DE3714243A1

DE3714243A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE3714243A1
Application number: DE19873714243
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hertell
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1986-05-03
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1987-11-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zum Fördern schmelz flüssiger Polymere. Eine derartige Pumpe wird im allgemeinen als Austragspumpe bezeichnet. Die Austragspumpe weist in ihrem Gehäuse zwei Zahnräder auf, die miteinander kämmen und von denen eines durch eine Antriebswelle angetriebenen wird.

Die Antriebswelle ist in Gleitlagern gelagert. Ein besonderes Problem besteht darin, das aus dem Gehäuse austretende Wellenende der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse abzudich ten. Hierzu haben sich Stopfbuchspackungen mit einer Sperr flüssigkeitsvorlage gut bewährt. Stopfbuchspackungen haben bei guter Wartung eine lange Lebensdauer. Als Alternative stehen Gleitringdichtungen zur Verfügung, die weniger Wartung erfordern. Allerdings muß sich bei einer Gleitringdichtung einer der Ringe dem anderen Ring anpassen können. Es ist daher erforderlich, einen der Ringe beweglich zu lagern und dementsprechend mit einer beweglichen (dynamischen) Dichtung abzudichten. Diese dynamische Dichtung wird jedoch durch die Schmelze stark aufgeheizt. Es gibt keine geeigneten Dicht materialien, die der dynamischen Belastung bei großer Hitze mit ausreichender Standzeit standhalten. Eine besondere Art der dynamischen Dichtung sind Metall-Faltenbälge. Derartige Metall-Faltenbälge bestehen aus einer Mehrzahl von Ringen, die die Gestalt eines Tellerrandes haben. Diese Ringe werden wechselweise mit ihrem größten Umfang und ihrem kleinsten Umfang aufeinandergeschichtet und jeweils an ihrem größten Umfang und ihrem kleinsten Umfang miteinander verschweißt. Derartige Faltenbälge eignen sich zur dynamischen Lagerung und axialen Abstützung des beweglichen Dichtringes aber nur, solange sie frei beweglich sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin zu verhindern, daß die Schmelze in den Falten des Faltenbalges, die in engem, wärmeleitendem Kontakt mit der Sperrflüssigkeit stehen, erstarrt und vercrackt.

Zur Lösung wird das Dichtgehäuse so aufgebaut, daß der Faltenbalg sich in einem Dichtraum befindet, der einerseits an die Druckseite und andererseits an die Zufuhrseite der Pumpe angeschlossen ist und in dem andererseits Einrichtungen vorgesehen sind, durch die ein Schmelzestrom in den Falten des Faltenbalges und in dessen Umfangsrichtung erzeugt wird.

Wenn der mit der Welle rotierende Dichtring beweglich ange ordnet und durch Faltenbalg abgestützt wird, werden die Einrichtungen ortsfest angebracht. Wenn der nicht rotierende Gleitring beweglich und durch Faltenbalg abgestützt ist, so werden die Einrichtungen an der Welle angebracht. In jedem Falle ist die Anordnung so, daß zwischen dem Faltenbalg und der Einrichtung eine Relativbewegung in Umfangsrichtung entsteht.

In einer Ausführung sind die Einrichtungen zur Erzeugung der Schmelzeströmung ein Kamm oder eine Bürste, die parallel zu einer Mantellinie des Faltenbalges angeordnet ist und der bzw. die in die Falten des Faltenbalges ragt und sich der Kontur der Falten im wesentlichen anpaßt. Die durch das statische Druckgefälle vorgegebene Schmelzeströmung kann dadurch unterstützt werden, daß die Schmelzeableitung aus der Schmelzekammer - in Drehrichtung der Antriebswelle gesehen - hinter dem Kamm bzw. der Bürste und die Schmelzezuleitung vor dem Kamm bzw. der Bürste angeordnet wird.

Eine Ausführung der Erfindung, bei der eine scharfe und ge zielte Strömung in den Falten des Faltenbalges erzielt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzezuleitung mit einer Schmelzedüse in die Schmelzekammer mündet, wobei die Schmelzedüse im wesentlichen auf einer Mantellinie des Faltenbalges angeordnet und im wesentlichen radial in die Falten des Faltenbalges gerichtet ist. Auch hierbei führen Schmelzedüse und Faltenbalg eine Relativbewegung in Umfangs richtung aus, so daß der Faltenbalg stets auf seinem ganzen Umfang durchspült wird. In weiterer Ausgestaltung kann auch das Druckgefälle der Schmelze zur Erzeugung einer Schmelze strömung genutzt werden, indem die Schmelzeableitung aus der Schmelzekammer um einen größeren Winkel, insbesondere um 180 bis 270° - in Drehrichtung gesehen - gegenüber der Schmelze düse versetzt wird.

Die Schmelzeströmung wird weiterhin dadurch gefördert und Toträume dadurch vermieden, daß mit der Welle verbundene Rührelemente, Nocken, Vorsprünge und dgl. in die Schmelze kammer ragen.

Mechanische Belastungen des Faltenbalges, der auf seiner einen Seite mit der unter Druck stehenden Schmelze beauf schlagt ist, werden dadurch vermieden, daß der Faltenbalg auf seiner anderen Seite eine Kammer begrenzt, die mit einer Sperrflüssigkeit beaufschlagt wird.

Um ein Erstarren der Schmelze zu vermeiden bzw. um die Visko sität der Schmelze gering zu halten, wird weiterhin vorge schlagen, daß die Sperrflüssigkeit aufgeheizt, und zwar vorzugsweise so weit aufgeheizt wird, daß ihre Temperatur der Schmelztemperatur entspricht. Diese Aufheizung geschieht zum einen wesentlichen Teil bereits dadurch, daß das Pumpen- und Lagergehäuse aufgeheizt ist und daß sich die Sperrflüssigkeit in enger Nachbarschaft zur Schmelze befindet. Es kann jedoch auch eine zusätzliche Aufheizung erforderlich werden. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß die Sperrflüssigkeit in einen Kreislauf eingeschaltet und dabei über eine Heizung geführt wird.

Es hat sich nun als besonders zweckmäßig herausgestellt, als Sperrflüssigkeit ein Lösungsmittel zu verwenden. Dabei handelt es sich z.B. um Triäthylenglykol oder Diäthylen glykol. Derartige Lösungsmittel müssen unter einem gewissen Druck stehen, um ihre Temperaturbeständigkeit zu gewährlei sten. Dadurch entsteht wiederum ein Problem der Abdichtung, da übliche Dichtungen wie z.B. Stopfbuchsdichtungen einer seits eine gute Temperaturbeständigkeit, jedoch ungenügende Druck-Dicht-Eigenschaften haben. Temperaturbeständigkeit einerseits und Dichteigenschaften andererseits lassen sich bei den meisten Materialien nur unter erheblichem wirtschaft lichen Aufwand miteinander in Einklang bringen.

Es wird daher weiterhin vorgeschlagen, daß vor den ersten, unter Druck stehenden Sperrmittelkreislauf ein weiterer Sperrmittelkreislauf gelegt wird, der gegenüber dem ersten Sperrmittelkreislauf wärmeisoliert ist, jedoch ebenfalls unter Druck steht. Dieser zweite Sperrmittelkreislauf kann durch eine übliche, zwar nicht wärmebeständige, dafür aber besonders druckdichte Dichtung abgedichtet werden.

Vorzugsweise handelt es sich auch bei der Flüssigkeit im zweiten Sperrmittelkreislauf um ein Lösungsmittel wie oben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 das Schemabild einer Austragspumpe im Normal schnitt;

Fig. 2 das Schemabild eines Axialschnittes einer derar tigen Austragspumpe;

Fig. 3, 4, 5, 6, 7 die Teilzeichnungen der Antriebswelle mit Ausfüh rungsbeispielen der Dichtung jeweils im Axial schnitt und Radialschnitt.

Die Zahnradpumpe 1 wird zunächst anhand der Fig. 1 und 2 in ihrem grundsätzlichen Aufbau beschrieben. Das Gehäuse ist aus einem Stapel von ebenen Platten zusammengesetzt.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch die Mittelplatte 6. Die Mittelplatte 6 enthält brillenförmige Ausnehmungen, die in ihrem Durchmesser den Kopfkreisen der Zahnräder 7 und 8 ange paßt sind und das Gehäuse in Umfangsrichtung begrenzen. Die brillenförmigen Ausnehmungen werden von dem Einlaßkanal 25 und dem Auslaßkanal 26 durchdrungen. Die brillenförmigen Ausnehmungen werden beidseits von den Seitenplatten 4 und 5 begrenzt. Die Seitenplatten enthalten Lagerbohrungen, die zujeweils einem Auge der brillenförmigen Ausnehmungen konzen trisch sind. In den Lagerbohrungen ist die getriebene Welle 11 des getriebenen Zahnrades 8 sowie die Antriebswelle 10 des angetriebenen Zahnrades 7 gleitgelagert, z.B. in Gleitlager 16. Der Durchmesser der Lagerbohrungen ist kleiner alsder Durchmesser des Fußkreises der Zahnräder.

Die Lagerbohrungen werden an ihren Enden, die von den Zahn rädern 7 bzw. 8 abgewandt sind, abgeschlossen durch die Deck platten 2 auf der einen und 3 auf der anderen Seite. Eine Ausnahme macht hier lediglich die Antriebswelle 10 mit ihrer Gleitlagerung 16. Die Deckplatte 3 enthält nämlich eine Durchtrittsbohrung 13 für die Antriebswelle 10. Die Antriebs welle 10 ist mit einem nicht dargestellten Motor verbunden und wird mit der in Fig. 1 dargestellten Drehrichtung (Pfeile 23) angetrieben. Die Durchtrittsbohrung fluchtet mit dem Lagergehäuse 14, das dicht auf die Deckplatte 3 gesetzt ist. Die Durchtrittsbohrung 13 und das Lagergehäuse 14 dienen zur Aufnahme der Dichtung, die aus Gleitringen mit Sperrflüssig keitsvorlage besteht. Die Gleitringdichtung ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Insofern wird auf die nachfolgenden Figuren verwiesen. In Fig. 2 ist jedoch der Kreislauf für die Sperrflüssigkeit dargestellt. Das Lagergehäuse 14 enthält einen radialen Zufuhrkanal 17 für die Sperrflüssigkeit und einen auf der gegenüberliegenden Seite angebrachten, radialen Ablaufkanal 19 für die Sperrflüssigkeit. Der Zulaufkanal 17 und der Ablaufkanal 19 sind in einen Kreislauf 20 für die Sperrflüssigkeit eingeschaltet. In dem Kreislauf 20 liegt der Vorratsbehälter 18, die Kreislaufpumpe 21 und ggf. ein Erhit zer 22. Mit dem Erhitzer wird die Sperrflüssigkeit auf eine Temperatur gebracht, die im Extremfall derjenigen der Schmelze entspricht.

Der Aufbau der Dichtungen wird nun anhand von Ausführungs beispielen beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 zeigt, daß auf der Antriebswelle 10 eine Buchse 24 befestigt und gegen über der Welle abgedichtet ist. Auf dem Ende der Buchse, das zu dem getriebenen Zahnrad 7 hinweist, sitzt der Stützring 27, und zwar drehfest durch Bolzen 28 und abgedichtet durch O-Ring 29. In das Lagergehäuse, das als Stufenzylinder ausge bildet ist, ist ein zweiter Stützring 30 eingeschoben. Der Stützring 30 stützt sich auf der Stufe des Lagergehäuses 14 ab und ist mit dem Lagergehäuse fest verbunden. Der Zufuhr kanal 17 und der Ablaufkanal 19 für die Sperrflüssigkeit durchdringen auch den Stützring 30 und liegen sich radial gegenüber. Besonders bemerkt sei, daß der Stützring 30 die Buchse 24 auf der Antriebswelle 10 nicht berührt, sondern mit ihr einen Ringspalt bildet. Die Stirnseite des Stützrings 30 dient als ortsfester Gleitring. Die Buchse 24 wird ferner mit geringem Spalt von dem drehenden Gleitring 31 umgeben. Der drehende Gleitring 31 stützt sich auf der einen Seite mit einem geeigneten Reib- und Dichtbelag 32 auf der geeignet ausgebildeten Stirnfläche des Stützrings 30 ab. Auf der anderen Seite wird der drehende Gleitring 31 gegenüber dem Stützring 27 durch einen Faltenbalg 33 abgestützt. Der Faltenbalg 33 bringt einerseits die zur Abdichtung erforder liche Axialkraft auf den drehenden Gleitring 31 auf, über nimmt aber gleichzeitig auch die durch die Dichtkraft entste henden Reibkräfte in Umfangsrichtung. Der Faltenbalg ist aus sehr dünnem Stahlblech hergestellt. Er besteht aus einzelnen Ringen, die nach Art eines Tellerrandes geformt sind. Die einzelnen Ringe sind zu einem Stapel aufeinandergeschichtet, so daß jeder Ring den benachbarten Ring auf der einen Seite mit seinem Außenumfang und den benachbarten Ring auf der anderen Seite mit seinem Innenumfang berührt. Die benachbar ten Ringe sind sodann an den sich berührenden Umfangskanten miteinander verschweißt. Es kann vorgesehen werden, daß an dem mit der Welle mitdrehenden Stützring 27 axiale Stifte fest angebracht sind, die in Löcher oder Radialnuten des drehenden Gleitrings 31 mit Spiel eingreifen und die durch die Reibung entstehenden Umfangskräfte auf den drehenden Gleitring 31 übertragen. Einderartiger Stift ist in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet und mit 36 bezeichnet.

An dem anderen Ende der Buchse 24 sitzt durch Bolzen 37 fest und durch O-Ring 38 abgedichtet der Stützring 39, der gleichzeitig als drehender Gleitring dient. Der stehende Gleitring 40 umgibt die Buchse 14 mit geringem Spiel. Sein Dichtbelag 41 stützt sich an dem drehenden Gleitring 39 ab. Andererseits wird der stehende Gleitring gegenüber dem Stütz ring 30, der - wie zuvor beschrieben - ortsfest in dem Lager gehäuse 14 angebracht ist, durch einen Faltenbalg 42 abge stützt und gegen den drehenden Gleitring 39 gedrückt. Dabei überträgt auch in diesem Falle der Faltenbalg sowohl die zur Dichtung erforderliche Normalkraft als auch das durch die Reibung entstehende Drehmoment. Auch in diesem Falle kann ein axialer Stift an dem ortsfesten Stützring 30 sitzen, der in ein Loch oder eine Nut des Gleitrings 40 eingreift und den Gleitring 40 damit am Drehen hindert.

Durch die bis hierher beschriebenen Dichtelemente wird in dem Dichtraum 14 ein ringförmiger Schmelzeraum 43, ein mit Sperr flüssigkeit gefüllter Ringraum 44 sowie ein ringförmiger Luftraum 45 gebildet. Der Schmelzeraum 43 ist über Schmelze druckkanal 35 mit der Auslaßseite 26 der Zahnradpumpe und über Rücklaufkanal 34 mit dem Einlaß der Zahnradpumpe verbun den. Die Mündungen der Kanäle 34, 35 sind auch in Fig. 1 zu sehen. Die Kanalführung des Verbindungskanals 34 ist zum Teil nur durch eine gestrichelte Linie dargestellt, da einige Abschnitte des Verbindungskanals hinter der Bildebene liegen müssen, um die Antriebswelle 10 zu umgehen.

Auf dem Umfang des Schmelzeraums 43 haben die Mündungen der Kanäle 34 und 35 - wie aus Fig. 4 ersichtlich - lediglich einen geringen Winkelabstand. Zwischen beiden Kanälen liegt ein Kamm 44 auf einer Mantellinie des Faltenbalgs 33. Der Kamm besitzt eine Vielzahl von Borsten, die vorzugsweise aus einem weichen Metall bestehen, das bei Berührung den Falten balg nicht beschädigt. Die Borsten 45 sind - wie Fig. 3 zeigt - in ihrer Länge so bemessen, daß sie zwar tief in die Falten des Faltenbalges hineinragen, jedoch die Oberfläche des Faltenbalges nach Möglichkeit nicht berühren. Statt der Borsten können auch starre oder elastische Schikanen an dem Kamm angeordnet sein, die sich dem Querschnitt der Falten im wesentlichen anpassen, ohne die Oberfläche des Faltenbalges zu berühren. Borsten haben den Vorteil, daß sie eine relativ geringe Biegefestigkeit besitzen und insofern bei Berührung dem Faltenbalg ausweichen. Daher ist keine so hohe Ferti gungstoleranz und Montagetoleranz erforderlich.

Infolge des Druckgefälles zwischen dem Schmelzedruckkanal 35 und dem Rücklaufkanal 34 entsteht in dem Schmelzeraum 43 eine Schmelzeströmung in Umfangsrichtung mit der Strömungsrichtung des Pfeils 46. Diese Strömung ist der Drehrichtung nach Pfeil 23 entgegengerichtet. Kamm 44 mit den Borsten 45 verhindert eine Kurzschlußströmung zwischen den Mündungen 34 und 35 und bewirkt ferner eine relative Strömung der durch den Kamm auf gehaltenen Schmelze in den Falten des Faltenbalges.

Hierdurch wird das Druckgefälle noch verstärkt, so daß eine intensive Strömung entsteht, die die Falten des Faltenbalges ständig ausspülen. Damit ist gewährleistet, daß der Falten balg seine Beweglichkeit und Funktion behält. Der Sperraum 47, der sich auch über den Innenraum der beiden Faltenbälge 33 und 42 erstreckt, wird ständig mit Sperrflüssigkeit be schickt, die ebenfalls unter Druck steht und die Dichtwirkung der Gleitringe unterstützt. Der Gleitring 40 mit Gleit- und Dichtbelag 41 dichtet den Sperraum 47 gegenüber dem Luftraum 48 ab.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und Fig. 6 sitzt auf der Antriebswelle 10 drehfest die Buchse 24. Auf der Buchse sitzt durch Bolzen 37 drehfest der Stützring 27, der mit der Welle mitdreht und gegenüber der Buchse durch Dichtring 29 abgedichtet ist. Der Stützring 27 ist ferner durch O-Ring 49 gegenuber dem Lagergehäuse 14 abgedichtet. An dem Stützring 27 stützt sich der Faltenbalg 33 ab, der - wie zuvor be schrieben - aufgebaut ist. An dem Faltenbalg 33 stützt sich der drehende Gleitring 31 ab. Auf der anderen Seite stützt sich der Gleitring 31 mit seinem Reib- und Dichtbelag 32 an der in geeigneter Weise ausgebildeten Stirnseite der Deck platte 3 ab. Durch diese Dichtelemente wird im Inneren des Faltenbalges 33 der Schmelzeraum 43 gebildet. Zur Beschickung des Schmelzeraumes mit Schmelze sind folgende Elemente vorge sehen:

Der Schmelzedruckkanal 35 ist eine Radialnut in der Seiten platte 5, die sich von dem Auslaß 26 der Zahnradpumpe bis zu einem die Antriebswelle 10 umgebenden Ringkanal 50 er streckt. Von dem Ringkanal 50 geht eine Radialbohrung in der Welle 10 aus, die über Axialbohrung 52 mit der Radialbohrung 53 in Verbindung steht. In der Bohrung der Deckplatte 3 sitzt fest eine Buchse 54, die so weit in den Schmelzeraum 43 ragt, daß sie mit dem Stützring 27 nur einen engen Spalt freiläßt. Der Durchmesser des drehenden Gleitrings 31, Reib- und Dicht belags 32 und Faltenbalgs 33 ist so groß, daß diese Elemente mit der in den Schmelzeraum 43 ragenden Buchse 54 einen für den Schmelzedurchlaß ausreichenden Spalt bilden. Die Buchse besitzt an ihrem freien Ende eine Ausdrehung 55, die mit der Buchse 24 am Innenumfang und dem Stützring 27 an der freien Stirnseite einen Ringkanal 55 bildet. Ferner besitzt die Buchse 54 in diesem Bereich einen axialen Einschnitt 55, der in Umfangsrichtung nur eine geringe Breite besitzt. Der Einschnitt 55 erstreckt sich parallel zu einer Innenmantel linie des Faltenbalges 33 und dient als Schmelzedüse. Er ist insbesondere hinsichtlich seiner Breite, aber auch hinsicht lich seines Querschnittes so geformt, daß ein Schmelzestrom im wesentlichen radial aus dem Ringkanal 55 durch die Schmelzedüse 55 in die Falten des Faltenbalges 33 gerichtet wird. Zu diesem Zweck mündet die Radialbohrung 53 in der Welle 10 im Bereich des Ringkanals 55 auf der Oberfläche der Antriebswelle 10 bzw. der Buchse 24. Die Buchse 54 besitzt nun in einem Bereich, der axial etwa auf der Höhe des Gleit und Dichtrings 32 liegt, eine weitere Ausdrehung, die gegen über der Antriebswelle 10 bzw. Buchse 24 einen weiteren Ring kanal 57 bildet. Dieser Ringkanal 57 ist über eine Radialboh rung 58 mit dem Schmelzeraum 43 und über eine weitere Radial bohrung 59 mit dem Rücklaufkanal 34 zur Einlaßseite 25 der Pumpe verbunden. Wie sich insbesondere aus Fig. 6 ergibt, ragt in den Ringraum 55 ein an der Buchse 24 befestigter Nocken, der den Querschnitt des Ringkanals im wesentlichen ausfüllt. Es sei bemerkt, daß der Einschnitt 56 und das Loch 58 zueinander auf dem Umfang versetzt sein können. Das gleiche gilt für die Relativlage der Löcher 58 und 59.

Im Betrieb wird der Sperraum 47 auf dem Außenumfang des Faltenbalges über Zufuhrkanal 17 und Ablaufkanal 19 mit Sperrflüssigkeit beschickt. Der Sperraum 47 ist insbesondere durch Dichtung 49 zur Atmosphäre hin abgedichtet. Der Schmelzeraum 43 wird über die Schmelzedruckkanäle 35, 51, 52, 53 mit unter Druck stehender Schmelze beschickt. Die Schmelze sammelt sich im Ringraum 55 und wird darin durch den Nocken 57, der in Drehrichtung vor dem Radialkanal 53 angeordnet ist, in Bewegung gehalten. Die unter Druck stehende Schmelze strömt durch die Schmelzedüse 56 in radialer Richtung in die Falten des Faltenbalges 33. Da sich der Faltenbalg dreht, die Schmelzedüse 56 aber steht, ergibt sich eine relative Strömung in Umfangsrichtung. Die eingedrungene Schmelze strömt über Radialkanal 58 in den Ringraum 57 und von dort durch Radialkanal 59 in den Rücklaufkanal 34 zum Pumpeneinlaß 25. Dabei wird der Schmelze gleichzeitig eine Stromrichtung in Umfangsrichtung aufgeprägt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt, daß auf der Antriebswelle 10 eine Buchse 24 befestigt und gegenüber der Welle durch Dichtung 58 abgedichtet ist. Auf dem Ende der Buchse, das zum Pumpengehäuse hinweist, sitzt der Stützring 27, und zwar drehfest durch Bolzen 28 und in geeigneter Weise abgedichtet. Das Lagergehäuse besitzt einen Kragen 59, der in die Bohrung der Deckplatte 3 bis in den Bereich des Stütz rings 27 hineinragt und die Buchse 24 mit Spalt 64 umgibt. Auf dem Kragen 59 ist der ortsfeste Gleitring 30 befestigt und mit dem Lagergehäuse fest verbunden. An dem Stützring 27 einerseits und dem drehenden Gleitring 31 andererseits ist der Faltenbalg 33 befestigt. Der drehende Gleitring 31 stützt sich gleitend und dichtend auf dem ortsfesten Stützring 30 ab, wobei die Anlagekraft u.a. durch den Metall-Faltenbalg ausgeübt wird.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, bildet der Faltenbalg in der Bohrung des Deckels 3 zwei Ringräume, und zwar einen äußeren Ringraum und einen inneren Ringraum. Beide Ringräume er strecken sich parallel zueinander und werden durch den orts festen, mit dem Lagergehäuse verbundenen Stützring 30 einer seits und dem drehenden Gleitring 31 dynamisch abgedichtet.

Der äußere, den Faltenbalg umgebende Ringraum wird mit flüs siger Schmelze beschicht. Diese Schmelze wird aus dem Pumpen gehäuse durch die Axialbohrung 52 und die Radialbohrung 53, beide in der Welle 10, in den Grenzbereich zwischen der Seitenplatte 5 des Pumpengehäuses und von dort über eine Anphasung 60 in die Bohrung der Deckplatte 3 geführt. Dort bildet die Buchse 24 einen Ringraum, der auf der einen Seite durch den Stützring 27 und auf der anderen Seite durch die Lagerplatte 5 begrenzt wird. Hierbei sei bemerkt, daß der Stützring 27 sich radial bis annähernd an den Innenumfang der Bohring in der Deckplatte 3 erstreckt. An der Buchse 24 sind längliche Rührelemente 57 befestigt, die dem Zwecke dienen, die in den Ringraum geführte Schmelze in Bewegung zu halten und Totwasser zu vermeiden. Es können ein oder mehrere Rühr elemente vorgesehen sein.

Die Deckplatte 3 besitzt nun eine zu ihrer Lagerbohrung parallele Verteilerbohrung 61, die die gesamte Deckplatte 3 auf ihrer ganzen Dicke durchdringt. Die Verteilerbohrung 61 ist auf ihrer dem Lagergehäuse 14 zugewandten Seite durch eine Dichtplatte 62 abgedichtet. Auf ihrer anderen Seite besitzt die Verteilerbohrung einen radialen Stichkanal 63, der mit dem zuvor erwähnten Ringkanal kämmt. In ihrem axial mittleren Bereich weist die Verteilerbohrung 61 eine oder wenige schlitzförmige Öffnungen, Einschnitte, Schmelzdüsen 56 auf, die sich längs des Faltenbalgs 33 erstrecken.

Die Schmelzedüsen können achsparallel oder auch mit Neigung dazu ausgerichtet sein. Die Schmelzedüsen sind auf den Faltenbalg gerichtet. Die in dem zuvor geschilderten Ringraum befindliche Schmelze wird nun durch den Stichkanal 63 in die Verteilerbohrung 61 geführt und strömt sodann mit einem scharfen Strahl in den den Faltenbalg 33 umgebenden Ring raum.

Der innere Ringraum ist einerseits durch den mitdrehenden Stützring 27 und andererseits durch die Gleitringkombination 30, 31 abgedichtet. Der innere Ringraum steht über Ringspalt 64, der zwischen dem Kragen 59 und Buchse 24 gebildet wird, sowie über Zufuhrkanal 17.1 und Ablaufkanal 19.1 mit einem Lösungsmittelkreislauf in Verbindung. Die Einzelheiten dieses Kreislaufs sind z.B. aus Fig. 2 ersichtlich, wobei hier auch noch die Heizung 22 vorhanden ist. Der Ringspalt 64 ist auf seiner dem Antriebende der Welle 10 zugewandten Seite durch eine dynamische Dichtung 65 abgedichtet, die eine hohe Tempe raturbeständigkeit bis zu Temperaturen von ca 300°C be sitzt. Es kann sich hierbei z.B. um eine Stopfbuchspackung handeln. Das Lagergehäuse 14 bildet nun im axialen Anschluß an den Ringspalt 64 einen weiteren Ringraum 66. Dieser Ring raum 66 ist auf der Antriebsseite der Welle 10 durch eine weitere dynamische Dichtung 67 abgedichtet. Diese dynamische Dichtung benötigt eine geringere Temperaturbeständigkeit, besitzt jedoch eine hohe Dichtfähigkeit. Es kann sich hierbei z.B. um geeignete Kunststoffringe aus Spezialmaterial handeln, das gute dynamische Dichteigenschaften besitzt. Im übrigen wird der Ringraum 66 durch Deckel 68 mittels Zuganker 15 verschlossen.

Die Buchse 24 ist in dem Bereich, der axial dem Ringraum 66 benachbart ist, so weit ausgedreht, daß zwischen der Buchse 24 und der Welle 10 ein Ringspalt 69 entsteht. Dieser Ring spalt kann mit einem Isoliermaterial 70 aufgefüllt sein. Die Buchse besitzt an ihrem Ende Längsschlitze 71 und wird durch einen ebenfalls geschlitzten Ring 73 und durch Klemmeinrich tung 72 mit der Welle 10 verspannt und darauf drehfest fest geklemmt.

Zur Wirkungsweise:

Im Betrieb strömt die heiße Schmelze durch Axialbohrung 52 und Radialbohrung 53 in den Ringraum, wird darin durch die Rührelemente 57, die an der Buchse 24 sitzen, in Bewegung gehalten und strömt durch Stichkanal 63 in die Verteiler bohrung 61. Von dort strömt die Schmelze in einem scharfen Strahl den Faltenbalg 33 derart an, daß insbesondere die Falten ständig ausgespült werden. Dadurch wird vermieden, daß Schmelzereste in den Nähten der Falten hängenbleiben und dort vercracken und damit zur Funktionsunfähigkeit des Faltenbalgs 33 führen. Die in den äußeren Ringraum gelangende Schmelze wird durch den gestrichelt angedeuteten Rücklaufkanal 34, der gegenüber der Schmelzedüse 56 um ca. 180°C versetzt ist, wieder in das Pumpengehäuse, und zwar in den Einlaßbereich der Zahnradpumpe zurückgeführt.

Der äußere Ringraum wird gegenüber dem inneren Ringraum durch den Faltenbalg 33 sowie die Stützringe 30 und 31 ausreichend abgedichtet, da der innere Ringraum mit einer Sperrflüssig keit, insbesondere einem Lösungsmittel, das unter Druck steht, gefüllt ist. Dieses Lösungsmittel wird auf einer Temperatur gehalten, welche im wesentlichen der Schmelze temperatur entspricht. Dadurch wird vermieden, daß erstarren de Schmelze an dem Faltenbalg oder in den Dichtungsbereichen abgelagert wird. Das Lösungsmittel wird durch Zufuhrkanal 17.1 sowie Stichkanal 74 sowie Nuten 75 auf dem Innenumfang des Gleitrings 30 ständig in den inneren Ringraum gefördert und über den Ringspalt 64 zwischen dem Kragen 59 und der Buchse 24 sowie Ablaufkanal 19.1 ständig abgeführt. Zur Abdichtung des Ringspalts 64 wird die hochtemperaturbe ständige Dichtung, z.B. Stopfbuchse 65 verwandt, deren Andruckfedern angedeutet sind. Etwaige Leckagen werden dadurch vermieden, daß ein zweiter Sperrmittelkreislauf, z.B. Lösungsmittelkreislauf, als Ringraum vor der Dichtung 65 liegt.

Zur Isolierung ist im Lagergehäuse der ringförmige Einschnitt 76 auf den Außenumfang sowie der Ringspalt 69 zwischen Buchse und Welle 10 vorgesehen. Durch beide Maßnahmen wird die Wärmeleitung zwischen der Pumpe und insbesondere dem ersten Lösungsmittelkreislauf und dem zweiten Lösungsmittelkreislauf weitgehend vermindert. Daher steht der zweite Lösungsmittel kreislauf unter einer wesentlich geringeren Temperatur. Der Druck entspricht indes im wesentlichen demjenigen des ersten Lösungsmittelkreislaufs. Daher wird durch den zweiten Lösungsmittelkreislauf eine Leckage verhindert. Die Abdich tung des zweiten Lösungsmittelkreislaufs geschieht durch die druckfeste Dichtung 67, für die ein weniger temperaturbe ständiges Material ausreicht.

Bezugszeichenaufstellung: 1 Zahnradpumpe, Austragspumpe
2 Deckplatte
3 Deckplatte
4 Seitenplatte, Lagerplatte
5 Seitenplatte, Lagerplatte
6 Mittelplatte, Pumpengehäuse
7 angetriebenes Zahnrad
8 getriebenes Zahnrad
9 Eingriffsbereich
10 Antriebswelle
11 getriebene Welle
12 Zuganker
13 Dichtraum, Durchtrittsbohrung
14 Lagergehäuse
15 Zuganker
16 Gleitlager
17 Sperrflüssigkeitszufuhr, Zufuhrkanal
18 Sperrflüssigkeitsbehälter, Vorratsbehälter
19 Sperrflüssigkeitsablauf, Ablaufkanal
20 Sperrflüssigkeitskreislauf
21 Kreislaufpumpe
22 Erhitzer, Heizung
23 Pfeil, Drehrichtung
24 Buchse
25 Einlaß
26 Auslaß
27 Stützring
28 Bolzen
29 O-Ring, Dichtring
30 Stützring, Gleitring
31 drehender Gleitring
32 Reib- und Dichtbeleg
33 Faltenbalg
34 Rücklaufkanal
35 Verbindungskanal, Schmelzedruckkanal
36 Mitnahmestift
37 Bolzen
38 O-Ring
39 Stützring, drehender Gleitring
40 Gleitring
41 Reib- und Dichtbelag
42 Faltenbalg
43 Schmelzeraum
44 Kamm
45 Borsten
46 Störmungsrichtung
47 Sperraum
48 Luftraum
49 O-Ring
50 Ringkanal
51 Radialbohrung
52 Axialbohrung
53 Radialbohrung
54 Buchse
55 Ringkanal
56 Einschnitt, Schmelzedüse
57 Nocken, Rührelement
58 Dichtung
59 Kragen
60 Anphasung
61 Verteilerbohrung
62 Dichtplatte
63 Stichkanal
64 Ringspalt
65 dynamische Dichtung
66 Ringraum
67 dynamische Dichtung
68 Deckel
69 Ringspalt
70 Isoliermaterial
71 Längsschlitze
72 Klemmeinrichtung
73 Ring
74 Stichkanal
75 Nuten
76 Einschnitt

Claims

1. Zahnradpumpe zum Fördern schmelzflüssiger Polymere, deren Antriebswelle durch eine Gleitringpaarung und eine Sperrflüssigkeit abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der axial bewegliche Gleitring mit seinem Stützring durch einen rohrförmigen Metall-Faltenbalg verbunden ist,
und daß auf der Schmelzeseite des Faltenbalges Einrich tungen zur Erzeugung einer Schmelzeströmung in den Falten des Faltenbalges in Umfangsrichtung angeordnet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg auf seiner Schmelzeseite von einer ringförmigen Schmelzekammer umgeben wird, und daß ein Kamm oder eine Bürste in der Schmelzekammer angebracht ist, der auf einer Mantellinie des Faltenbalges in die Falten des Faltenbalges ragt.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß - in Drehrichtung der Antriebswelle gesehen - die Schmelzezuleitung zu der Schmelzekammer hinter dem Kamm bzw. der Bürste und die Schmelzeableitung vor dem Kamm bzw. der Bürste liegt.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Schmelzeströmung eine Schmelzedüse auf einer Mantellinie des Faltenbalgs in die Schmelzekammer mündet, wobei die Schmelzedüse so angeordnet ist, daß der Faltenbalg eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zu der Schmelzedüse ausführt und der Schmelzestrom mit radialer Strömungskomponente in die Falten des Faltenbalges ge richtet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeablauf aus der Schmelzekammer gegenüber der Schmelzedüse - in Umfangsrichtung - um 180 bis 270° versetzt ist.

6. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle Rührelemente verbunden sind, die radial in die Schmelzekammer ragen.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg auf seiner von der Schmelzekammer abge wandten Seite eine Sperrkammer mit einer Sperrflüssigkeit begrenzt.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit in einen Kreislauf eingeschlossen ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit ein unter Druck stehendes Lösungs mittel, z.B. Triäthylenglykol oder Diäthylenglykol ist, das unter einer Temperatur von mehr als 200°C steht.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem der Schmelze unmittelbar vorgelagerten, aufgeheizten Sperrmittelkreislauf ein zweiter Sperrmittelkreislauf, insbesondere Lösungsmittelkreis, vorgesetzt ist, der ebenfalls unter Druck steht und gegenüber dem aufge heizten Sperrmittelkreislauf durch geeignete Maßnahmen wärmeisoliert ist.