DE3135037C2

DE3135037C2 -

Info

Publication number: DE3135037C2
Application number: DE19813135037
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald De Hertell; Artur 5630 Remscheid De Hager
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1990-06-13
Also published as: DE3135037A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe als Austragspumpe für schmelzflüssige Polymere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Zahnradpumpe ist durch die DE-AS 24 36 222 bekannt.The invention relates to a gear pump as a discharge pump for molten polymers according to the preamble of claim 1. Such a gear pump is known from DE-AS 24 36 222.

Zahnradpumpen als Austragspumpen bzw. Förderpumpen für hochviskose Medien werden bei der Produktion und Verarbeitung von Thermoplasten zum Fördern der Schmelze bei hohen Gegendrücken bis zu mehr als 300 bar verwendet. Sie sind insbesondere für Polyamide, Polyäthylenterephthalat, Polypropylen, Polystyrol anwendbar (vgl. z. B. Chemiefasern 1980, Heft 9, Seite 670).Gear pumps as discharge pumps or feed pumps for highly viscous Media are used in the production and processing of Thermoplastics to convey the melt at high back pressures used up to more than 300 bar. They are especially for Polyamides, polyethylene terephthalate, polypropylene, polystyrene applicable (see e.g. Chemiefaser 1980, No. 9, page 670).

Ein besonderes Problem bei einer derartigen Verwendung von Zahnradpumpen stellt die Abdichtung des mit dem Antriebsmotor verbundenen Wellenzapfens dar. Man hat hierfür bereits Sperrflüssigkeiten eingesetzt, welche unter hohem Druck in das Stopfbuchsgehäuse geleitet werden. Hierdurch läßt sich die Leckage im Bereich der Dichtung jedoch lediglich vermindern, da der Druck der Sperrflüssigkeit niedriger als der Druck der thermoplastischen Schmelze sein muß, um ein Druckgefälle vom Pumpenraum nach außen bestehen zu lassen. Mengenmäßig ist diese Leckage ohne Bedeutung. Sie wird jedoch zum Problem, wenn die Schmelze sich abkühlt und erstarrt oder wenn die austretende Schmelze verkrackt und einen erhöhten Verschleiß der Lager und Dichtungen bewirkt.A particular problem with such use of Gear pumps provide the seal with the drive motor connected shaft journal. There are already barrier liquids for this inserted under high pressure into the gland housing be directed. This allows the leakage in However, only reduce the area of the seal because of the pressure the barrier liquid lower than the pressure of the thermoplastic Melt must be to follow a pressure drop from the pump room to leave outside. In terms of quantity, this leakage is without Importance. However, it becomes a problem when the melt turns cools and solidifies or when the emerging melt cracks and increased wear on the bearings and seals causes.

Gegenstand der DE-AS 24 36 222 ist eine Zahnradpumpe für hochviskose Medien, beispielsweise zur Förderung von Kunststoffschmelzen mit Werten für die dynamische Viskosität bis 100 000 Poise. Gegenstand ist die Gestaltung des Einlaufbereichs und des Raumes zur Aufnahme der Zahnräder, außerdem die Gestaltung der Gehäusebeheizung. Die Wellenabdichtung zeigt die beschriebenen Nachteile.The subject of DE-AS 24 36 222 is a gear pump for highly viscous Media, for example to promote plastic melts with values for dynamic viscosity up to 100,000 Poise. The subject is the design of the inlet area and the Space for receiving the gears, also the design of the Housing heating. The shaft seal shows the described Disadvantage.

Aus der DE-OS 25 57 311 bekanntgeworden ist weiter eine Leimpumpe für die Zigarettenindustrie, die insbesondere die Abdichtung der Pumpenantriebswelle betrifft, welche in zwei mit einigem Abstand zwischen sich angeordneten Lagern gelagert ist. Gegen beide Lager ist der mit von Zeit zu Zeit auszutauschendem Wasser gefüllte Zwischenraum durch je eine Ringdichtung abgedichtet. Die Ausbildung der beschriebenen Abdichtung ist zur Verwendung an einer als Austragspumpe für schmelzflüssige Polymere dienenden Zahnradpumpe wegen der bei dieser auftretenden hohen Druckdifferenzen nicht geeignet.A glue pump has also become known from DE-OS 25 57 311 for the cigarette industry, especially the seal The pump drive shaft affects which in two with some Distance between arranged bearings is stored. The one to be exchanged against both camps from time to time Water-filled space is sealed by a ring seal. The formation of the seal described is for Use on a as a discharge pump for molten polymers serving gear pump because of the occurring at this high pressure differences are not suitable.

Schließlich ist in der DE-PS 5 44 963 eine Wellendichtung für Vakuumpumpen, insbesondere mit Drehkolben, beschrieben. Zwischen zwei als Wellendichtung dienenden Stopfbüchsen ist ein mit einer Sperrflüssigkeit gefüllter Raum vorgesehen, der zum Druckausgleich mit dem Ansaugrohr der Pumpe verbunden ist. Diese Konstruktion betrifft zwar ebenfalls eine Pumpe, hat jedoch vollständig andere Voraussetzungen und ist daher ebenfalls zur Verwendung an einer als Austragspumpe für schmelzflüssige Polymere dienenden Zahnradpumpe wegen der anders gelagerten Arbeitsbedingungen nicht geeignet.Finally, in DE-PS 5 44 963 a shaft seal for Vacuum pumps, especially with rotary lobes, described. Between two stuffing boxes used as shaft seals is one with one Barrier liquid filled space provided for pressure equalization is connected to the suction pipe of the pump. This construction also affects a pump, but has a complete one other requirements and is therefore also for use on one as a discharge pump for molten polymers serving gear pump because of the different working conditions not suitable.

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abdichtung des mit dem Antriebsmotor verbundenen Wellenzapfens zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei findet als Sperrflüssigkeit eine Flüssigkeit Verwendung, die ein Lösungsmittel für das zu fördernde Polymere ist und dieses insbesondere auch im abgekühlten Zustand völlig zu lösen vermag. Als derartige Lösungsmittel bekannt sind Tetraäthylenglykol für Polyamid und Butandiol oder Glykol für Polyester. Es liegt im Bereich des Könnens eines chemischen Durchschnittsfachmanns, für andere auszutragende Polymere, insbesondere Polypropylen und Polystyrol geeignete Lösungsmittel ausfindig zu machen.The invention is based on the object, an improved Sealing of the shaft journal connected to the drive motor to accomplish. This task is marked by the Claim 1 solved. A liquid is found as the barrier liquid Use a solvent for the material to be promoted Is polymer and this is especially in the cooled state is able to solve completely. Known as such solvents Tetraethylene glycol for polyamide and butanediol or glycol for polyester. It is in the area of skill of an average chemical professional, for other polymers to be discharged, in particular polypropylene and polystyrene to find suitable solvents.

Die Anwendung eines Lösungsmittels für das Polymere als Sperrflüssigkeit hat den Vorteil, daß auch die zugelassene Leckage der Polymerschmelze keine Schädigungen der Dichtungen mehr hervorrufen kann, da die Sperrflüssigkeit die geringen Leckageströme ständig in Lösung hält. Es ist aber andererseits auch unschädlich, wenn geringe Mengen der Sperrflüssigkeit in den Innenraum der Pumpe gelangen, da das Lösungsmittel mit der thermoplastischen Schmelze zu einer homogenen Masse vermischt und gelöst wird. Aus diesem Grunde ist bevorzugt vorgesehen, daß der Dichtbereich druckentlastet wird und zwar vorzugsweise dadurch, daß der Dichtbereich durch einen Kanal mit der Saugseite der Pumpe verbunden wird. Bei Anwendung der Austragspumpe zum Austragen der Schmelze aus einem Reaktorgefäß ergeben sich hierdurch im Dichtbereich sogar Unterdrücke gegenüber der äußeren Umgebung, so daß ein Druckgefälle von außen nach innen besteht, wenn - wie weiterhin als vorteilhaft vorgeschlagen - die Sperrflüssigkeit unter einem den Saugdruck der Pumpe geringfügig übersteigenden Druck steht.The use of a solvent for the polymer as a barrier liquid has the advantage that the approved leakage of the Polymer melt no longer cause damage to the seals can, because the barrier liquid the low leakage flows keeps in solution. On the other hand, it is also harmless if small amounts of the barrier liquid in the interior of the Pump arrive because the solvent with the thermoplastic Melt is mixed to a homogeneous mass and dissolved. Out for this reason it is preferably provided that the sealing area is relieved of pressure, preferably by the fact that the sealing area connected to the suction side of the pump by a duct becomes. When using the discharge pump to discharge the melt this even results from a reactor vessel in the sealing area Vacuum against the outside environment, so that a pressure drop from the outside in, if - as continues to be advantageous proposed - the barrier liquid under a suction pressure the pump is slightly above pressure.

Die Sperrflüssigkeit wird der Dichtung derart zugeführt, daß die Welle gegenüber dem Stopfbuchsgehäuse zunächst durch eine mechanische Dichtung abgedichtet wird und daß die Sperrflüssigkeit in den hinter der Dichtung entstehenden Ringraum zwischen Welle und Gehäuse gegeben wird. Die Dichtung war bisher als Gleitring ausgeführt. Es wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Dichtung ein als robust bekanntes Stopfbuchspaket ist. Eine erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, daß zwei Stopfbuchspakete mit Abstand voneinander vorgesehen werden. In den zwischen den Stopfbuchspaketen entstehenden Ringraum wird die Sperrflüssigkeit eingegeben. Die Stopfbuchspakete werden in dem Ringraum durch Federn gegeneinander abgestützt, so daß sie vom Achsende her axial vorgespannt und belastet werden können. In diesem Falle wird die Stopfkraft durch die zwischengeschalteten Federn vom einen Paket auf das andere übertragen.The sealing liquid is supplied to the seal in such a way that the Shaft opposite the stuffing box housing initially by a mechanical Seal is sealed and that the barrier liquid in the annular space between the shaft and Housing is given. The seal was previously designed as a slide ring. However, it is proposed according to the invention that the Seal is a stuffing box package known as robust. An inventive Special feature is that two stuffing box packages be provided at a distance from each other. In between The annulus is created in the stuffing box package entered. The stuffing box packages are in the annulus Springs supported against each other so that they axially biased and loaded from the end of the axle can. In this case, the tamping force is interposed Transfer feathers from one package to the other.

Bevorzugt werden Federn mit begrenztem Federweg verwandt, was insbesondere dadurch bewerkstelligt werden kann, daß in den Federn ein Zapfen liegt, der um ein vorgegebenes Maß kürzer als die Feder ist. Die Verwendung derartiger Federn hat den Vorteil, daß die Flüssigkeitsdichtung auch dann noch wirksam ist, wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Druckentlastung der Dichtstelle ausfällt. Zu diesem Ausfall kann es insbesondere dann kommen, wenn der Druckentlastungskanal z. B. durch darin erstarrte Schmelze verstopft ist. In diesem Falle gerät die dem Zahnrad zugewandte Stopfbuchspackung unter den erhöhten Druck der Hochdruckseite der Austragspumpe und wird dadurch gegen das Wellenende gedrückt. Sie kann sich dabei jedoch nur um den zugelassenen Federweg verhältnismäßig leicht gegen die Federkraft bewegen.Springs with limited travel are preferred, which can be accomplished in particular in that in the Feathers a pin is located that is shorter than a predetermined amount the feather is. The use of such springs has the advantage that the liquid seal is still effective when the invention the intended pressure relief of the sealing point fails. To This failure can occur in particular if the pressure relief duct e.g. B. blocked by solidified melt therein is. In this case, the stuffing box packing facing the gear wheel under the increased pressure of the high pressure side of the discharge pump and is thereby pressed against the shaft end. she can However, this is only proportional to the permitted travel move slightly against the spring force.

Anschließend ist die Stopfbuchspackung wieder zwischen dem Stopfflansch am Wellenende, der hierauf folgenden zweiten Stopfbuchspackung und dem den Federweg begrenzenden Zapfen fest eingespannt und damit dicht.Then the stuffing box packing is again between the stuffing flange at the shaft end, the second stuffing box packing that follows and the pin limiting the spring travel firmly clamped and therefore tight.

Die Gefahr eines Druckaufbaus in der Entlastungszone der Wellenabdichtung kann dadurch vermindert werden, daß dort ein Abschaber vorgesehen wird, welcher evtl. eintretende, stagnierende und dabei erstarrende Schmelzereste abschabt und in Bewegung hält. Zum gleichen Zweck kann alternativ vorgesehen werden, daß im Dichtungsbereich die Welle und die Bohrung des Stopfbuchsgehäuses exzentrisch zueinander angeordnet werden, so daß sich - in der Einbaulage der Pumpe - unten ein engster Spalt mit einem erhöhten dynamischen Druck bildet, welcher für ein Umwälzen der Schmelze gerade in dem von Ablagerungen besonders gefährdeten unteren Bereich sorgt. The risk of pressure building up in the relief zone of the shaft seal can be reduced by providing a scraper there becomes, which possibly occurring, stagnant and thereby scrapes solidifying melt residues and keeps them moving. To the same purpose can alternatively be provided that in the sealing area the shaft and the bore of the gland housing be arranged eccentrically to each other so that - in the installation position the pump - at the bottom a narrow gap with an increased dynamic Pressure creates which just for a circulation of the melt in the lower area, which is particularly at risk from deposits.

Bei dieser Anordnung ist im oberen Bereich der Bohrung - dort, wo die Exzentrizität zwischen Welle und Bohrung den größten Wert annimmt - der Entlastungskanal zur Niederdruckseite hin angeordnet.With this arrangement, in the upper area of the hole - there, where the eccentricity between shaft and bore has the greatest value assumes - the relief duct is arranged towards the low pressure side.

Da die Austragspumpen hoch erhitzt werden, kann es notwendig sein, die Sperrflüssigkeit zu kühlen, zum einen, um die Packungen zu schonen, zum anderen, um eine chemische Zersetzung der Sperrflüssigkeit zu vermeiden.Since the discharge pumps are heated to a high temperature, it may be necessary be to cool the barrier liquid, on the one hand, around the packs to protect, on the other hand, to chemical decomposition of the Avoid barrier liquid.

Die Sperrflüssigkeit wird dem Ringraum aus einem mit dem Ringraum kommunizierenden Vorratsbehälter zugeführt. Dabei kann der Vorratsbehälter offen sein. Falls die Sperrflüssigkeit unter einem etwas höheren Druck stehen soll, kann das System von Vorratsbehälter und Ringraum jedoch auch geschlossen sein.The sealing fluid becomes the annulus from one with the annulus communicating reservoir supplied. The reservoir can be open. If the barrier liquid is under something the system of reservoir and However, the annulus must also be closed.

Zur Kühlung der Sperrflüssigkeit wird bevorzugt am Ringraum zwischen den Stopfbuchspackungen eine Falleitung für die Zufuhr und eine Steigleitung für die Wegführung der Sperrflüssigkeit angeschlossen, und zwar derart, daß in dem Leitungssystem infolge eines Temperaturunterschiedes ein Naturumlauf erfolgt.To cool the sealing liquid, the ring space is preferably between the stuffing box packings a down pipe for the supply and a riser for the removal of the barrier liquid is connected, in such a way that in the pipe system due to a Temperature difference a natural circulation takes place.

Schließlich kann vorgesehen werden, daß die Dichtheit der Austragspumpe dadurch überwacht wird, daß - sofern es sich um ein offenes System handelt - der Füllstand des Vorratsbehälters oder - sofern es sich um ein geschlossenes System handelt - der Druck des Systems überwacht wird.Finally, it can be provided that the tightness the discharge pump is monitored in that - if it is is an open system - the fill level of the storage container or - if it is a closed system - the System pressure is monitored.

Hierzu sei bemerkt, daß bei einem Ansteigen des Drucks der Schmelze im Dichtungsbereich Schmelze in den das Lösungsmittel enthaltenden Ringraum austreten und dort in Lösung gehen wird. Dadurch tritt eine Volumenvergrößerung des Lösungsmittel-Polymergemisches ein, die man direkt oder über den damit verbundenen Druckanstieg messen und z. B. zur Erzeugung eines Alarmsignals nutzbar machen kann.It should be noted that when the pressure of the melt increases in the sealing area melt in the solvent-containing Emerge annulus and will go there in solution. Thereby occurs an increase in volume of the solvent-polymer mixture one that one directly or via the associated pressure increase measure and z. B. usable for generating an alarm signal can.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment described.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 den schematischen Längsschnitt durch eine als Zahnradpumpe ausgeführte Austragspumpe; Fig . 1 shows the schematic longitudinal section through a discharge pump designed as a gear pump;

Fig. 2 als Detail den Dichtungsbereich der Antriebswelle im Axialschnitt; Fig . 2 shows in detail the sealing area of the drive shaft in axial section;

Fig. 3 die Federn im Bereich der Stopfbuchspackungen; Fig . 3 the springs in the area of the stuffing box packings;

Fig. 4 und Fig. 4a bzw. Fig. 5 und Fig. 5a ein Detail des Dichtungsbereiches nach Fig. 2 jeweils im Axial- und Querschnitt. Fig . 4 and Fig . 4a or Fig . 5 and Fig . 5a shows a detail of the sealing area according to FIG . 2 each in axial and cross section.

In Fig. 1 ist der Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe zur Veranschaulichung ihres Aufbaus dargestellt. Das Gehäuse 1 ist von einer Heizmittelkammer 2 umgeben. Bei dem Heizmittel kann es sich um eine erhitzte Flüssigkeit oder um Dämpfe handeln, die an den Wandungen des Gehäuses 1 kondensieren und dabei ihre Kondensationswärme abgeben. Von den beiden miteinander kämmenden Zahnrädern 3 und 4 wird das Zahnrad 3 durch die Antriebswelle 7 angetrieben. Beide Zahnräder sind auf den Wellen 7 bzw. 8 drehfest gelagert. Bei der eingezeichneten Drehrichtung der Zahnräder fördert die Zahnradpumpe in Richtung der eingezeichneten Pfeile, so daß bei 5 der Pumpeneinlaß und bei 6 die Druckseite der Pumpe ist. Auf der Druckseite 6 der Pumpe ist noch ein Kanal 35 angeschlossen, der in die Lagerbuchsen integriert ist und auf welchen bei der Beschreibung der Fig. 2 später näher eingegangen wird.In Fig . 1 shows the longitudinal section through a gear pump to illustrate its construction. The housing 1 is surrounded by a heating medium chamber 2 . The heating medium can be a heated liquid or vapors that condense on the walls of the housing 1 and thereby give off their heat of condensation. The gear 3 is driven by the drive shaft 7 from the two meshing gears 3 and 4 . Both gears are rotatably mounted on the shafts 7 and 8 respectively. In the direction of rotation of the gears shown, the gear pump delivers in the direction of the arrows, so that at 5 the pump inlet and at 6 the pressure side of the pump. On the pressure side 6 of the pump, a channel 35 is also connected, which is integrated in the bearing bushes and on which in the description of FIG . 2 will be discussed in more detail later.

Die Antriebswelle 7 tritt aus dem Gehäuse heraus und ist mit einem - nicht dargestellten - Antriebsmotor gekuppelt. The drive shaft 7 emerges from the housing and is coupled to a drive motor (not shown).

Die Fig. 2, 4 und 5 zeigen im Detail die Gleitlager und die Abdichtung der Antriebswelle 7 im Bereich des mit dem Antriebsmotor gekuppelten Wellenzapfens 9.The Fig . 2, 4 and 5 show in detail the plain bearings and the sealing of the drive shaft 7 in the area of the shaft journal 9 coupled to the drive motor.

In Fig. 2 ist das Zahnrad 3 auf der Antriebswelle 7 dargestellt. Unmittelbar links und rechts neben dem Zahnrad 3 befindet sich die Gleitlagerung der Antriebswelle 7 in der Lagerbuchse 10 bzw. dem Lagerdeckel 10.1. Die Wellen 7, 8 mit den Zahnrädern 3, 4 sind zur Aufnahme der Axialkräfte im Lagerdeckel 10.1 bzw. im Lagergehäuse 10 abgestützt. In der bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Lagergehäuse 10 und Gehäusedeckel 14 ein Düsenring 13 vorgesehen, der zwischen dem Gleitlager und der Wellendichtung einen Spalt definierter Weite und somit einen definierten Leckagefluß zuläßt. An das Gleitlager schließt sich die Entlastungszone 15 an. Zur Erklärung sei erwähnt, daß nicht vermieden werden kann, daß flüssige Schmelze, die unter einem Druck von z. B. 300 bar steht, durch das Gleitlager in die Zone 15 verminderten Druckes gelangt. Funktion der Zone 15 verminderten Druckes ist die Druckentlastung der Leckageströme durch einen Verbindungskanal 16. Der Verbindungskanal 16 verbindet die Zone 15 verminderten Druckes, d. h. den Ringspalt zwischen Antriebswelle 7 und Gehäusedeckel 14 mit dem Pumpeneinlaß 5 und führt mithin die Leckageströme aus dem Bereich der Zone 15 verminderten Druckes zurück auf den Pumpeneinlaß 5. Der Druck der in der Zone 15 verminderten Druckes befindlichen Schmelze entspricht also im wesentlichen dem Druck im Pumpeneinlaß 5 zuzüglich dem Druckverlust im Verbindungskanal 16.In Fig . 2 shows the gear 3 on the drive shaft 7 . Immediately to the left and right of the gear 3 is the slide bearing of the drive shaft 7 in the bearing bush 10 and the bearing cover 10.1 . The shafts 7, 8 with the gearwheels 3, 4 are supported for absorbing the axial forces in the bearing cover 10.1 or in the bearing housing 10 . In the preferred embodiment, a nozzle ring 13 is provided between the bearing housing 10 and the housing cover 14 , which permits a gap of defined width and thus a defined leakage flow between the slide bearing and the shaft seal. The relief zone 15 adjoins the slide bearing. As an explanation, it should be mentioned that it cannot be avoided that liquid melt, which is under a pressure of z. B. 300 bar, passes through the plain bearing in zone 15 reduced pressure. The function of zone 15 of reduced pressure is the pressure relief of the leakage flows through a connecting channel 16 . The connecting channel 16 connects the zone 15 of reduced pressure, ie the annular gap between the drive shaft 7 and the housing cover 14, to the pump inlet 5 and consequently leads the leakage flows from the area of the zone 15 of reduced pressure back to the pump inlet 5 . The pressure of the melt in the zone 15 reduced pressure thus essentially corresponds to the pressure in the pump inlet 5 plus the pressure loss in the connecting channel 16 .

Der Wellenzapfen 9 der Antriebswelle 7 wird zum Antriebsmotor hin durch Stopfbuchspackungen abgedichtet. Hierzu ist auf den Gehäusedeckel 14 das Stopfbuchsgehäuse 12, ein rohrförmiger Körper, gesetzt. In ihm befindet sich eine erste Stopfbuchspackung 17 mit mehreren Packungsringen, sodann ein Ringraum 27, der in Achsrichtung von mehreren - in ihren Einzelheiten in Fig. 3 dargestellten umfangsverteilten Federn 20 überbrückt wird und sodann eine zweite Stopfbuchspackung 18 mit weiteren Packungsringen. Durch Stopfflansch 19 werden die Stopfbuchsringe von der Antriebsseite her zusammengepreßt, wobei die Stopfkräfte von der Packung 18 auf die Packung 17 durch die Federn 20 übertragen werden. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, sind die Federn zwischen Federköpfen 22 eingespannt. Die Federköpfe 22 weisen Abstandzapfen 21 auf, welche den freien Federweg begrenzen und bei einer zu starken Zusammendrückung der Federn 20 für eine formschlüssige Kraftübertragung Sorge tragen.The shaft journal 9 of the drive shaft 7 is sealed off from the drive motor by gland packing. For this purpose, the stuffing box housing 12 , a tubular body, is placed on the housing cover 14 . In it there is a first stuffing box packing 17 with several packing rings, then an annular space 27 , which in the axial direction of several - in its details in Fig . 3 circumferentially distributed springs 20 is bridged and then a second stuffing box packing 18 with further packing rings. The stuffing box rings are pressed together from the drive side by the stuffing flange 19 , the stuffing forces being transmitted from the packing 18 to the packing 17 by the springs 20 . As can be seen from Fig . 3 results, the springs are clamped between spring heads 22 . The spring heads 22 have spacer pins 21 which limit the free spring travel and, if the springs 20 are compressed too much, ensure positive force transmission.

Der Ringraum 27 ist über die Leitung 23 mit einem Vorratsbehälter 24, der die Sperrflüssigkeit enthält, kommunizierend verbunden, so daß die Sperrflüssigkeit im Ringraum 27 lediglich unter dem Druck der Flüssigkeitssäule, d. h. unter dem Druck von wenig mehr als 1 bar, z. B. 1,1 bar steht. Der Vorratsbehälter 24 besitzt eine Meßskala 25 und außerdem einen Schwimmer 26, der beim Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes die elektrischen Kontakte 28 schließt und hierdurch ein Signal erzeugt.The annular space 27 is communicated via the line 23 with a reservoir 24 , which contains the sealing liquid, so that the sealing liquid in the annular space 27 only under the pressure of the liquid column, ie under the pressure of little more than 1 bar, for. B. stands 1.1 bar. The reservoir 24 has a measuring scale 25 and also a float 26 , which closes the electrical contacts 28 when a certain liquid level is reached and thereby generates a signal.

Die Stopfbuchspackung 18 dient der Abdichtung des mit der Sperrflüssigkeit gefüllten Ringraumes 27 gegenüber dem freien Ende des Wellenzapfens 9.The stuffing box packing 18 is used to seal the annular space 27 filled with the sealing liquid against the free end of the shaft journal 9 .

In Fig. 2 ist weiterhin mit einem gestrichelten Linienzug ein Naturumlaufsystem für die Sperrflüssigkeit angedeutet. Es besteht aus dem Vorratsbehälter 24, an den eine Falleitung 32 angeschlossen ist, die zu dem Ringraum 27 zwischen den Stopfbuchspackungen 17 und 18 führt. Etwa diametral gegenüber ist am Ringraum 27 eine Steigleitung 31 angeschlossen, die wieder zu dem Vorratsbehälter 24 führt. Durch die Temperaturunterschiede der Sperrflüssigkeit in der Steig- und Falleitung und die daraus resultierenden Dichteunterschiede erfolgt im System ein Naturumlauf, wobei die Sperrflüssigkeit sich im Ringraum 27 aufheizt und im Vorratsbehälter 24 - entsprechend dessen Fassungsvermögen - mehr oder weniger stark abkühlen kann. In Fig . 2, a natural circulation system for the barrier liquid is also indicated by a dashed line. It consists of the reservoir 24 , to which a down pipe 32 is connected, which leads to the annular space 27 between the stuffing box packings 17 and 18 . A riser 31 is connected to the annular space 27 approximately diametrically opposite and leads again to the reservoir 24 . Due to the temperature differences of the sealing liquid in the riser and downpipe and the resulting density differences, the system circulates naturally, whereby the sealing liquid heats up in the annular space 27 and can cool down to a greater or lesser extent in the storage container 24 , depending on its capacity.

Wie bereits bei der Beschreibung von Fig. 1 erwähnt worden ist, ist auf der Druckseite 6 der Pumpe ein in die Lagerbuchsen intergrierter Kanal 35 angeschlossen, durch den Polymerschmelze unter hohem Druck durch das angeschlossene Leitungssystem in die im Lagergehäuse 10 bzw. im Lagerdeckel 10.1 angeordneten, als Drosselkanäle 36, 37 ausgebildeten Axialnuten gepreßt wird. Von hier werden die Ringspalte 33 und 34 der Lagerbuchsen bzw. alternativ die Stirnflächen des Zahnrades 3 mit Druck beaufschlagt, wobei bei symmetrischer Kraftwirkung das Zahnrad 3 zwischen den axialen Begrenzungswänden "schwimmt" und ein Anlaufen an einer der Wände vermieden wird. Hierdurch wird die Reibung vermindert und in Verbindung hiermit ebenfalls der Verschleiß und die erforderliche Antriebsleistung. Bei dem beschriebenen System der Spaltregelung stellt sich eine Gleichgewichtsstellung des Zahnrades 3 in Abhängigkeit von dem Druckverlust in den Ringspalten selbsttätig ein, d. h. wenn das Zahnrad 3 nach rechts verschoben wird, so erhöht sich im Drosselkanal 37 wegen der größeren Kanallänge der Druckverlust, so daß der an dem Ringspalt 33 anstehende Druck abfällt und das Zahnrad 3 in die Gleichgewichtslage zurückverschoben wird.As already described in the description of FIG . 1 has been mentioned, a channel 35 integrated into the bearing bushes is connected on the pressure side 6 of the pump, through which polymer melt under high pressure through the connected line system into the axial grooves arranged in the bearing housing 10 or in the bearing cover 10.1 and designed as throttle channels 36, 37 is pressed. From here, the annular gaps 33 and 34 of the bearing bushes or, alternatively, the end faces of the gear 3 are pressurized, the gear 3 "floating" between the axial boundary walls with symmetrical force action and tarnishing on one of the walls being avoided. This reduces friction and in connection with this also wear and the required drive power. In the described gap control system, an equilibrium position of the gear 3 is set automatically as a function of the pressure loss in the annular gaps, ie if the gear 3 is shifted to the right, the pressure loss increases in the throttle duct 37 because of the larger duct length, so that the pressure present at the annular gap 33 drops and the gear 3 is pushed back into the equilibrium position.

Im übrigen wird noch darauf hingewiesen, daß der im Lagerdeckel 10.1 gelagerte Wellenzapfen 11.1 abgeschrägt ist. Durch diese Neigung der Stirnfläche 11.2 gegenüber der Normalebene entsteht beim Umlauf der Welle eine Pumpwirkung, die insbesondere eine Stagnation und Zersetzung der dorthin gelangten Schmelze verhindert und einen zusätzlichen Druck aufbaut. Entsprechend diesem Druckanstieg im Drosselkanal 37 ist der Ringspalt 33 kleiner als der Ringspalt 34 zu dimensionieren.It is also pointed out that the shaft journal 11.1 mounted in the bearing cover 10.1 is beveled. This inclination of the end face 11.2 with respect to the normal plane creates a pumping effect when the shaft rotates, which in particular prevents stagnation and decomposition of the melt that has reached it and builds up additional pressure. In accordance with this pressure increase in the throttle duct 37 , the annular gap 33 is to be dimensioned smaller than the annular gap 34 .

In den Fig. 4 und 5 sind im Detail Maßnahmen dargestellt, die verhindern, daß sich in der Zone 15 verminderten Druckes Schmelze in Toträumen sammelt. Als Totraum besonders gefährdet ist der - in Einbaulage - untere Teil der Zone 15 verminderten Druckes. Nach Fig. 4 und Fig. 4a wird vorgesehen, daß der Wellenzapfen 9 im Bereich der Zone 15 verminderten Druckes mit einem Abschaber 29 versehen wird, welcher dafür sorgt, daß die Schmelze nicht zum Stillstand kommt. Es kann sich hierbei z. B. um eine einfache, als Maschinenelement bekannte Paßfeder handeln. In Fig. 5 und Fig. 5a ist als alternative Maßnahme vorgesehen, daß der Gehäusedeckel 14 den Wellenzapfen 9 im Bereich der Zone 15 verminderten Druckes exzentrisch umgibt, so daß sich unten ein engster Spalt 30 ausbildet. Infolge der Drehung des Wellenzapfens 9 entsteht im Bereich dieses engsten Spaltes 30 ein erhöhter dynamischer Druck, der zum Durchspülen des engsten Spaltes 30 beiträgt und Schmelzeablagerungen verhindert.In the Fig . 4 and 5 are shown in detail measures that prevent melt from collecting in zone 15 of reduced pressure in dead spaces. The lower part of zone 15 of reduced pressure - in the installed position - is particularly at risk as a dead space. According to Fig . 4 and Fig . 4a it is provided that the shaft journal 9 is provided in the region of the zone 15 of reduced pressure with a scraper 29 which ensures that the melt does not come to a standstill. It can be z. B. can be a simple feather key known as a machine element. In Fig . 5 and Fig . 5a is provided as an alternative measure that the housing cover 14 eccentrically surrounds the shaft journal 9 in the region of the zone 15 of reduced pressure, so that a narrowest gap 30 is formed at the bottom. As a result of the rotation of the shaft journal 9 , an increased dynamic pressure arises in the area of this narrowest gap 30 , which contributes to flushing through the narrowest gap 30 and prevents melt deposits.

Zur weiteren Erklärung sei erwähnt, daß die Bezugszeichen in den Fig. 4 und 5 sich auf die in Fig. 2 dargestellten Elemente der Austragspumpe beziehen.For further explanation, it should be mentioned that the reference symbols in FIGS . 4 and 5 refer to the in Fig . 2 related elements of the discharge pump refer.

Bevor nun die Funktion der Austragspumpe beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäß verwandte Sperrflüssigkeit ein Lösungsmittel für das auszutragende Polymere darstellt. Geeignete Lösungsmittel kann der Fachmann für jedes auszutragende Polymere angeben. Da die Austragspumpe während ihrer Lebenszeit im allgemeinen nur für ein einziges Produkt eingesetzt wird, kommt auch nur ein einziges Sperrmittel zur Anwendung. Dabei wirkt sich insbesondere positiv aus, daß erfindungsgemäß das Sperrmittel unter keinem nennenswerten Druck im Vergleich zum Pumpenauslaßdruck steht und daher keine Sperrmittelleckage zu befürchten ist.Before the function of the discharge pump is described to point out that the barrier liquid used according to the invention represents a solvent for the polymer to be discharged. The person skilled in the art can find suitable solvents for each to be discharged Specify polymers. Because the discharge pump during its lifetime generally only used for a single product even a single blocking agent for use. It works especially positive that according to the invention the blocking agent under there is no significant pressure in comparison to the pump outlet pressure and therefore there is no fear of leakage of blocking agent.

Zu dem Vorratsbehälter 24 sei noch erwähnt, daß dieser auch geschlossen sein kann. In diesem Falle würde der Schwimmer durch einen Druckaufnehmer ersetzt, der beim Überschreiten eines bestimmten zulässigen Druckes ein Signal abgibt.Regarding the storage container 24, it should also be mentioned that this can also be closed. In this case, the float would be replaced by a pressure sensor, which emits a signal when a certain permissible pressure is exceeded.

Durch die Verwendung von Stopfbuchspaketen wird gewährleistet, daß eine gute, nachstellbare und gegen Verschmutzung unempfindliche Dichtung mit langer Standzeit gewährleistet ist. Wegen der Druckentlastung der Schmelze im Bereich der Zone 15 verminderten Druckes besteht kein Druckgefälle der Schmelze in Richtung des Ringraums 27. Andererseits besteht für die Sperrflüssigkeit ein - wenn auch nur geringes - Druckgefälle vom Ringraum 27 in Richtung der Zone 15 verminderten Druckes, so daß dort allenfalls geringe Mengen der Sperrflüssigkeit in die Schmelze gelangen können. Diese geringen Mengen der Sperrflüssigkeit bewirken, daß eventuell in die Stopfbuchspackung 17 gelangte Schmelzereste gelöst und ständig beseitigt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Stopfbuchspackungen ständig gereinigt und in Funktion gehalten werden. Insbesondere kann vermieden werden, daß Schmelzereste im Bereich der Stopfbuchspackungen verkracken und aushärten und dadurch die Stopfbuchspackung unbrauchbar machen.The use of stuffing box packages ensures that a good, adjustable and dirt-resistant seal with a long service life is guaranteed. Because of the pressure relief of the melt in the zone 15 of reduced pressure, there is no pressure drop of the melt in the direction of the annular space 27 . On the other hand, there is a - even if only slight - pressure drop from the annular space 27 in the direction of the zone 15 for the barrier liquid, so that at most small amounts of the barrier liquid can get into the melt. These small amounts of the sealing liquid have the effect that any melt residues that have entered the stuffing box packing 17 are loosened and continuously removed. This ensures that the stuffing box packings are constantly cleaned and kept in function. In particular, it can be avoided that melt residues in the area of the stuffing box packs crack and harden and thereby render the stuffing box pack unusable.

Wenn nun durch Schmelzablagerungen im Bereich der Zone 15 verminderten Druckes und insbesondere durch Verstopfung des Verbindungskanals 16 der Schmelzedruck im Bereich der Zone verminderten Druckes ansteigt, könnte ein geringer Schmelzerest durch die Stopfbuchspackung 17 in den Ringraum 27 eintreten und/oder die Stopfbuchspackung 17 wird gegen die Kraft der Federn 20 (in Fig. 2) nach rechts verschoben. In beiden Fällen ändert sich die Füllhöhe im Vorratsbehälter 24. Diese Füllhöhenänderung ist an der Skala 25 abzulesen und wird über Schwimmer 26 und die Kontakte 28 bzw. - falls der Vorratsbehälter geschlossen ist - durch einen Druckgeber erfaßt. Das erzeugte Signal kann Anlaß zum Stillsetzen oder zum Instandsetzen der Pumpe geben. Die Pumpe wird jedoch auch in diesem Falle nicht undicht. Vielmehr ist dadurch, daß der Federweg der Federn 20 durch die Abstandszapfen 21 begrenzt ist, gewährleistet, daß infolge des erhöhten Drucks in der Zone 15 verminderten Druckes auch eine erhöhte Stopfkraft auf die Stopfbuchspackungen 17 und 18 ausgeübt wird. Dadurch wird die Dichtwirkung der Stopfbuchspackungen dem erhöhten Druck angepaßt. Die Pumpe kann in Betrieb bleiben bis die Gesamtanlage für die Kunststofferzeugung bzw. Kunststoffverarbeitung turnusmäßig oder aus anderen Gründen außer Betrieb gesetzt wird. Now, when 16 of the melt pressure in the region of the zone rises by melt deposits in the area of the zone 15 reduced pressure and in particular by clogging of the connection channel reduced pressure, a small residual melt through the gland packing 17 could enter the annular space 27 and / or the packing 17 is pressed against the Force of the springs 20 (in Fig . 2) shifted to the right. In both cases, the fill level in the storage container 24 changes . This change in fill level can be read on the scale 25 and is detected by a float 26 and the contacts 28 or - if the reservoir is closed - by a pressure sensor. The signal generated can give rise to the pump being stopped or repaired. However, the pump does not leak in this case either. Rather, the fact that the spring travel of the springs 20 is limited by the spacer pins 21 ensures that, due to the increased pressure in the zone 15 of reduced pressure, an increased stuffing force is also exerted on the stuffing box packs 17 and 18 . As a result, the sealing effect of the gland packing is adapted to the increased pressure. The pump can remain in operation until the entire system for plastics production or plastics processing is shut down on a regular basis or for other reasons.

Bezugszeichenaufstellung List of reference symbols

Claims

1. Gear pump as a discharge pump for molten polymers with a large pressure drop between the pump inlet and pump outlet, with means for heating the pump housing, with a drive shaft extending through the housing and non-rotatably connected to the gearwheel mounted on it, mounted on both sides in sections directly adjacent to the gearwheel , whose drive-side shaft journal is sealed to avoid leakage losses, characterized in that

1.1 that immediately after the drive-side bearing section ( 11 ) of the drive shaft ( 7 ) there is provided an axially extending zone ( 15 ) surrounding the shaft journal ( 9 ) with reduced pressure,
1.2 that a nozzle ring ( 13 ) is provided between the bearing section ( 11 ) and the zone ( 15 ) with reduced pressure,
1.3 that the nozzle ring defines a defined gap for a predetermined leakage current,
1.4 that a gland packing ( 17 ) surrounding the pin ( 9 ) of the drive shaft ( 7 ) is connected directly to the outwardly facing side of the zone ( 15 ) and
1.5 that, following the stuffing box packing ( 17 ), an annular space ( 27 ) filled with a sealing liquid and surrounding the shaft journal ( 9 ) is provided as a liquid seal.

2. Gear pump according to claim 1, characterized in that the zone ( 15 ) of reduced pressure is connected by a connecting channel ( 16 ) to the pump inlet ( 5 ).

3. Gear pump according to claim 1 or 2, characterized in that a further gland packing ( 18 ) is provided in the immediate connection to the liquid-filled, the shaft journal ( 9 ) surrounding the annular space ( 27 ).

4. Gear pump according to claim 3, characterized in that both gland packings ( 17, 18 ) from the free end of the shaft journal ( 9 ) are pressed together and the liquid-filled, the shaft journal ( 9 ) enclosing the annular space ( 27 ) by itself against the mutually facing end faces the gland packing ( 17, 18 ) supporting springs ( 20 ) is bridged.

5. Gear pump according to claim 4, characterized in that the spring travel of the annular space ( 27 ) bridging springs ( 20 ) by preferably on the mutually facing end faces of the gland packing ( 17, 18 ) spacer pin ( 21 ) is limited.

6. Gear pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that means are provided to keep the liquid pressure in the annular space ( 27 ) at a value which at least slightly exceeds the pressure prevailing in the zone ( 15 ) reduced pressure.

7. Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid-filled annular space ( 27 ) for generating a cooling of the sealing liquid serving, due to the temperature difference circuit via a riser ( 31 ) and a down pipe ( 32 ) with a reservoir ( 24 ) is connected for the sealing liquid.