Zylindertrommel mit der Rotation der Eingangswelle einen mit der Zylindertrommel drehfest verbundenen Zahnkranz aufweist, der in ein an der Eingangswelle drehfest angeordnetes Zahnrad eingreift.This is inventively achieved with an axial piston pump, which has a synchronized with the cylinder drum ring gear for synchronizing the rotation of the cylinder drum with the rotation of the input shaft, which engages in a rotationally fixed to the input shaft arranged gear.

Eine derartige Axialkolbenpumpe für einen hydraulisch angetriebenen Motor geht beispielsweise aus WO 2004/083648 A1 hervor.Such an axial piston pump for a hydraulically driven engine starts, for example WO 2004/083648 A1 out.

Wie sich herausgestellt hat, ist die bekannte Axialkolbenpumpe als Dosierpumpe für feuchtigkeits- und/oder sauerstoffempfindliche Flüssigkeiten, beispielsweise die Di- oder Polyisocyanat-Komponente bei der Herstellung von Polyurethan hervorragend geeignet, ebenso für die Di- oder Polyolkomponente. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Spritzgussteilen aus Polyurethan-Schaumstoff. Erfindungsgemäß kann mit der Axialkolbenpumpe jedoch nicht nur die Isocyanat-Komponente und/oder die Polyolkomponente sondern auch Additive und alle anderen Flüssigkeiten gefördert werden, die zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff verwendet werden.As has been found, the known axial piston pump is ideally suited as a metering pump for moisture and / or oxygen-sensitive liquids, for example the diisocyanate or polyisocyanate component in the production of polyurethane, as well as for the di- or polyol component. This is especially true for the production of injection molded polyurethane foam. According to the invention, however, not only the isocyanate component and / or the polyol component but also additives and all other liquids which are used for the production of polyurethane foam can be conveyed with the axial piston pump.

Gegenüber den herkömmlichen als Dosierpumpen verwendeten Axialkolbenpumpen dürfte dies darauf zurückzuführen sein, dass durch die radiale Mitnahme der Zylindertrommel durch die Kolben die Dichtigkeit der Kolben in den Zylindern der Zylindertrommel leidet. Dies wird durch die erwähnte Synchronisation verhindert.Compared to the conventional axial piston pumps used as metering pumps, this may be due to the fact that due to the radial entrainment of the cylinder barrel by the piston, the tightness of the piston in the cylinders of the cylinder drum suffers. This is prevented by the mentioned synchronization.

Vorzugsweise weist die Eingangswelle zur Abdichtung des Inneren des Gehäuses der Pumpe gegenüber der Umgebung eine Laufbuchse auf, die mit einer Keramikbeschichtung versehen ist. Dabei ist ein von der Antriebswelle durchsetzter Deckel zum Verschließen des Gehäuses vorgesehen, der mit wenigstens einem Dichtring zur Anlage an der Laufbuchse versehen ist. Die Buchse kann jedoch auch aus Stahl bestehen, insbesondere wenn die Axialkolbenpumpe eine Magnet-Kupplung aufweist, wobei bei einer Magnet-Kupplung der Deckel entfallen kann.Preferably, the input shaft for sealing the interior of the housing of the pump to the environment on a bushing, which is provided with a ceramic coating. In this case, a penetrated by the drive shaft cover for closing the housing is provided, which is provided with at least one sealing ring for engagement with the liner. However, the bush can also be made of steel, in particular if the axial piston pump has a magnetic coupling, wherein in a magnetic coupling of the cover can be omitted.

Mit einer solchen Laufbuchse werden die Laufeigenschaften der Dosierpumpe wesentlich verbessert. Durch die Keramikbeschichtung ist die Laufbuchse zudem verschleiß- und chemikalienfest. Statt einer Laufbuchse mit Keramikbeschichtung kann gegebenenfalls auch eine Laufbuchse aus Stahl verwendet werden.With such a liner, the running properties of the metering pump are substantially improved. Due to the ceramic coating, the liner is also resistant to wear and chemicals. Instead of a liner with ceramic coating may optionally be used a bushing made of steel.

Vorzugsweise werden zur Lagerung der Eingangswelle in dem Gehäuse der Pumpe beispielsweise zwei oder drei Kugellager verwendet. Dadurch werden die Laufeigenschaften der Eingangswelle weiter verbessert.Preferably, for example, two or three ball bearings are used to support the input shaft in the housing of the pump. As a result, the running characteristics of the input shaft are further improved.

Die von der Eingangswelle abgewandte Stirnfläche der Zylindertrommel ist mit Durchlässen für die Flüssigkeit in bzw. aus den Zylinderbohrungen versehen, also um die Flüssigkeit mit dem Kolben in die Zylinder zu saugen bzw. mit den Kolben aus den Zylinderbohrungen zu drücken. Der Stirnfläche mit diesen Durchlässen ist der Stirnfläche des Gehäuseabschnitts gegenüber angeordnet, der eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für die Flüssigkeit aufweist.The facing away from the input shaft end face of the cylinder drum is provided with passages for the liquid in and out of the cylinder bores, so to suck the liquid with the piston in the cylinder or to press with the piston from the cylinder bores. The end face with these passages is arranged opposite the end face of the housing section, which has an inlet opening and an outlet opening for the liquid.

Dabei ist vorzugsweise zwischen den beiden Stirnflächen eine Ventilplatte vorgesehen, die zwei einander gegenüber liegende kreisbogenförmige Öffnungen aufweist, die auf dem gleichen Kreis liegen, auf denen die Durchlässe in der Stirnfläche der Zylindertrommel angeordnet sind. Die beiden gegenüberliegenden kreisbogenförmigen Öffnungen fluchten damit jeweils mit einer Anzahl von Durchlässen in der Stirnfläche der Zylindertrommel, durch die die Flüssigkeit in die Zylinder eintritt bzw. austritt. Die Ventilplatte besteht dabei vorzugsweise aus Stahl, insbesondere nitriertem oder carbonitriertem Stahl. Sie weist damit eine hohe Verschleiß- und Chemikalienfestigkeit auf.In this case, a valve plate is preferably provided between the two end faces, which has two mutually opposite circular arc-shaped openings which lie on the same circle on which the passages are arranged in the end face of the cylinder drum. The two opposite circular arc-shaped openings are thus aligned in each case with a number of passages in the end face of the cylinder drum, through which the liquid enters or exits into the cylinder. The valve plate is preferably made of steel, in particular nitrided or carbonitriertem steel. It thus has a high resistance to wear and chemicals.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert, deren einzige Figur schematisch einen Längsschnitt durch eine als Axialkolbenpumpe ausgebildeten Dosierpumpe mit teilweise weggebrochenem Teile zeigt.The invention is explained in greater detail below by way of example with reference to the attached drawing, the single figure shows schematically a longitudinal section through a designed as an axial piston pump metering pump with partially broken parts.

Die Axialkolbenpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus drei Abschnitten besteht, nämlich dem Abschnitt 2a, in welchem die Antriebs- oder Eingangswelle 3 gelagert ist, dem Verbindungsabschnitt 2b, in welchem die Zylindertrommel 4 angeordnet ist, und einem Endabschnitt 2c, der eine Einlassöffnung 5 und eine Auslassöffnung 6 aufweist, über die die zu dosierende Flüssigkeit angesaugt bzw. abgegeben wird.The axial piston pump 1 has a housing 2 on, which consists of three sections, namely the section 2a in which the drive or input shaft 3 is stored, the connecting portion 2 B in which the cylinder drum 4 is arranged, and an end portion 2c that has an inlet opening 5 and an outlet opening 6 has, via which the liquid to be metered is sucked or discharged.

Die Zylindertrommel 4 weist zur Lagerung an einer Drehachse 7, welche in dem Gehäuseendabschnitt 2c gehalten wird, eine Axialbohrung 8 auf. In Axialrichtung wird die Zylindertrommel 4 durch einen Ring 9 gehalten, der sich auf einer Ringschulter 10 in dem Gehäuseverbindungsabschnitt 2b abstützt und damit die an der Drehachse 7 drehbar gelagerte Zylindertrommel 4 axial fixiert.The cylinder drum 4 has for storage on a rotation axis 7 , which in the housing end portion 2c is held, an axial bore 8th on. In the axial direction, the cylinder drum 4 through a ring 9 held up on an annular shoulder 10 in the case connector section 2 B supports and thus the at the axis of rotation 7 rotatably mounted cylinder drum 4 axially fixed.

Zur Lagerung der Eingangswelle 3 sind in einem Lagergehäuse 12 in dem Gehäuseabschnitt 2a drei Kugellager 13a, 13b, 13c vorgesehen.For storage of the input shaft 3 are in a bearing housing 12 in the housing section 2a three ball bearings 13a . 13b . 13c intended.

Zur Abdichtung des Inneren des Gehäuses 2 gegenüber der Umgebungsluft ist auf der Eingangswelle 3 eine Laufbuchse 14 drehfest angeordnet, die mit einer Keramikbeschichtung versehen ist. Ferner ist der Gehäuseabschnitt 2a an seinem von der Zylindertrommel 4 abgewandten Ende durch einen Deckel 15 verschlossen, der von der Eingangswelle 3 durchsetzt wird. Der Deckel 15 ist mit zwei Dichtringen 16a, 16b versehen, die an die Laufbuchse 14 gedrückt sind.To seal the interior of the case 2 relative to the ambient air is on the input shaft 3 a liner 14 arranged rotationally fixed, which is provided with a ceramic coating. Furthermore, the housing section 2a at his from the cylinder drum 4 opposite end by a lid 15 closed off by the input shaft 3 is enforced. The lid 15 is with two sealing rings 16a . 16b fitted to the bushing 14 are pressed.

Die Rotationsachse 17 der Eingangswelle 3 und die Rotationsachse 18 der Zylindertrommel 4 sind in einem Winkel alpha von beispielsweise 130 bis 160° angeordnet.The rotation axis 17 the input shaft 3 and the rotation axis 18 the cylinder drum 4 are arranged at an angle alpha of, for example, 130 to 160 °.

Die Zylindertrommel 4 weist eine Vielzahl von Zylindern 20 auf, deren Zylinderachse parallel zur Rotationsachse 18 der Zylindertrommel 4 verläuft und die in Umfangsrichtung der Zylindertrommel 4 im gleichen Abstand von einander und von der Rotationsachse 18 angeordnet sind.The cylinder drum 4 has a variety of cylinders 20 on, the cylinder axis parallel to the axis of rotation 18 the cylinder drum 4 runs and in the circumferential direction of the cylinder drum 4 at the same distance from each other and from the axis of rotation 18 are arranged.

In den Zylindern 20 sind Kolben 21 hin- und herverschiebbar geführt. Jeder Kolben 21 weist eine Kolbenstange 22 mit einem kugelförmigen Kopf 23 auf, der in einer Kugelpfanne 24 einer Kugelpfannenscheibe 25 gelagert ist, die an der Eingangswelle 3 drehfest angeordnet ist. Die Kugelpfannen 24 sind in Umfangsrichtung der Scheibe 25 im gleichen Abstand voneinander und von der Rotationsachse 17 angeordnet.In the cylinders 20 are pistons 21 guided back and forth. Every piston 21 has a piston rod 22 with a spherical head 23 on that in a ball socket 24 a ball socket disc 25 is mounted on the input shaft 3 is arranged rotationally fixed. The ball pans 24 are in the circumferential direction of the disc 25 equidistant from each other and from the axis of rotation 17 arranged.

Damit werden die Kugelpfannen 24 in der Scheibe 25 in einer zur Rotationsachse 18 der Zylindertrommel 4 im Winkel alpha angeordneten Ebene gedreht, was eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 21 und damit eine Saug- bzw. Pumpwirkung der Kolben 21 in den Zylindern 20 hervorruft.This will be the ball pans 24 in the disk 25 in an axis of rotation 18 the cylinder drum 4 rotated at an angle alpha arranged plane, causing a reciprocating motion of the pistons 21 and thus a suction or pumping action of the piston 21 in the cylinders 20 causes.

Zur Synchronisation der Rotation der Zylindertrommel 4 mit der Rotation der Eingangswelle 3 und damit der Kugelpfannenscheibe 25 ist ein Zahnradgetriebe vorgesehen, das zum einen durch ein an der Eingangswelle 3 drehfest angeordnetes Kegelzahnrad 26 und zum anderen durch einen mit dem Zahnrad 26 in Eingriff stehenden Zahnkranz 27 gebildet wird, welcher an der Zylindertrommel 4 drehfest angeordnet ist.For synchronizing the rotation of the cylinder drum 4 with the rotation of the input shaft 3 and thus the ball socket disc 25 a gear transmission is provided, on the one hand by a on the input shaft 3 rotatably mounted bevel gear 26 and on the other by one with the gear 26 meshing sprocket 27 is formed, which on the cylinder drum 4 is arranged rotationally fixed.

Um die zu dosierende Flüssigkeit von der Einlassöffnung 5 in die Zylinder 20 der Zylindertrommel 4 zu saugen bzw. aus den Zylindern 20 durch die Auslassöffnung 6 zu pumpen, weist jeder Zylinder 20 einen Durchlass 28 mit einer Öffnung 28a an der Stirnfläche 25 der Zylindertrommel 4 auf, welche der Stirnfläche 30 des Gehäuseendabschnitts 2c gegenüberliegt.To the liquid to be dispensed from the inlet opening 5 in the cylinders 20 the cylinder drum 4 to suck or out of the cylinders 20 through the outlet opening 6 To pump, assigns each cylinder 20 a passage 28 with an opening 28a at the frontal area 25 the cylinder drum 4 on which of the face 30 of the housing end portion 2c opposite.

Zwischen den beiden Stirnflächen 29, 30 ist in einer Ausnehmung in der Stirnfläche 30 des Gehäuseendabschnitts 2c eine Ventilplatte 31 angeordnet, die zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 32 und 33 aufweist.Between the two faces 29 . 30 is in a recess in the face 30 of the housing end portion 2c a valve plate 31 arranged, the two opposing openings 32 and 33 having.

Beide Öffnungen 32 und 33 sind kreisbogenförmig ausgebildet und liegen auf dem gleichen Kreis wie die Öffnungen 28a der Durchlässe 28. Die kreisbogenförmigen Öffnungen 32 und 33 sind über einen Kanal 34 bzw. 35 in dem Gehäuseendabschnitt 2c mit der Einlassöffnung 5 bzw. der Auslassöffnung 6 verbunden.Both openings 32 and 33 are formed in a circular arc and lie on the same circle as the openings 28a the passages 28 , The circular arc-shaped openings 32 and 33 are over a channel 34 respectively. 35 in the housing end portion 2c with the inlet opening 5 or the outlet opening 6 connected.

Jede der beiden kreisbogenförmigen Öffnungen 32 und 33 fluchtet mit einer Anzahl von Öffnungen 28a der Durchlässe 28, durch die die Flüssigkeit in die Zylinder 20 ein- bzw. austritt. Die Ventilplatte 31 besteht aus Stahl oder Gusseisen.Each of the two circular openings 32 and 33 Aligns with a number of openings 28a the passages 28 through which the liquid enters the cylinder 20 enters or exits. The valve plate 31 is made of steel or cast iron.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Dosierpumpe ist insbesondere zur Polyurethan-Schaum-Herstellung geeignet. Gegenüber den bekannten Dosierpumpen für die Polyurethan Schaumherstellung weist sie unter anderem den Vorteil auf, auch kleine Dosiermengen handhaben zu können, wie sie beispielsweise für kleine Schaumstoffteile verwendet werden, zum Beispiel Schaltknöpfe oder das Lenkrad eines Kraftfahrzeuges.The metering pump designed according to the invention is particularly suitable for polyurethane foam production. Compared to the known metering pumps for polyurethane foam production, it has, inter alia, the advantage of being able to handle even small doses, such as those used for small foam parts, such as buttons or the steering wheel of a motor vehicle.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2004/083648 A1 [0007] WO 2004/083648 A1 [0007]

Claims (8)

Verwendung einer Axialkolbenpumpe (1), die zur Synchronisation der Rotation der Zylindertrommel (4) mit der Rotation der Eingangswelle (5) ein Zahnradgetriebe aufweist, als Dosierpumpe für feuchtigkeits- und/oder sauerstoffempfindliche Flüssigkeiten.Use of an axial piston pump ( 1 ) used to synchronize the rotation of the cylinder drum ( 4 ) with the rotation of the input shaft ( 5 ) has a gear transmission, as a metering pump for moisture and / or oxygen-sensitive fluids. Verwendung und Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe durch einen mit der Zylindertrommel (4) drehfest verbundenen Zahnkranz (27), der mit einem mit der Eingangswelle (3) drehfest verbundenen Zahnrad (26) im Eingriff steht, gebildet wird.Use and claim 1, characterized in that the gear transmission by a with the cylinder drum ( 4 ) non-rotatably connected toothed rim ( 27 ), one with the input shaft ( 3 ) rotatably connected gear ( 26 ) is engaged, is formed. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die feuchtigkeitsempfindliche Flüssigkeit die Isocyanat-Komponente und/oder die Polyol-Komponente und/oder ein Additiv und/oder ein anderes Mittel zur Herstellung von Polyurethan ist.Use according to claim 1 or 2, characterized in that the moisture-sensitive liquid is the isocyanate component and / or the polyol component and / or an additive and / or another means for producing polyurethane. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) zur Abdichtung des Inneren des Gehäuses (2) der Pumpe (1) gegenüber der Umgebungsluft eine Laufbuchse (14) mit Keramikbeschichtung aufweist.Use according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the input shaft ( 3 ) for sealing the interior of the housing ( 2 ) of the pump ( 1 ) relative to the ambient air a liner ( 14 ) with ceramic coating. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) ein von der Eingangswelle (3) durchsetzter Deckel (15) befestigt ist, der mit wenigstens einem Dichtring (16a, 16b) zur Anlage an der Laufbuchse (14) versehen ist.Use according to claim 4, characterized in that on the housing ( 2 ) one from the input shaft ( 3 ) enforced lid ( 15 ), which is provided with at least one sealing ring ( 16a . 16b ) for engagement with the liner ( 14 ) is provided. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Eingangswelle (3) in dem Gehäuse (2) der Pumpe (1) wenigstens ein Kugellager (13a, 13b, 13c) vorgesehen ist.Use according to one of the preceding claims, characterized in that for storage of the input shaft ( 3 ) in the housing ( 2 ) of the pump ( 1 ) at least one ball bearing ( 13a . 13b . 13c ) is provided. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnfläche (29) der Zylindertrommel (4) Durchlässe (28) für die Flüssigkeit in bzw. aus den Zylindern (20) vorgesehen sind und der Stirnfläche (29) der Zylindertrommel (4) die Stirnfläche des Gehäuseabschnitts (2c) gegenüber angeordnet ist, der eine Einlassöffnung (5) und eine Auslassöffnung (6) für die Flüssigkeit aufweist, wobei zwischen den beiden Stirnflächen (29, 30) eine Ventilplatte (31) angeordnet ist, in der zwei gegenüberliegende kreisbogenförmige Öffnungen (32, 33) vorgesehen sind, die jeweils mit einer Anzahl von Durchlässen (28) in der Zylindertrommel (4) fluchten, durch welche die Flüssigkeit in die Zylinder (20) ein bzw. aus den Zylindern (20) austritt.Use according to one of the preceding claims, characterized in that on the end face ( 29 ) of the cylinder drum ( 4 ) Passages ( 28 ) for the liquid in and out of the cylinders ( 20 ) are provided and the end face ( 29 ) of the cylinder drum ( 4 ) the end face of the housing section ( 2c ), which has an inlet opening ( 5 ) and an outlet opening ( 6 ) for the liquid, wherein between the two end faces ( 29 . 30 ) a valve plate ( 31 ) is arranged, in the two opposite circular arc-shaped openings ( 32 . 33 ), each with a number of passages ( 28 ) in the cylinder drum ( 4 ), through which the liquid in the cylinder ( 20 ) on or off the cylinders ( 20 ) exit. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (31) aus Stahl oder Gusseisen besteht.Use according to claim 6, characterized in that the valve plate ( 31 ) consists of steel or cast iron.
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