DE69009590T2 - Volumetrische Pumpe und Verfahren zum volumetrischen Pumpen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zumeßpumpe, die insbesondere mit einem pastösen Material verwendbar ist, insbesondere mit nicht vulkanisiertem Kautschuk.
• Die Verarbeitungsverfahren von Produkten aus Kautschuk erfordern in mehreren Stadien ihrer Herstellung die quantitative Dosierung des nicht vulkanisierten Kautschuks.
• Beispielsweise wird beim Herstellen der Mischungen herkömmlicherweise durch Wiegen vorgegangen. Zum Anbringen von Gummiprodukten auf einem Reifenrohling, schlägt die EP- 0 264 600 vor, auf eine Zylinder-Kolben-Anordnung auszuweichen, um ein Zumessen dank der exakt bestimmten Eigenschaft des Volumens, das von dem Kolben überstrichen wird zu ermöglichen, der wie ein Extrusionsorgan agiert. Leider ist dieser Vorgang bzw. dieses Verfahren diskontinuierlich, da, wenn der Zylinder leer ist, es notwendig ist, ihn erneut zu füllen, bevor er in der Lage ist, ein neues Ausgeben bzw. Anbringen auszuführen.
• Die Verwendung von schraubenextrudern (oder Strangpressen) erlaubt den kontinuierlichen Hindurchtritt von Rohmaterial zu den extrudierten Produkten. Jedoch sind die schraubenextruder nicht zumessend oder volumetrisch, insbesondere äußerst unausreichend volumetrisch, während der Phasen des Beginnens und des Anhaltens. Die schraubenextruder können ein vorbestimmtes Volumen nur für einen perfekt eingestellten Zustand liefern: stabilisierte Temperatur, keine Verluständerungen der Charge am Ausgang des Extruders. Darüber hinaus ist in dem Fall von schraubenextrudern, wenn von einer Mischung zu einer anderen Mischung übergegangen wird, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist, beispielsweise einen unterschiedlichen Kleber, die extrudierte Rate für eine selbe Drehgeschwindigkeit der Schraube unterschiedlich.
• Eine notwendige Bedingung, damit ein Extruder oder eine Pumpe als volumetrisch bezeichnet werden kann, ist, daß die extrudierte Rate nur von einem Steuerparameter des Extruders oder der Pumpe (beispielsweise der Drehgeschwindigkeit einer Antriebswelle) abhängt und nicht auf besondere Weise von den physikalischen Eigenschaften des zu extrudierenden Materials abhängt. Weiterhin ist auch die Vorrichtung bekannt, die in der französischen Patentschrift FR-A-2301377 beschrieben ist, was dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Zumeßpumpe vorzuschlagen, die geeignet ist, kontinuierlich zu arbeiten, die volumetrisch in der Phase des Anfangens und des Anhaltens unabhängig von der extrudierten Rate arbeitet, und die sogar mit schwierig handzuhabenden, weil pastösen, visko-elastischen oder plastischen Pasten, wie nicht vulkanisierter Kautschuk, verwendet werden kann.
• Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Zumeßpumpen für pastöses Material mittels wenigstens einem Rückstoßkolben vor, der in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gleitet, wobei die zylindrische Seitenwand Zutrittsöffnungen aufweist, die axial zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt angeordnet sind, wobei die Seitenwand, die den Zylinder auf der Seite des oberen Totpunkts bedeckt, eine Ausbringöffnung aufweist, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei der Pumpzyklus darin besteht, das Material in eine Zuführkammer einzuführen, die bis zu den Stopföffnungen reicht, um aus einem mechanisch zwangsgeführten Transfer, der von derselben Steuerung betätigt wird, wie der oder die Rückstoßkolben, den Zylinder durch das zu pumpende Material zu stopfen, wenn der Kolben die Zutrittsöffnungen freigibt, um den Kolben zu einer Überdeckung der Zutrittsöffnungen vorzubewegen, um die Rückschlagvorrichtung zu öffnen, um die Ausbringöffnung freizugeben, sobald der Kolben vollständig die Zutrittsöffnungen bedeckt hat, um das Vordringen des Kolbens bis zum oberen Totpunkt weiterzuführen, sodann die Ausbringöffnung durch die Rückschlagvorrichtung wieder zu verschließen, und um den Kolben zum unteren Totpunkt zurückzubringen, und sodann den Zyklus erneut auszuführen.
• Eine Variante dieses Verfahrens sieht vor, wenigstens zwei Kolben zu verwenden, deren Bewegungen derart gesteuert werden, daß die Summe der Raten bzw. Ausgaben, die durch Ausbringöffnungen hindurchtreten, konstant ist.
• Gemäß der Erfindung weist die Zumeßpumpe für pastöses Material, die eine Einlaßklappe des Materials und eine Austrittsöffnung aufweist, wenigstens einen Zylinder, in dem ein Rückstoßkolben gemäß einer hin- und hergehenden Bewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gleitet, und eine Ausbringöffnung aufweist, die mit einer Einwegvorrichtung oder Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe eine Zuführkammer aufweist, die zwischen der Einlaßklappe und dem oder den Zylindern angeordnet ist, wobei die Pumpe Einrichtungen zum Stopfen des oder der Zylinder durch einen mechanischen Zwangstransfer ausgehend von der Einlaßklappe zu dem oder den Zylindern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des oder der Zylinder als einzige Kommunikation mit dem Äußeren des Zylinders, eine oder mehrere Eintrittsöffnungen des Materials aufweist, an denen die Zuführkammer endet, die zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt angeordnet sind, wobei die Öffnungen in der Lage sind, von dem Rückstoßkolben während seiner Bewegung zum oberen Totpunkt überdeckt zu werden, wobei das durch die Pumpe in einem Zyklus extrudierte Volumen abhängig ist von der von einem jeden Rückstoßkolben überstrichene Baugröße bzw. des Hubraums zwischen dem Moment seines Weges, wo die Eintrittsöffnung überdeckt wird und dem oberen Totpunkt seines Weges, und daß die Einrichtungen zum Stopfen und der oder die Rückstoßkolben von derselben Steuerung bewegt werden.
• Gemäß einer klassischen Terminologie wird der "obere Totpunkt" der Punkt des Weges genannt, der am Ende der Kompression bzw. des Zusammendrückens erreicht wird, und "unterer Totpunkt" der gegenüberliegende Punkt des Kolbenwegs genannt.
• Eine derartige Pumpe liefert bei einem jeden Zyklus einen Materialstrom, der unabhängig ist vom Rückführdruck: sie ist somit volumetrisch. Jedoch weist eine derartige Pumpe in ihrer einfachsten Ausführungsvariante einen einzigen Kolben auf und ihre Ausgabe ist pulsierend: diese kann im Mittel konstant sein, sie kann jedoch während aller Zeitpunkte des Zyklus nicht identisch sein.
• Aus diesem Grunde sieht die Erfindung vor, an dieser Anordnung des volumetrischen Pumpens ein Stabilisationselement der Ausgaberate vorzusehen, oder sieht die Erfindung vor, eine Mehrkolbenpumpe zu schaffen, die derart bewegt wird, daß die Augenblicksrate identisch zum Ausgabedurchschnitt ist.
• Die beigefügten Figuren zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Pumpe jeweils als ein individuelles Organ ausgebildet ist, das von einer einzigen Antriebswelle angetrieben wird, die geeignet ist, von einem Roboter betätigt zu werden, der eine Übertragung bzw. Transmission aufweist, die formschlüssig mit der Eingangswelle verbunden werden kann. Diese Anbringung ist jedoch selbstverständlich nicht einschränkend. Die Figur 1 zeigt eine Zumeßpumpe und die Figur 2 dieselbe Pumpe, die eine Zusatzvorrichtung zur Pulsierungskompensation aufweist. Die Figur 3 erklärt bestimmte Bewegungen der in Figur 2 dargestellten Pumpe.
• Die Figur 4 zeigt eine Zumeßpumpe mit mehreren Kolben, dargestellt im Schnitt gemäß IV-IV in Figur 6. Figur 5 ist eine Ansicht gemäß V-V in Figur 6. Die Figur 6 ist eine Teilansicht gemäß VI-VI in Figur 4. Die Figuren 7 und 8 erklären die Steuerung der wesentlichen Bewegungen der Pumpe.
• In den Figuren 1 und 2 ist ein Rückstoßkolben 10 dargestellt, der in einem Zylinder 11 gleitet. Der Rückstoßkolben 10 ist im oberen Totpunkt PMH seines Weges dargestellt. In dieser Position, sind die vier Öffnungen 12, die in die Seitenwand des Zylinders 11 eingearbeitet sind, von dem Rückstoßkolben 10 bedeckt, was sie nicht mehr sind im unteren Totpunkt PMB des Weges. Es ist ebenfalls eine Kammer 20 ersichtlich, die teilweise den Zylinder 11 umgibt. Eine Stopf- oder Füllschraube 21, deren Drehachse mit der Achse des Zylinders 11 zusammenfällt, dreht sich in dieser Kammer 20, und stellt den Transport des Materials zu den Öffnungen 12 sicher, die selbst am Ende dieser Kammer 20 angeordnet sind.
• Dank des Füllens über die oder quer durch die Öffnungen 12, die in der seitlichen Seitenwand des Zylinders 11 angeordnet sind, erreicht man, daß sehr wirksam jegliches Material und insbesondere nicht vulkanisierter Kautschuk in das Innere des Zylinders übertragen wird, weil diese Anordnung einen sehr großen Durchtrittsquerschnitt und ein Minimum an Lastverlusten ermöglicht. Die Kontinuität der Seitenwand des Zylinders 11 wird über einige enge Sektoren 120 aufrecht erhalten, um die Führung des Rückstoßkolbens 10 in dem Zylinder 11 sicherzustellen. Vorzugsweise ist die Abmessung der Ausnehmungen oder Öffnungen 12 in axialer Richtung (Richtung der Bewegung des Rückstoßkolbens 10) optimiert, um den volumetrischen Charakter der Pumpe durch ein vollständiges Füllen des Zylinders 11 (Öffnungen so groß wie möglich in axialer Richtung) sicherzustellen, und um eine maximale Rate bei vorgegebenem Betrieb (Öffnungen so klein wie möglich in axialer Richtung) zu erreichen. Da die Kammer 20 überall den Zylinder 11 umgibt, ergibt sich das Befüllen der Baugröße über den gesamten Umfang und ist deshalb sehr schnell.
• Auf der anderen Seite der Kammer 20 ist eine Einlaßklappe 22 vorgesehen, die man in der radialen äußeren Seitenwand dieser Kammer 20 erkennt. Es genügt, ein nicht vulkanisiertes Kautschukband in die Einlaßklappe 22 einzuführen, sodann ruft die Drehung der Füllschraube 21 automatisch den Einzug des notwendigen Kautschuks hervor. Es könnten leicht andere Formen der Zufuhr von Naturkautschuk oder rohem Kautschuk vorgesehen werden, da keinerlei volumetrische Präzisierung an diesem Punkt erforderlich ist. Durch die konzentrische Anordnung der Füllschraube 21 bzgl. des Zylinders 11 wird eine gute Endverteilung des Materials um den gesamten Zylinder 11 und ein reduzierter Platzbedarf erzielt.
• Die Seitenwand 13, die den Zylinder 11 auf der Seite des oberen Totpunkts verschließt, weist eine Ausbringöffnung 14 auf, die mit einer Einwegvorrichtung versehen ist. Hier ist eine Kugel 15 vorgesehen, deren Rücklauf durch einen Anschlag begrenzt wird. Diese Kugel 15 setzt die Öffnung 14 unter der Einwirkung des Druckes frei, der dem Kautschuk durch den Rückstoßkolben 10 verliehen wird, und überdeckt die Öffnung 14 unter der Einwirkung eines Gegendrucks. Eine derartige Pumpe erlaubt die Schaffung einer perfekt volumetrischen Dosierung eines pastösen Produkts, wie Kautschuk im nicht vulkanisierten Zustand.
• Es ist möglich, die Rückkehr der Kugel 15 auf ihren Sitz dank einer Feder hervorzurufen, um die Öffnung 14 unabhängig von den Bedingungen des Gegendruckes zu überdecken, der stromab der Öffnung 14 herrscht. Es ist ebenfalls möglich, eine Einwegvorrichtung, wie eine Klappe vorzusehen, die auf mit den Bewegungen des Rückstoßkolbens 10 synchronisierte Weise gesteuert wird, um ein schnelles Ansteigen hervorzurufen, sobald die Öffnungen 12 von dem Rückstoßkolben 10 bedeckt sind, und die Öffnung 14 zu überdecken, sobald der Kolben seinen oberen Totpunkt PMH erreicht hat.
• Die kinematische Kette weist die Eintrittswelle 3, einen ersten Getriebezug 31, der die Drehung der Schraube 21 steuert, sodann einen zweiten Getriebezug 32 auf, der über ein System Pleuel-Kurbelstange 33 die hin- und hergehende Bewegung der Stange 100 steuert, die den Rückstoßkolben 10 verlängert.
• Die Rate der bis hierher beschriebenen Pumpe ist pulsierend. Das bedeutet, daß für eine vorgegebene Drehgeschwindigkeit, die der Eingangswelle 3 verliehen wird, die Durchschnittsrate konstant ist, während die Augenblicksrate im Inneren eines Zyklus des Rückstoßkolbens 10 veränderlich ist. Für die Anwendungen, bei denen das Pulsieren verhindert werden muß, ist es angebracht, eine Hülle mit veränderlichem Volumen hinzuzubringen, die in der Lage ist, das Pulsieren stromab der Einwegvorrichtung und stromauf der Austrittsöffnung zu kompensieren. Die Volumenveränderung der Hülle muß ermöglichen, einen Teil des von dem Rückstoßkolben während des nützlichen Teils seines Weges extrudierten Volumens zu absorbieren und eine Ausgaberate durch die Austrittsöffnung während dem Rest des Pumpenzyklus beizubehalten unter Zurückgeben des absorbierten Volumens, während die Einwegvorrichtung die Ausbringöffnung des Zylinders bedeckt.
• Dies ist die Rolle der Zusatzeinrichtung, die mit Hilfe von Figur 2 beschrieben wird. Man sieht die Hülle oder den Hohlraum 4 mit veränderlichem Volumen, die zwischen der Ausbringöffnung 14 und der Austrittsöffnung 17 angeordnet ist. Das Volumen, das während der Bewegung des Kolbens 10 zwischen dem Punkt, wo er die Öffnungen 12 bedeckt, und dem oberen Totpunkt PMH zu absorbieren ist, muß der von dem Kompensationskolben 41 überstrichenen Baugröße entsprechen. Der Kopf 410 des Kompensationskolbens 41 bildet einen Teil der Seitenwand der Hülle oder Umhüllung 4.
• In Figur 2 ist mit 40 der volumenveränderliche Bereich der Umhüllung 4 bezeichnet, d. h. das Volumen, das zwischen dem Kopf 410 des Kompensationskolbens 41 im betrachteten Punkt seines Zyklus, und dem Kopf 410 des Kompensationskolbens 41 enthalten ist, wenn er sich in seinem oberen Totpunkt PMH befindet. Die Bewegung des Kompensationskolbens 41 wird mit jener des Rückstoßkolbens 10 koordiniert, derart, daß die durch die Austrittsöffnung 17 hindurchgehende Austrittsrate konstant ist.
• Die Bewegungen werden alle ausgehend von der selben Eingangswelle 3 gesteuert. Man sieht, daß die Kurbelwelle 330 des Systems Pleuel-Kurbelstange 33, die den Rückstoßkolben 10 steuert, ebenfalls die synchrone Drehung eines Nockens 42 sicherstellt, der die Vorbewegung des Kompensationskolbens 41 steuert, wobei die Rückbewegung des Kompensationskolbens 41 durch den Gegendruck sichergestellt wird, der in der Kammer 4 herrscht.
• In Figur 3 sind die Hauptbewegungen der Pumpe dargestellt. Die Abszissen zeigen den Drehwinkel der Kurbelwelle 330. Die Ordinaten zeigen den Weg des Rückstoßkolbens 10, visualisiert durch die Kurve A und den Weg des Kompensationskolbens 41, visualisiert durch die Kurve B.
• Das Profil des Nockens wird derart bestimmt, daß zu jedem Zeitpunkt, die durch die Bewegung des Rückstoßkolbens 10 und des Kompensationskolbens 41 erzeugten Volumina, Volumina die algebraisch addiert sind, eine konstante Rate durch die Austrittsöffnung 17 sicherstellen. In der genannten Addition, wird die Aktion des Rückstoßkolbens 10 nur während seiner nützlichen Bewegung PC zwischen der Überdeckung der Öffnungen 12 und dem oberen Totpunkt (Bereich H des Weges, genannt nützlich) berücksichtigt (Bereich der durchgezogenen Linie der Kurve A) und muß als Null während dem Rest des Zyklus betrachtet werden. Die konstante Rate wird selbst sehr einfach bestimmt unter Ausbreiten über den gesamten Zyklus des Volumens des Materials, das geeignet ist, durch den Rückstoßkolben 10 extrudiert zu werden, wie dies ohne Berücksichtigung des Kompensationskolbens 41 erfolgt. Während der Kompensationsphase PC ist die Summe der Raten aufgrund des Rückstoßkolbens 10 (Kurve A) und des Kompensationskolbens 41 (Kurve B) dargestellt durch die Kurve C.
• Wenn die Bewegung des Rückstoßkolbens 10 durch ein System Pleuel-Kurbelstange gesteuert wird, ist die lineare Geschwindigkeit des Kolbens in der Nähe von ihrem Maximum in dem Augenblick, wo der Rückstoßkolben 10 die Öffnungen 12 bedeckt, einem Augenblick, bei dem die Öffnung 14 geöffnet wird. Die Kompensation zwingt somit eine brutale Umkehrung der Bewegung des Kompensationskolbens 41 mit einer maximalen Rücklaufgeschwindigkeit gleich nach der Umkehrbewegung (Phase PC in Figur 3).
• Die so konzipierte Pumpe kann somit sehr kompakt sein, sie eignet sich sehr gut der mittels Roboter automatisierten Ausgabe von Kautschukprodukten auf einen Reifenrohling, wobei der Begriff Rohling den Reifen während seiner Herstellung in einem jeglichen Stadium bezeichnet, bevor er vulkanisiert wird. Die Erfindung erlaubt ebenfalls ein Herstellungsverfahren von Luftreifen zu verwenden, bei dem der nicht vulkanisierte Kautschuk auf den Rohling durch ein Pumpverfahren aufgebracht wird, wie oben beschrieben.
• Um die Notwendigkeit zu verhindern, eine brutale Kompensation verwirklichen zu müssen, kann man sowohl die Bewegung des Rückstoßkolbens wie jene des Kompensationskolbens durch Nocken steuern, deren Profil vorteilhaft ausgebildet ist. Wenn die Rheologie der Mischung es erlaubt, kann man ebenfalls mehrere Kolben mit einer einzigen Füllschraube 21 speisen. Das ermöglicht, die Rate zu steigern, die die Pumpe leisten kann, wobei darüber hinaus alle anderen Dinge gleich bleiben, und dies minimiert die Unterbrechung des Kautschukstromes in die Kammer 20, eine Unterbrechung, die zu einer erhöhten Aufheizung des Kautschuks führen kann, wenn die Füllschraube stets ihre Drehung fortsetzt.
• Wenn also die vorgesehene Anwendung nicht erlaubt, eine Steuerung durch ein System Pleuel-Kurbelstange vorzusehen, wird eine Zumeßpumpe vorgeschlagen, die eine Eintrittsklappe des Materials und eine Austrittsöffnung aufweist, die insgesamt durch eine einzige Eintrittswelle angetrieben wird, mit wenigstens einem Rückstoßkolben, der in einem Zylinder gemäß einer hin- und hergehenden Bewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gleitet, wobei die zylindrische Seitenwand eine Zutrittsöffnung des Materials aufweist, die in der Lage ist, während des Rückstoßes überdeckt zu werden, und eine Ausbringöffnung aufweist, die mit einer Einwegvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe Einrichtungen zum Stopfen des Zylinders durch die Zutrittsöffnung aufweist, wobei das in einem Zyklus durch die Pumpe extrudierte Volumen von der von einem jeden Rückstoßkolben überstrichenen Zylinderhöhe bzw. Baugröße abhängt, zwischen dem Augenblick seines Weges, wo die Zutrittsöffnung überdeckt ist, und dem oberen Totpunkt seines Weges, wobei die Bewegung eines jeden Kolbens durch ein Nockensystem gesteuert wird, von dem der eine Weg oder die Wege derart vorgezeichnet sind, daß der Materialausstoß, der durch die Austrittsöffnung hindurchgeht, bei einer konstanten Geschwindigkeit der Eingangswelle konstant ist.
• In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante der Pumpe dargestellt, die zwei Rückstoßkolben 10 aufweist, deren Bewegung durch einen einzigen Nocken 50 gesteuert wird. Hierbei wird "Nocken" in der allgemeinsten Art als ein mechanisches Element bezeichnet, das eine geradlinige periodische oder winkelmäßige periodische Bewegung mit Hilfe einer kreisförmigen Bewegung gemäß eines vorgewählten Gesetzes oder Zusammenhangs ermöglicht.
• Die Eintrittswelle 3 ist in direktem Eingriff mit einer Füllschraube 21, die im Inneren einer Kammer 20 angeordnet ist, die von einer Einlaßklappe 22 durchsetzt ist. Die Füllschraube 21 stellt eine Übertragung des Materials zum Ende 200 der Kammer 20 sicher, von wo es in den Zylinder 11 durch die Öffnungen 12 fließt. Diese Öffnungen 12 sind über den gesamten Umfang des Zylinders 11 ausgebildet, um ein gutes Füllen zu unterstützen.
• Das Stopfen bzw. Füllen eines jeden Zylinders 11 wird vom zurückgelaufenen Kolben 10, wie oben beschrieben, erzeugt. Das präzise zu extrudierende Volumen wird durch die Baugröße des Zylinders 11 bestimmt, genau wenn der Kolben 10 die Füllungsöffnung 12 bedeckt. Auf der Seite des oberen Totpunkts PMH ist auf der Öffnung 14 des Zylinders 11 eine Einwegvorrichtung angeordnet, die aus einer Kugel 15 gebildet wird, deren Bewegungen nachfolgend beschrieben werden.
• Die Bewegung der beiden Rückstoßkolben 11 wird derart koordiniert, daß die durch die Austrittsöffnung 17 durchlaufende Austrittsrate, die stromab der Umhüllung 4 angeordnet ist, die das durch einen jeden Zylinder 11 gelieferte Material aufnimmt, konstant ist.
• Die Bewegung aller Kolben wird durch einen Nocken 50 gesteuert. Dieser Nocken 50 ist vom zylindrischen Typ mit Doppelwirkung. Der Nocken 50 wird in Drehung mit einer Geschwindigkeit, die viermal größer ist als die Drehgeschwindigkeit der Eintrittswelle 3, durch einen epizykloidaien Getriebezug 34 versetzt. Die Eintrittswelle 3 ist mit dem Satellitenträger 341 verbunden, auf dem zwei Zapfen 342 erscheinen. Die Satelliten 343 sind auf den Zapfen 342 auf Rollenlagern 344 montiert. Die Kerbung der Satelliten 343 ist in Eingriff mit dem Außenkranz 345 und mit dem Innenkranz 346. Der Innenkranz 346 ist am Nocken 50 befestigt. Der Nocken 50 ist über Rollen um die Welle 3 und im Inneren des Körpers 1 der Pumpe im Andruck.
• Die Translationsbewegung der Kolben 10 ist parallel zur Rotationsachse des Nockens 50. Die Bewegung eines jeden Rückstoßkolbens 10 vom unteren Totpunkt PMB zum oberen Totpunkt PMH wird durch eine erste Rolle 51 in Eingriff mit einem ersten Rollweg 52, der auf dem Nocken 50 ausgebildet ist, gesteuert. Diese erste Rolle 51 wird durch eine Gabel gehalten, durch zwei Flansche 520, die beiderseits der Rolle 51 angeordnet sind. Darüber hinaus ist die erste Rolle 51 in der Achse des Kolbens 10, der sie steuert, angeordnet. Die Gabel verhindert, daß die Rolle 51 nicht vorspringwend angebracht ist. Auf diese Weise werden der Kolben 10, und vor allem die Stange 100, die ihn nach hinten verlängert und ihn mit der Rolle 51 verbindet, nicht biegebeansprucht, was sehr wichtig ist in Anbetracht der erhöhten Kräfte, die durch den Rückstoßdruck hervorgerufen werden, die beträchtlich sein können.
• Die Rückbewegung vom oberen Totpunkt PMH zum unteren Totpunkt PMB erfolgt mit schwacher Belastung. Sie wird durch eine zweite Rolle 53 gesteuert, die sehr viel kleiner ist als die erste. Diese Rolle 53 ist auf der Stange 100 bzgl. des Kolbens 10 vorspringend angeordnet und ist in Eingriff mit einem zweiten Rollweg 54 des Nockens 50. In den Figuren 7 und 8 ist der Nocken 50 abgewickelt dargestellt, um sein Konzeptionsprinzip deutlich zu machen. Die Abszissen stellen somit Winkel dar. Eine komplette Umdrehung entspricht einer Drehung um 2π Radien. "N" stellt die Anzahl der Rückstoßkolben dar. Es gibt somit notwendigerweise N Rollen oder Rollenanordnungen 51 und 53, die die Steuerung und Betätigung eines jeden der Rückstoßkolben 10 sicherstellt, alle getrennt mit einem Bogen von 2π/N Radius. Auf den Ordinaten hat man die Bewegung z in Richtung der Achse eines jeden Rückstoßkolbens 10 dargestellt. Die Höhe H zeigt den nützlichen Weg eines jeden Kolbens, d. h. des Weges, der zwischen der Überdeckung der Öffnung 12 und dem oberen Totpunkt PMH enthalten ist.
• Der Rollweg 52 weist eine konstante Neigung auf einem Bogen von 2π/N - R auf, wo R ein Überdeckungswinkel zwischen zwei Kolben ist, entsprechend der Zeit, während der der Rückstoßkolben, der an seinem oberen Totpunkt ankommt, verlangsamt wird, und während der es notwendig ist, den nachfolgenden Rückstoßkolben zu beschleunigen, um die Konstantheit der Austrittsrate sicherzustellen. Außerhalb dieser Perioden der Überdeckung wird einer der Rückstoßkolben 10 mit einer regelmäßigen Vorwärtsbewegung bei konstanter Geschwindigkeit für eine Aktion mit konstanter Drehgeschwindigkeit auf die Eingangswelle 3 angetrieben. Somit ist die Neigung des Rollwegs 52, die 2π/N entspricht, konstant.
• Beiderseits ist der Rollweg 52 so ausgebildet, um stromab von 2π/N das Anhalten im oberen Totpunkt PMH zu ermöglichen (der Weg 52 weist somit eine Neigung gleich Null am Ende der Periode R stromab auf), und stromauf das koordinierte Losbewegen des nachfolgenden Rückstoßkolbens (der Rollweg 52 weist somit eine entsprechende Form auf, damit die Summe der entsprechenden Vorbewegungen einer jeden der Rollen 51 die Konstantheit des Ausströmens sicherstellt). Der Rest des Rollweges 52 ist derart, daß ein jeder Kolben vom oberen Totpunkt PMH zum unteren Totpunkt PMB laufen kann, danach sich bis zum Bedecken der Öffnung 12 vorbewegen kann, mit ausreichend zunehmenden Verbindungen, um eine Bewegung ohne Stoß sicherzustellen.
• Die zweite Rolle 53 ist in Eingriff mit einem Weg 54, der so ausgebildet ist, daß er eine Doppeleffekt-Steuerung sicherstellt: eine jede der Rollen 51 und 53 eines jeden Kolbens ist in konstantem Eingriff mit seinem Rollweg. Es ist ebenfalls möglich, die Gabel, die die Rolle 51 hält, auszubiegen, um jener zu ermöglichen, in Eingriff durch einen seitlichen Rand mit dem Rollweg zu kommen, wobei der Rücklauf des Kolbens zum unteren Totpunkt sichergestellt wird, unter Erzeugung somit einer doppelt wirkenden Steuerung mit einer einzigen Rolle.
• Eine jede Stange 100 durchquert Ausnehmungen 101 (Figur 4), die im Körper 1 der Pumpe ausgebildet sind. Die Rolle dieser Ausnehmungen ist, eventuell leichte Kautschuklecks zwischen den Kolben 10 und den entsprechenden Zylindern 11 zu sammeln, um zu verhindern, daß der Kautschuk sich in einem ungewünschten Ort ansammeln kann, beispielsweise auf der Höhe der Transmission oder Kraftübertragung. Diese Lecks sind jedoch immer vollkommen unbeachtlich, in bezug auf die volumetrische Betrachtungsweise der Pumpe, deren volumetrische Präzision 0,3 % erreicht, sie müssen jedoch für den Aspekt der Wartung der Pumpe berücksichtigt werden, die mehrere Dutzend von tausend Stunden ohne Panne funktionieren soll.
• Die Einwegvorrichtung, die stromab der Zylinder zu setzen ist, wird hier durch eine Kugel 15 gebildet, die mit einem Sitz 151 zusammenwirkt, der auf der Ausbringöffnung 14 auf der Außenseite des Zylinders 11 vorgesehen ist. Eine jede Kugel 15 ist in Kontakt mit einem Verlängerer 150. Die beiden Verlängerer 150 sind in Kontakt mit demselben Schwinghebel 162 (siehe Figur 5), der erzeugt, daß eine der Kugeln 15 sich gegen ihren Sitz 151 drückt, wenn die andere Kugel die Öffnung 14 freigibt und umgekehrt. Die Schwinge 162 ist selbst durch zwei Drücker 163 gesteuert, die jeweils mit einer Rolle 164 beaufschlagt sind. Die Rollen 164 sind um 180º voneinander beabstandet und wirken mit einem Rollweg 165 zusammen, der auf dem Nocken 50 ausgebildet ist, um die Bewegung einer Kugel 15 auf synchrone Weise bzgl. der Bewegung des entsprechenden Rückstoßkolbens zu ermöglichen. Das Vorhandensein von zwei Drückern 163 ist notwendig, um eine Doppeleffekt-Steuerung mit einem einzigen Rollweg 165 sicherzustellen, was deutlich in Figur 4 ersichtlich ist. Die Figur 8 ist in Phase mit Figur 7, die in Wirklichkeit dargestellt ist für den besonderen Fall, in dem N = 2 ist.
• Wenn notwendig ist es möglich, an die Pumpe der Erfindung eine Kühlvorrichtung mit Wasser, Luft oder Öl anzuschließen, in Abhängigkeit der Ausbringung von Kalorien oder Wärmemenge, unter Berücksichtigung der Leistung, resultierend aus der Arbeit der Füllschraube. Diese Schraube kann ebenfalls eine Rolle beim Mischen spielen.
• Es ist natürlich sicher, daß die angegebene Beschreibung vollkommen illustrierend ist und die Tragweite der vorliegenden Erfindung in keiner Weise begrenzt, wobei der Durchschnittsfachmann sich leicht vielzahlige Varianten vorstellen kann für alle Eigenschaften, die bei der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind.
• Bei der Anwendung bei der Herstellung von Luftreifen kann eine Pumpe dieser Art pro Typ von Kautschuk-Mischung vorgesehen werden, der den Reifen bilden soll. Jede Pumpe wird von einem Roboter betätigt, der die exakte Positionierung der Austrittsöffnung 17 am Luftreifenrohling während der Fabrikation sicherstellt, unter Drehen der Antreibung der Eintrittswelle 3 entsprechend dem zu extrudierenden Volumen. Der Handhabungsroboter kann einzig sein und kann sich aufeinanderfolgend mit unterschiedlichen Pumpen ankoppeln, gemäß dem für die Herstellung geforderten Programm. Es ist ebenfalls möglich, mehrere Handhabungsroboter um einen Luftreifen anzuordnen, für die gleichzeitige Anbringung von unterschiedlichen Kautschukprodukten. Eine Anordnung von Zumeßpumpen dieser Art mit einem oder mehreren Handhabungsroboter kann volumetrische Extruder einer Ausbringmaschine von Kautschukprodukten bilden, wie jene, die in der europäischen Patentanmeldung EP-0 264 600 dargestellt ist. Es ist ebenfalls möglich, Halbfertigteile, wie Rollbänder oder andere Produkte, wie Klappen (flaps) vorzubereiten.

Claims (15)

1. Zumeßpumpe für pastöses Material, die eine Einlaßklappe (22) des Materials und eine Austrittsöffnung aufweist, mit wenigstens einem Zylinder (11), in dem ein Rückstoßkolben (10) gemäß einer hin- und hergehenden Bewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gleitet, und mit einer Ausbringöffnung (14), die mit einer Einwegvorrichtung oder Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei die Pumpe eine Zuführkammer (20) aufweist, die zwischen der Einlaßklappe (22) und dem oder den Zylindern (11) angeordnet ist, wobei die Pumpe Einrichtungen zum Stopfen des oder der Zylinder durch einen mechanischen Zwangstransfer ausgehend von der Einlaßkiappe (22) zu dem oder den Zylindern (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des oder der Zylinder (11), nur für die Kommunikation mit dem Äußeren des Zylinders, eine oder mehrere Eintrittsöffnungen (12) des Materials aufweist, an denen die Zuführkammer (20) endet, die zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt angeordnet sind, wobei die Öffnungen (12) in der Lage sind, von dem Rückstoßkolben (10) während seiner Bewegung zum oberen Totpunkt überdeckt zu werden, wobei das durch die Pumpe in einem Zyklus extrudierte Volumen abhängig ist von der von einem jeden Rückstoßkolben überstrichenen Baugröße zwischen dem Moment seines Weges, wo die Eintrittsöffnung überdeckt wird und dem oberen Totpunkt seines Weges, und daß die Einrichtungen zum Stopfen und der oder die Rückstoßkolben von derselben Steuerung bewegt werden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfeinrichtungen aus einer Stopf- oder Füllschraube (21) in Drehung in einer Kammer (20) gebildet werden, wobei die Schraube sich zwischen den Öffnungen und einer Einlaßklappe erstreckt, die in der äußeren Seitenwand der Kammer (20) angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (20) wenigstens teilweise um den Zylinder (11) auf der Höhe der Öffnungen (12) angeordnet ist, wobei die Drehachse der Schraube (21) mit der Achse des Zylinders (10) zusammenfällt.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie stromab der Ausbringöffnung (14) und stromauf einer Austrittsöffnung (17) eine Umhüllung (4) von veränderlichem Volumen aufweist.

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

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kompensationskolbens (41) durch einen Nocken (42) gesteuert wird, der sich synchron mit der Bewegung des Rückstoßkolbens (10) dreht.

7. Zumeßpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei Rückstoßkolben (10) aufweist, die jeweils in einem Zylinder (11) gleiten, wobei die Stopfeinrichtungen in der Lage sind, alle Zylinder (11) zu stopfen, wobei eine jede der Ausbringöffnungen (14) mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, die zu einem Sammler führt, der mit einer Austrittsöffnung (17) versehen ist, und daß die Bewegung aller Rückstoßkolben (10) derart koordiniert wird, daß die durch die Austrittsöffnung (17) gehende Rate konstant ist.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung aller Kolben durch einen Nocken gesteuert wird, dessen Weg oder dessen Wege derart gebildet sind, daß die Materialrate, die durch die Austrittsöffnung läuft, konstant ist für eine konstante Geschwindigkeit der Eintrittswelle.

9. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung aller Kolben durch einen einzigen zylindrisch doppeltwirkenden Nocken (50) gesteuert wird, dessen Drehachse parallel zur Achse der Kolben ist, und dessen Weg oder dessen Wege derart gebildet sind, daß die Materialrate, die durch die Austrittsöffnung läuft, für eine konstante Geschwindigkeit der Eingangswelle konstant ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eines jeden Rückstoßkolbens (10) von dem unteren Totpunkt (PMB) zu dem oberen Totpunkt (PMH) durch eine erste Rolle (51) in Eingriff mit einem ersten Rollweg (52) des Nockens (50) gesteuert wird, wobei die erste Rolle (51) an jeder Seite durch zwei Flansche (520) gehalten wird, und in der Achse des Kolbens (10) angeordnet ist, und daß die Rückbewegung vom oberen Totpunkt (PMH) zum unteren Totpunkt (PMB) durch eine zweite Rolle (53) in Eingriff in einem zweiten Rollweg (54) des Nockens (50) gesteuert wird, wobei die zweite Rolle (53) vorspringend bezüglich eines jeden Kolbens (10) angeordnet ist.

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

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Kugel (15) auf synchrone Weise bezüglich der Bewegung des (der) Rückstoßkolben(s) (11) gesteuert wird.

13. Verfahren zum Zumeßpumpen für pastöses Material mit Hilfe wenigstens eines Rückstoßkolbens, der in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gleitet, wobei die Seitenwand des Zylinders Zutrittsöffnungen aufweist, die axial zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt angeordnet sind, wobei die Seitenwand, die den Zylinder auf der Seite des oberen Totpunkts bedeckt, eine Ausbringöffnung aufweist, die mit einer Rückschlagvorrichtung versehen ist, wobei der Pumpzyklus darin besteht, das Material in eine Zuführkammer einzuführen, die bis zu den Stopföffnungen reicht, um aus einem mechanisch zwangsgeführten Transfer, der von derselben Steuerung betätigt wird, wie der oder die Rückstoßkolben, den Zylinder durch das zu pumpende Material zu stopfen, wenn der Kolben die Zutrittsöffnungen freigibt, um den Kolben vorzubewegen zu einer Überdeckung der Zutrittsöffnungen, um die Rückschlagvorrichtung zu öffnen, um die Ausbringöffnung freizugeben, sobald der Kolben vollständig die Zutrittsöffnungen bedeckt hat, um das Vordringen des Kolbens bis zu einem oberen Totpunkt zu verfolgen, sodann die Ausbringöffnung durch die Rückschlagvorrichtung wieder zu verschließen, und um den Kolben zum unteren Totpunkt zurückzubringen, und sodann den Zyklus erneut auszuführen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Kolben verwendet werden, deren Bewegungen derart gesteuert werden, daß die Summe der Raten, die durch die Ausbringöffnungen hindurchtreten, konstant ist.

15. Verfahren zum Herstellen von Luftreifen, bei dem der nicht vulkanisierte Kautschuk auf dem Vorformling durch ein Pumpverfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 aufgebracht wird.