DE69722406T2

DE69722406T2 - BEARING LUBRICATION AND BEARING TEMPERATURE CONTROL FOR PUMPS

Info

Publication number: DE69722406T2
Application number: DE69722406T
Authority: DE
Inventors: Colin Michael QUIGLEY; Anne Katharine RONCHETTI; John Philip URWIN; David Brigg LAMMIN
Original assignee: Tencel Ltd
Current assignee: Lenzing Fibers Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: AU3453197A; DE69722406D1; ES2201307T3; EP0910747B1; EP0910747A1; GB9614680D0; WO1998002662A1

Description

Diese Erfindung betrifft die Beförderung einer Lösung von Zellulose in einem Lösemittel, insbesondere einem tertiären Amin-N-Oxid-Lösemittel, durch eine Zahnradpumpe.This invention relates to transportation a solution of cellulose in a solvent, especially a tertiary Amine N-oxide solvent, through a gear pump.

US Patent 4,416,698 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Zellulosefilamenten durch Auflösen der Zellulose in einem geeigneten Lösemittel, wie einem tertiären Aminoxid, gemischt mit Wasser. Ein Merkmal der Lösung, die allgemein als Spinnlösung bezeichnet wird, ist, dass sie sowohl heiß als auch, wenn sie eine signifikante Menge an Zellulose enthält, viskos ist, wodurch die Verwendung übermäßig hoher Drücke von bis zu 200 bar erforderlich ist, um die Lösung durch Filter und Spinndüsen hindurchzuleiten. Die Zellulosespinnlösung wird durch Mischen von Zellulosematerialschnitzel mit einer Lösung aus Aminoxid und Wasser zum Beispiel in der Weise hergestellt, die ausführlich in WO 94/28215 beschrieben ist.U.S. Patent 4,416,698 describes one Process for the production of cellulose filaments by dissolving the Cellulose in a suitable solvent, like a tertiary Amine oxide mixed with water. A feature of the solution, commonly referred to as spinning solution is is that they are both hot as even if it contains a significant amount of cellulose, viscous is, which makes the use excessively high pressures of up to 200 bar is required to pass the solution through filters and spinnerets. The cellulose spinning solution is made by mixing cellulose pulp with a solution Amine oxide and water, for example, are prepared in the manner detailed in WO 94/28215 is described.

Es ist ein Problem bei der Herstellung von Zellulosefilamenten, dass Fasermaterial und verschiedene Partikel, insbesondere Silikapartikel, mit dem Zellulosematerial in die Zelluloselösung gelangen, und in der Lösung suspendiert bleiben, bis sie vor der Spinnstufe herausgefiltert werden. Für gewöhnlich enthält Zellulosematerial 40–200 ppm Silika, basierend auf dem Gewicht, und die Silikapartikel haben eine Größenverteilung von weniger als 1 Mikron Durchmesser bis zu 250 Mikron Durchmesser, wobei die größeren Partikel, das heißt, von mehr als 30 Mikron Durchmesser, etwa 60 Gewichtsprozent des vorhandenen Silikas darstellen.It is a manufacturing problem of cellulose filaments that fiber material and various particles, in particular silica particles with which cellulose material get into the cellulose solution, and in the solution stay suspended until they are filtered out before the spinning stage become. For usually contains Cellulose material 40-200 ppm silica, based on weight, and the silica particles a size distribution of less than 1 micron in diameter up to 250 micron in diameter, being the larger particles, that is, from more than 30 microns in diameter, about 60 percent by weight of the existing Represent silicas.

Die Silikapartikel werden von der Zellulosespinnlösung durch das Verfahren befördert. Wenn die Zellulosespinnlösung die letzten Phasen des Verfahrens erreicht, hat sie eine hohe Viskosität in der Größenordnung von 500- 1500 Pa, und im Allgemeinen in der Größenordnung von 800–1000 Pa, bei einer Scherrate zwischen 1–10 s^-1 und einer Temperatur von 100–120°C. Es hat sich gezeigt, dass Zahnradpumpen für ein Bewegen von Materialien mit diesen Viskositäten besonders geeignet sind, und dass diese Pumpen bei sehr hohen Drücken arbeiten können, z.B. bis zu 200 bar. Eine bekannte Zahnradpumpe ist in US-A-4,725,211 beschrieben, bei welcher das viskose Material durch ineinander greifende Zahnräder gepumpt wird, die von Zahnradwellen getragen werden, die drehbar in Lagern in dem Pumpenkörper befestigt sind. Das gepumpte Material wird zu dem ringförmigen Raum zwischen der Welle und dem Lager geleitet, um das Lager zu schmieren.The silica particles are carried by the cellulose spinning solution through the process. When the cellulose spinning solution reaches the last stages of the process, it has a high viscosity in the order of 500-1500 Pa, and generally in the order of 800-1000 Pa, at a shear rate between 1-10 s ^-1 and a temperature of 100-120 ° C. It has been shown that gear pumps are particularly suitable for moving materials with these viscosities and that these pumps can work at very high pressures, for example up to 200 bar. A known gear pump is described in US-A-4,725,211, in which the viscous material is pumped through intermeshing gears carried by gear shafts rotatably mounted in bearings in the pump body. The pumped material is directed to the annular space between the shaft and the bearing to lubricate the bearing.

Bei einigen Zahnradpumpen nach dem Stand der Technik sind die Lagerflächen jedes Lagers mit wenigstens einem Schmierkanal versehen, der sich von der Hochdruckseite der Pumpe in das Lager erstreckt. Diese Kanäle können in einem schrägen Winkel zu der Drehachse der Wellen liegen, so dass die Drehung der Welle dazu beiträgt, Material in den Kanal zu ziehen. Die Kanäle sind für gewöhnlich blinde Kanäle, wobei das gepumpte Material von dem Kanal in den ringförmigen Spalt zwischen der Welle und dem Lager gepresst wird. Größere Silikapartikel, die in der Zellulosespinnlösung vorhanden sind, können in dem Schmierkanal gefangen werden, was möglicherweise eine Blockierung des Kanals und einen Verlust der Schmierung und ein Versagen des Lagers zur Folge hat.With some gear pumps after the The bearing surfaces of each bearing are at least state of the art provided a lubrication channel that extends from the high pressure side of the Pump extends into the warehouse. These channels can be at an oblique angle to the axis of rotation of the shafts so that the rotation of the shaft helps Pull material into the channel. The channels are usually blind channels, whereby the pumped material from the channel into the annular gap between the shaft and the bearing is pressed. Larger silica particles, those in the cellulose spinning solution can exist be trapped in the lubrication channel, possibly causing a blockage of the channel and loss of lubrication and failure of the Camp.

Dieses Problem wird durch die Tatsache, dass die Zellulosespinnlösung in einem Amin-N-Oxid-Lösemittel zu einer exothermen Reaktion neigt, verschärft, und daher ist es notwendig, die Spinnlösungstemperatur im Bereich von 100°C–120°C zu halten. Die Blockierung der Kanäle in den Lagern kann daher zu einer exothermen Reaktion führen, aufgrund der mangelnden Schmierung, und des Wärmeaufbaus in dem Lager durch Wärme, und des Wärmeaufbaus in dem Lager durch Reibung aufgrund der mangelnden Schmierung, und durch den verringerten Spinnlösungsstrom, der die Wärme nicht von dem Lager abführt.This problem is compounded by the fact that the cellulose spinning solution in an amine N-oxide solvent tends to exothermic reaction, exacerbated, and therefore it is necessary the spinning solution temperature in Keep range of 100 ° C – 120 ° C. Blocking the channels in the bearings can therefore lead to an exothermic reaction the lack of lubrication, and the heat build-up in the bearing due to heat, and of heat build-up in the bearing due to friction due to lack of lubrication, and through the reduced spinning solution flow, the the warmth not led away from the camp.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass der Beginn einer exothermen Reaktion in Zelluloselösung, die durch eine Zahnradpumpe strömt, durch Überwachen der Temperatur der Lager vorhergesagt werden kann.Surprisingly it was found that the start of an exothermic reaction in Cellulose solution that flows through a gear pump, by monitoring the temperature of the bearings can be predicted.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Verhindern einer exothermen Reaktion in einer Zahnradpumpe, die für die Beförderung einer Lösung von Zellulose in einer Aminoxidlösung verwendet wird, und die einen Pumpenkörper mit einem Paar ineinander greifender Zahnräder umfasst, die an Wellen befestigt sind, die in Lagern drehen, die in Bezug auf den Körper befestigt sind, wobei die Temperatur von wenigstens einem der Lager überwacht wird, und wenn die Temperatur einen ersten vorbestimmten Grenzwert übersteigt, der Volumendurchsatz der Pumpe verringert wird.According to the invention is a method provided to prevent an exothermic reaction in one Gear pump designed for the promotion a solution of cellulose in an amine oxide solution is used, and the one pump body with a pair inside each other gripping gears that are attached to shafts that rotate in bearings that in terms of the body are attached, the temperature being monitored by at least one of the bearings and when the temperature exceeds a first predetermined limit, the volume flow of the pump is reduced.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Befördern einer Zelluloselösung durch Pumpen der Lösung durch eine Zahnradpumpe mit einem Pumpenkörper und einem Paar ineinander greifender Zahnräder, die an Wellen befestigt sind, die in Lagern drehbar sind, die in Bezug auf den Körper befestigt sind, wobei das Verfahren das Überwachen der Temperatur von wenigstens einem der Lager und das Steuern, des Volumendurchsatzes der Pumpe abhängig von der überwachten Temperatur und vorzugsweise das Verringern des Volumendurchsatzes, wenn die überwachte Temperatur einen ersten vorbestimmten Grenzwert übersteigt, umfasst.The invention also includes a method for transportation a cellulose solution by pumping the solution by a gear pump with a pump body and a pair in each other gripping gears that are attached to shafts that are rotatable in bearings that are related on the body are attached, the method of monitoring the temperature of at least one of the bearings and controlling the volume throughput depending on the pump from the monitored Temperature and preferably reducing the volume flow rate, when the monitored Temperature exceeds a first predetermined threshold.

Vorzugsweise wird die Pumpe angehalten, wenn die Temperatur einen zweiten höheren vorbestimmten Temperaturgrenzwert übersteigt. Der erste und zweite Grenzwert können etwa 112°C beziehungsweise etwa 115°C betragen.Preferably the pump is stopped when the temperature exceeds a second higher predetermined temperature limit. The first and second limit can about 112 ° C or about 115 ° C be.

Ein solches Verfahren kann, muss aber nicht unbedingt, auch eine Beschädigung an den Lagern verhindern. Die Hauptaufgabe der Erfindung ist jedoch die Vermeidung einer exothermen Reaktion in dem Zellulosesystem, die durch den Aufbau übermäßiger Wärme in der Zahnradpumpe ausgelöst wird, wobei sich diese Reaktion auf andere Teile des Systems ausbreiten könnte.Such a method can, but does not necessarily have to, damage the bearings prevent. The main object of the invention, however, is to avoid an exothermic reaction in the cellulosic system which is caused by the build-up of excessive heat in the gear pump, which reaction could spread to other parts of the system.

Eine Zahnradpumpe für die Beförderung einer Zelluloselösung in Verbindung mit der Erfindung umfasst einen Pumpenkörper mit einem Paar ineinander greifender Zahnräder, die an Wellen befestigt sind, die in Lagern drehen, die an dem Körper befestigt sind, und eine Temperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen der Temperatur von wenigstens einem der Lager, zweckdienlich neben seiner Lagerfläche, und vorzugsweise eine eigene Temperaturerfassungsvorrichtung für jedes Lager. Jede Temperaturerfassungsvorrichtung kann eine Thermoelementanordnung umfassen, die in einer Röhre aus rostfreiem Stahl aufgenommen ist. Jedes Lager kann eine Schmiernut an seiner Lagerfläche aufweisen, durch welche die Zelluloselösung im Betrieb hindurchgehen kann, um das Lager zu schmieren, und jede Temperaturerfassungsvorrichtung kann zu der oder einer zugehörigen Schmiernut hin offen sein. Ein Steuersystem für die oben genannte Pumpe arbeitet, um den Durchsatz der Pumpe zu verringern, wenn die erfasste Temperatur einen ersten vorbestimmten Wert erreicht, z.B. etwa 112°C, und die Pumpe anzuhalten, wenn die erfasste Temperatur einen zweiten vorbestimmten Wert erreicht, z.B. etwa 115°C.A gear pump for transportation a cellulose solution in connection with the invention comprises a pump body with a pair of interlocking gears attached to shafts are that rotate in bearings attached to the body and one Temperature detection device for detecting the temperature of at least one of the camps, conveniently next to its storage area, and preferably a separate temperature detection device for each Camp. Each temperature sensing device can be a thermocouple assembly include that in a tube made of stainless steel. Each bearing can have a lubrication groove on its storage area have through which the cellulose solution pass during operation can to lubricate the bearing and any temperature sensing device can be associated with the or Open the lubrication groove. A control system for the above pump works to reduce the flow rate of the pump when the sensed temperature reaches a first predetermined value, e.g. about 112 ° C, and the Stop the pump when the detected temperature reaches a second predetermined Value reached, e.g. about 115 ° C.

Ein Steuersystem zum Steuern der Beförderung einer Zelluloselösung durch eine Zahnradpumpe in einem Verfahren gemäß der Erfindung umfasst einen Elektromotor zum Antreiben der Zahnradpumpe und Steuermittel zum Vergleichen der Temperaturen, die an einer der Lagerflächen überwacht werden, mit Sollwerten, und wenn eine überwachte Temperatur einen Sollwert übersteigt, Verlangsamen der Pumpe, und wenn die Temperatur wieder unter dem Sollwert ist, Aufheben der Verlangsamung der Pumpe. Wenn die erfasste Temperatur einen zweiten Sollwert übersteigt, veranlasst das Steuermittel vorteilhafterweise ein Abschalten der Pumpe, wobei die Pumpe nur durch eine Rückstellungssteuerung wieder gestartet werden kann.A tax system to control the promotion a cellulose solution by a gear pump in a method according to the invention comprises a Electric motor for driving the gear pump and control means for Compare the temperatures monitored at one of the storage areas with setpoints, and when a monitored temperature Exceeds the setpoint, Slow down the pump, and when the temperature drops below the Setpoint is to cancel the pump slowdown. If the detected temperature exceeds a second setpoint, the control means advantageously switches off the Pump, the pump again only by a reset control can be started.

Eine Zahnradpumpe zum Pumpen einer Lösung von Zellulose in einem Aminoxid/Wasser-Lösemittel zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung umfasst ein Paar ineinander greifender Räder, die drehbar an Wellen befestigt sind, die in Lagern angeordnet sind, die in einem Gehäuse befestigt sind, wobei die Wellen durch das Lager gehen, das durch die Zelluloselösung geschmiert wird, die in jedes Lager durch wenigstens einen Schmierkanal in der Lagerfläche des Lagers eindringt, der sich von einem Einlass an dem inneren Ende des entsprechenden Lagers in einem schrägen Winkel zu der Drehachse der Welle nach innen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierkanal mit dem äußeren Ende des entsprechenden Lagers vorzugsweise durch einen Auslass verbunden ist, der eine kleinere Querschnittsfläche hat als der Einlass.A gear pump to pump one solution of cellulose in an amine oxide / water solvent for use in Connection with the invention comprises a pair of interlocking ones Bikes, which are rotatably attached to shafts arranged in bearings, the one in one case are attached, with the waves going through the bearing that through the cellulose solution is lubricated in each bearing by at least one lubrication channel in the storage area of the bearing that penetrates from an inlet to the inner End of the corresponding bearing at an oblique angle to the axis of rotation the shaft extends inwards, characterized in that the Lubrication channel with the outer end of the corresponding bearing is preferably connected by an outlet which has a smaller cross-sectional area than the inlet.

Die Verbindung des Schmierkanals mit dem äußeren Ende jedes entsprechenden Lagers ermöglicht das Auswaschen der Silikapartikel aus dem Lager. Wenn jedoch der Auslass von dem Schmierkanal zum Beispiel dieselbe Querschnittsfläche hat wie der Einlass, wird die Leistung der Pumpe deutlich beeinträchtigt, und ferner strömt die Spinnlösung, die für die Schmierung sorgt, vorzugsweise den Schmierkanal hinunter und nicht in das Lager, was wiederum zu einem Versagen des Lagers führt.The connection of the lubrication channel with the outer end this is made possible by each corresponding bearing Wash the silica particles out of the warehouse. However, if the outlet of the lubrication channel, for example, has the same cross-sectional area like the inlet, the performance of the pump is significantly affected, and flows further the spinning solution, the for the lubrication provides, preferably down the lubrication channel and not into the camp, which in turn leads to camp failure.

Es folgt daher, dass ein Gleichgewicht zwischen den gewünschten Schmieranforderungen, der annehmbaren Leistung der Pumpe, und dem Verhindern einer Ansammlung von Silikapartikeln, die zu einer Lagerbeschädigung führt, besteht.It therefore follows that a balance between the desired ones Lubrication requirements, the acceptable performance of the pump, and the Preventing a build up of silica particles that leads to bearing damage.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Querschnittsfläche des Auslasses zu der Querschnittsfläche des Einlasses zwischen 1 : 30 und 1 : 60, und insbesondere zwischen 1 : 40 und 1 : 50.Preferably the ratio is Cross sectional area of the outlet to the cross-sectional area of the inlet between 1:30 and 1:60, and especially between 1:40 and 1:50.

Der Auslass ist deutlich flacher als der Einlass. Vorzugsweise hat der Auslass eine maximale Tiefe von etwa 0,5 mm.The outlet is much flatter than the inlet. The outlet preferably has a maximum depth of about 0.5 mm.

Die Blockierung eines Schmierkanals in den Lagern einer Zahnradpumpe kann überwacht werden, und eine Steigerung der Pumpenleistung wird als Hinweis für die Ansammlung von Material in dem Schmierkanal angesehen.Blockage of a lubrication channel in the bearings of a gear pump can be monitored and an increase The pump output is used as an indication of the accumulation of material viewed in the lubrication channel.

Es wird nun eine Ausführungsform der Erfindung nur als Beispiel und mit besonderer Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:It will now be an embodiment the invention only as an example and with special reference to the enclosed drawings, in which:

1 eine Querschnittsansicht durch eine Zahnradpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist; 1 Figure 3 is a cross-sectional view through a gear pump according to an aspect of the present invention;

2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 1 ist, die ein Thermoelement in Position in einem Lager der Zahnradpumpe zeigt; 2 an enlarged view of part of 1 Figure 3 shows a thermocouple in position in a bearing of the gear pump;

3 eine Stirnansicht eines Lagers ist, betrachtet von der Linie III-III von 1; 3 Figure 3 is an end view of a bearing viewed from line III-III of Figure 2 1 ;

4 ein Seitenriss eines Lagers ist; und 4 is a side elevation of a bearing; and

5 ein Fließdiagramm für ein Pumpensteuersystem ist. 5 is a flow diagram for a pump control system.

Mit Bezugnahme auf die 1 bis 4 ist eine Zahnradpumpe 11 einer Art dargestellt, die für die Beförderung von Zellulosespinnlösung verwendet wird, die vorzugsweise etwa 15% Zellulose, 76 Gew.% Amin-N-Oxid, und 9 Gew.% Wasser enthält. Die Spinnlösung hat bei 100°C–110°C eine Viskosität zwischen 500-1000 Pa bei einer Scherrate von 1–10 s^-1. Ein solches Material erfordert extrem hohe Beförderungsdrücke, so dass die Spinnlösung vor dem Spinnen durch Filter gepresst werden kann. Die Pumpe 11 ist eine Hochdruckpumpe, die bei bis zu 200 bar arbeiten kann, und umfasst ein Gehäuse 12, das Kühlkanäle 13 aufweist, die durch dessen Wände laufen. Eine Pumpenkammer 14 ist in dem Gehäuse gebildet und hat zwei ineinander greifende Zahnräder 15 und 16 aus gehärtetem Werkzeugstahl, die darin befestigt sind. Das Zahnrad 15 wird von einem Elektromotor (nicht dargestellt) angetrieben, der an dessen Welle 17 befestigt ist. Das andere Zahnrad 16 wird von dem Zahnrad 15 angetrieben, mit dem es in Eingriff steht, und dreht auf seiner Welle 18. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) können beide Zahnräder synchronisierte unabhängige Antriebe haben.With reference to the 1 to 4 is a gear pump 11 of a type used for the transport of cellulose spinning solution, which preferably contains about 15% cellulose, 76% by weight amine N-oxide, and 9% by weight water. The spinning solution has a viscosity of 100-110 ° C between 500-1000 Pa at a shear rate of 1-10 s ^-1 . Such a material requires extremely high transport pressures so that the spinning solution can be pressed through filters before spinning. The pump 11 is a high pressure pump that can work at up to 200 bar and includes a housing 12 , the cooling channels 13 having, that run through its walls. A pump chamber 14 is formed in the housing and has two intermeshing gears 15 and 16 made of hardened tool steel, which are fastened in it. The gear 15 is driven by an electric motor (not shown) on the shaft 17 is attached. The other gear 16 is from the gear 15 driven with which it is engaged and rotates on its shaft 18 , In an alternative embodiment (not shown), both gears can have synchronized independent drives.

Die beiden Zahnräder 15 und 16 sind zur Drehung in dem Gehäuse 12 durch zylindrische Buchsen oder Lager 21 befestigt. Jedes Lager 21 ist sicher in dem Gehäuse 12 befestigt, wobei jedes Lager eine flache Oberfläche 22 an seiner äußeren zylindrischen Oberfläche hat. Paare benachbarter Lager werden durch das Angreifen der entsprechenden flachen Oberflächen 22 drehfest aneinander gehalten. Für jedes solche Paar von Lagern greift ein Keil 23 in ausgerichtete axiale Schlitze 24 in den beiden flachen Oberflächen 22, um sicherzustellen, dass die Lager 21 nicht relativ zueinander drehen.The two gears 15 and 16 are for rotation in the housing 12 through cylindrical bushings or bearings 21 attached. Every camp 21 is safe in the case 12 attached, with each bearing a flat surface 22 has on its outer cylindrical surface. Pairs of adjacent bearings are created by attacking the corresponding flat surfaces 22 held against one another in a rotationally fixed manner. A wedge engages for each such pair of bearings 23 in aligned axial slots 24 in the two flat surfaces 22 to make sure the bearings 21 do not rotate relative to each other.

Die ineinander greifenden, entgegengesetzt drehenden Zahnräder 15, 16 werden mit Zellulosespinnlösung versorgt, die unter einem Druck zwischen 5 – 10 bar zu der Zuführseite der Pumpe geleitet wird. Die Drehung der Zahnräder 15 und 16 befördert die Spinnlösung zu der Hochdruckseite der Pumpe, und die Spinnlösung tritt bei Drücken von bis zu 200 bar aus der Pumpe aus.The interlocking, counter-rotating gears 15 . 16 are supplied with cellulose spinning solution, which is led to the supply side of the pump under a pressure between 5 - 10 bar. The rotation of the gears 15 and 16 conveys the spinning solution to the high-pressure side of the pump, and the spinning solution emerges from the pump at pressures of up to 200 bar.

Die Lager 21 sind zweckdienlich aus gehärtetem Werkzeugstahl oder einem keramischen Material gebildet. Jedes Lager 21 hat besondere Schmierkanäle 26, die radial in der axial inneren Fläche 27 des Lagers ausgebildet sind. Die Kanäle 26 sind mit zweiten Schmiernuten oder -kanälen 28 verbunden, die in der inneren zylindrischen Lagerfläche 30 des Lagers ausgebildet sind, und sich quer durch das Lager mit einer Schräge zu der Drehachse des Lagers für gewöhnlich von 40°–70° erstrecken. In 4 ist nur als Beispiel ein einziger Schmierkanal 28 dargestellt. Jeder zweite Schmierkanal 28 quert die Axiallänge des Lagers vollständig, mit einem Einlass 31 an dem axial inneren Ende des Lagers an der Hochdruckseite der Pumpe, und einem Auslass 32 mit kleinerem Querschnitt an dem axial äußeren Ende des Lagers. Der Auslass 32 entlädt in einen Rücklaufkanal (nicht dargestellt) in dem Gehäuse für eine Rückführung in die Niederdruckseite der Pumpe in bekannter Weise.Camps 21 are expediently made of hardened tool steel or a ceramic material. Every camp 21 has special lubrication channels 26 that are radial in the axially inner surface 27 of the camp are formed. The canals 26 are with second lubrication grooves or channels 28 connected that in the inner cylindrical bearing surface 30 of the bearing, and extend across the bearing with a slope to the axis of rotation of the bearing, usually from 40 ° -70 °. In 4 is a single lubrication channel only as an example 28 shown. Every second lubrication channel 28 completely crosses the axial length of the bearing, with one inlet 31 at the axially inner end of the bearing on the high pressure side of the pump, and an outlet 32 with a smaller cross section at the axially outer end of the bearing. The outlet 32 discharges into a return channel (not shown) in the housing for return to the low pressure side of the pump in a known manner.

Die gepumpte Zellulosespinnlösung wird, während sie durch die Pumpenkammer 14 strömt, durch den Hochdruck an der Hochdruckseite der Pumpe veranlasst, in die Schmierkanäle 26 und 28 zu fließen. Zellulosespinnlösung strömt von den Schmierkanälen 28 in den Zwischenraum zwischen jeder Welle und ihrer zugehörigen Lagerfläche 30. Etwas Spinnlösung wird auch veranlasst, direkt von der Pumpenkammer 14 in einen Ablaufzwischenraum um die Wellen 17 und 18 zu fließen. Das gepumpte Medium strömt entlang den Zwischenräumen um die Welle zu dem axial äußeren Ende jedes Lagers 21, und jedes Material, das durch die Lager strömt, wird zu der Zuführseite der Pumpe zurückgeführt, wie zuvor beschrieben wurde.The pumped cellulose spinning solution is passed through the pump chamber 14 flows into the lubrication channels caused by the high pressure on the high pressure side of the pump 26 and 28 to flow. Cellulose spinning solution flows from the lubrication channels 28 in the space between each shaft and its associated bearing surface 30 , Some spinning solution is also prompted directly from the pump chamber 14 in a drainage space around the waves 17 and 18 to flow. The pumped medium flows along the gaps around the shaft to the axially outer end of each bearing 21 , and any material that flows through the bearings is returned to the feed side of the pump as previously described.

Wie in der Einleitung besprochen wurde, können die Schmierkanäle 28 durch Silikapartikel oder andere Fremdkörper blockiert werden, was wiederum dazu führen kann, dass die Zellulosespinnlösung eine exotherme Reaktion in der Pumpe erfährt.As discussed in the introduction, the lubrication channels can 28 blocked by silica particles or other foreign bodies, which in turn can lead to the cellulose spinning solution experiencing an exothermic reaction in the pump.

Jeder zweite Schmierkanal 28 umfasst ein erstes Teil 33, das sich von der Innenfläche 27 des Lagers nach außen erstreckt, und ein zweites Teil 34 mit viel kleinerer Querschnittsfläche, welches das erste Teil 33 mit dem Auslass 32 für den Ablass von Spinnlösung und Silikapartikel verbindet. Das Verhältnis der Querschnittsflächen der beiden Teile 33, 34 wird durch ein Gleichgewicht zwischen Pumpenleistung, Schmierung und Vermeidung einer Ansammlung von Silikapartikeln bestimmt.Every second lubrication channel 28 includes a first part 33 that is from the inner surface 27 of the camp extends outward, and a second part 34 with a much smaller cross-sectional area, which is the first part 33 with the outlet 32 for draining spinning solution and silica particles. The ratio of the cross-sectional areas of the two parts 33 . 34 is determined by a balance between pump performance, lubrication and avoidance of silica particle build up.

Für ein gutes Gleichgewicht zwischen verschiedenen, einander widersprechenden Anforderungen hat sich gezeigt, dass ein Querschnittsverhältnis von Einlass zu Auslass zwischen 30 : 1 und 60 : 1, und vorzugsweise zwischen 40 : 1 und 50 : 1 betragen sollte.For a good balance between different, contradicting ones It has been shown that a cross-sectional ratio of Inlet to outlet between 30: 1 and 60: 1, and preferably should be between 40: 1 and 50: 1.

Das erste Teil 33 des zweiten Schmierkanals 28 hat im Wesentlichen einen halbkreisförmigen Querschnitt, und das zweite Teil 34 des Schmierkanals 28 hat ebenso einen halbkreisförmigen Querschnitt. Eine typische Ablassnut kann 1–2 mm Durchmesser haben.The first part 33 of the second lubrication channel 28 has a substantially semicircular cross section, and the second part 34 of the lubrication channel 28 also has a semicircular cross section. A typical drain groove can be 1–2 mm in diameter.

Unter typischen Betriebsbedingungen ist die volumetrische Pumpenleistung in der Größenordnung von etwa 80% bei einem Betriebsdruck von 150–200 bar (1,5 × 10⁷ – 2 × 10⁷ Pa) an der Abgabeseite der Pumpe, vorzugsweise 150–170 bar (1,5 × 10⁷ – 1,7 × 10⁷ Pa).Under typical operating conditions, the volumetric pump output is of the order of approximately 80% at an operating pressure of 150-200 bar (1.5 × 10 ^7-2 × 10 ⁷ Pa) on the delivery side of the pump, preferably 150-170 bar (1, 5 × 10 ⁷ - 1.7 × 10 ⁷ Pa).

Wenn das zweite Teil 34 des Schmierkanals 28 größer wäre, so dass das Querschnittsverhältnis von Einlass zu Auslass 10 : 1 übersteigt, fiele die Leistung der Pumpe unter annehmbare Grenzen.If the second part 34 of the lubrication channel 28 would be larger, so that the inlet to outlet cross-sectional ratio exceeds 10: 1, the performance of the pump would fall below acceptable limits.

Für verschiedene Größen der Pumpe muss das exakte Verhältnis der Einlass-Querschnittsfläche zu der Auslass-Querschnittsfläche bestimmt werden.For different sizes of Pump must have the exact ratio the inlet cross-sectional area determined to the outlet cross-sectional area become.

Obwohl der Kanal 28 das Lager vollständig durchquert, so dass Silikapartikel durch das Lager strömen können, verhindert dies nicht vollkommen die Ansammlung von Silika in dem Schmierkanal 28 in dem Lager 21, sondern verlängert die Zeitperiode zwischen notwendigen Wartungsarbeiten. Es hat sich gezeigt, dass die Ansammlung von Silika in der Nut über einen langen Zeitraum durch Überwachen der Pumpenleistung überwacht werden kann. Wenn die Pumpenleistung zu steigen beginnt, zeigt dies, dass eine Silikaansammlung in den Schmierkanälen vorhanden ist. Die Pumpenleistung ist durch Überwachung des Spinnlösungsdurchsatzes über einen langen Zeitraum gegeben, zum Beispiel eine Schicht (8 Stunden), und die Leistung ist gegeben als

Although the channel 28 crosses the bearing completely so that silica particles can flow through the bearing, this does not completely prevent the accumulation of silica in the lubrication channel 28 in the camp 21 , but extends the time period between necessary maintenance work. It has been shown that the accumulation of silica in the groove can be monitored over a long period of time by monitoring the pump performance. When pump performance begins to increase, it shows that there is a build up of silica in the lubrication channels. Pump performance is monitored by monitoring the spinning solution throughput zes given over a long period of time, for example one shift (8 hours), and the performance is given as

Die Blockierung der Schmierchemikalie kann auch durch Überwachung der Temperatur der Lager 21 erfasst werden.The lubricant can also be blocked by monitoring the temperature of the bearings 21 be recorded.

Die Temperatur von einem oder mehreren der Lager 21 wird durch geeignete Temperaturerfassungsvorrichtungen überwacht, wie Widerstandsthermometer oder vorzugsweise Thermoelemente. Wie in den 2 und 3 dargestellt, erstreckt sich für das oder jedes überwachte Lager eine Thermoelementanordnung 34 durch ausgerichtete Bohrungen 35 und 36 in dem Gehäuse 12 bzw. Lager 21. Die besondere Art des gewählten Thermoelements gibt die erforderliche Genauigkeit über den Temperaturbereich wieder, der aufzuzeichnen ist. Für die vorliegende Anmeldung ist die Thermoelementanordnung 34 vorzugsweise ein Thermoelement der Eisen-Kupfer/Nickel-Art, das in einem Rohr aus rostfreiem Stahl aufgenommen ist und zum Beispiel von Degussa erhältlich ist.The temperature of one or more of the bearings 21 is monitored by suitable temperature detection devices, such as resistance thermometers or preferably thermocouples. As in the 2 and 3 a thermocouple assembly extends for the or each monitored bearing 34 through aligned holes 35 and 36 in the housing 12 or warehouse 21 , The particular type of thermocouple chosen reflects the required accuracy over the temperature range to be recorded. For the present application is the thermocouple assembly 34 preferably an iron-copper / nickel-type thermocouple housed in a stainless steel tube and available, for example, from Degussa.

Die Bohrung 36, die an einer Sehne des entsprechenden zylindrischen Lagers 21 angeordnet ist, kann sich in eine der Schmiernuten 28 in der Lagerfläche 30 öffnen, oder kann vorzugsweise in dem Lager 21 mit einem Abstand von 2–4 mm zu der Lagerfläche 30 enden.The hole 36 attached to a chord of the corresponding cylindrical bearing 21 is arranged, can be in one of the lubrication grooves 28 in the storage area 30 open, or can preferably be in the warehouse 21 with a distance of 2-4 mm to the bearing surface 30 end up.

Die Thermoelementanordnung 34 ist eine Feinpassung in der Bohrung 36 mit einem Spielraum von für gewöhnlich etwa 0,2–0,5 mm. Ein guter thermischer Kontakt ist durch die Verwendung von thermisch leitenden Schmiermitteln in der Bohrung garantiert.The thermocouple assembly 34 is a fine fit in the hole 36 with a clearance of usually about 0.2-0.5 mm. Good thermal contact is guaranteed through the use of thermally conductive lubricants in the bore.

Wenn die Temperatur von nur einem Lager überwacht wird, wird im Falle einer Pumpe mit einem angetriebenen Zahnrad 15 und einem nicht angetriebenen Zahnrad 16 vorzugsweise das Lager an dem nicht angetriebenen Zahnrad 16 an der Seite, die vom Motor wegweist, für die Temperaturaufüberwachung gewählt.If the temperature is monitored by only one bearing, in the case of a pump with a driven gear 15 and a non-driven gear 16 preferably the bearing on the non-driven gear 16 on the side facing away from the motor for temperature monitoring.

Die oder jede Thermoelementanordnung 34, abhängig von der Anzahl überwachter Lager, ist an ein Steuersystem 50 angeschlossen (siehe 2), das von einer Software betrieben wird und das mit der Steuerung des Motors der Pumpe verbunden ist. Wenn ein Thermoelement eine Lagertemperatur über einem ersten vorbestimmten Grenzwert erfasst, zum Beispiel von etwa 235°F (112– 113°C), wird im Falle der zuvor beschriebenen Zellulosespinnlösung der volumetrische Durchsatz der Pumpe verringert, indem die Drehgeschwindigkeit der Zahnräder herabgesetzt wird. Wenn eine Lagertemperatur über einem zweiten vorbestimmten Grenzwert, zum Beispiel von etwa 240°F (115–116°C) erfasst wird, wird die Pumpe angehalten. Nachdem die Temperatursensoren ausgelöst wurden, kann es notwendig sein, die Pumpe zur Wartung zu demontieren.The or each thermocouple assembly 34 , depending on the number of monitored bearings, is connected to a control system 50 connected (see 2 ), which is operated by software and which is connected to the control of the motor of the pump. In the case of the cellulose spinning solution described above, if a thermocouple detects a storage temperature above a first predetermined limit, for example about 235 ° F (112-113 ° C), the volumetric throughput of the pump is reduced by reducing the speed of rotation of the gears. When a storage temperature is detected above a second predetermined limit, for example about 240 ° F (115-116 ° C), the pump is stopped. After the temperature sensors have been triggered, it may be necessary to dismantle the pump for maintenance.

Wenn das Steuersystem anspricht, so dass die überwachte Temperatur wieder normal wird, kann die Pumpe weiter laufen, wenn andererseits die Temperatur hoch bleibt, ist eine Wartung der Pumpe notwendig.If the tax system responds, so that the monitored Temperature returns to normal, the pump can continue to run if on the other hand the temperature remains high, is a maintenance of the pump necessary.

Das Steuersystem kann auch überprüfen, dass die Temperatursensorvorrichtungen korrekt arbeiten, um ein Abschalten oder Verlangsamen der Anlage aufgrund eines fehlerhaften Sensors zu verhindern.The control system can also check that the temperature sensor devices work correctly to shutdown or slow down the system due to a faulty sensor to prevent.

Das Steuersystem 50 wird unter Computersteuerung betrieben und ist mit Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die Signale von den Temperatursensoren (34) werden in Stufe 1 gelesen, und ein resultierendes Signal wird in Stufe 2 analysiert, um festzustellen, ob es ein "gesundes" Signal ist, z.B., ob die Sensoren korrekt arbeiten. Wenn das Signal "gesund" ist, wird ein Signal zu Stufe 3 geleitet, um festzustellen, ob die Temperatur über dem zweiten vorbestimmen Grenzwert oder Parameter liegt, der zum Beispiel bei 240°F (115–116°C) eingestellt ist. Wenn die Temperatur über dem Sollwert liegt, wird ein Signal zu einer Abschaltsteuerung in Stufe 6 geleitet, um die Pumpe abzuschalten. Wenn die Temperatur unter dem zweiten vorbestimmten Grenzwert liegt, wird ein Signal zu einer Stufe 4 geleitet, um festzustellen, ob die Temperatur über dem ersten vorbestimmten Grenzwert oder Parameter liegt, der zum Beispiel bei 230°F (110°C) eingestellt ist. Wenn die erfasste Temperatur unter dem ersten vorbestimmten Wert liegt, wird ein Signal zu der Stufe 1 zurückgeleitet. Wenn das Signal den ersten Sollwert übersteigt, wird in Stufe 4 ein Signal zu der Pumpendrehzahlsteuerung geleitet, um ein Verlangsamen einzuleiten, siehe Stufe 5. Das System wartet eine festgelegte Zeitperiode und bestätigt dann, dass die Drehzahl der Pumpe verringert wurde. Dies ist Stufe 7. Wenn es zu keiner Verlangsamung kommt, wird ein Signal zu Stufe 6 geleitet. Wenn es zu einer Verlangsamung kommt und die erfasste Temperatur, die in Stufe 8 aufgezeichnet wird, in den annehmbaren Bereich zurückfällt (siehe Stufe 2 und 3), wird die Verlangsamung oder Abschaltung aufgehoben (Stufe 9) und das Steuersystem kehrt zu dem normalen Betriebsmodus zurück.The tax system 50 is operated under computer control and is with reference to 5 described. The signals from the temperature sensors ( 34 ) are in stage 1 read, and a resulting signal becomes in stage 2 analyzed to determine whether it is a "healthy" signal, e.g. whether the sensors are working correctly. If the signal is "healthy", a signal becomes level 3 to determine if the temperature is above the second predetermined threshold or parameter, set at, for example, 240 ° F (115-116 ° C). When the temperature is above the set point, a signal becomes a shutdown control in stage 6 directed to stop the pump. When the temperature is below the second predetermined limit, a signal becomes a step 4 directed to determine whether the temperature is above the first predetermined limit or parameter set at, for example, 230 ° F (110 ° C). If the sensed temperature is below the first predetermined value, a signal becomes the stage 1 returned. If the signal exceeds the first setpoint, it will step into 4 a signal is sent to the pump speed controller to initiate a deceleration, see stage 5 , The system waits for a specified period of time and then confirms that the pump speed has decreased. This is level 7 , If there is no slowdown, a signal becomes level 6 directed. If there is a slowdown and the sensed temperature that in stage 8th recorded falls back into the acceptable range (see level 2 and 3 ), the slowdown or shutdown is canceled (level 9 ) and the control system returns to the normal operating mode.

Wenn die aufgezeichnete Temperatur den höheren zweiten Sollwert übersteigt, wird das System abgeschaltet (siehe Stufe 6). Das System muss dann in Stufe 10 zurückgestellt werden, um das Pumpen wieder aufzunehmen, andernfalls läuft das Signal in einer Schleife durch die Abschaltungssteuerungsschleife.If the recorded temperature exceeds the higher second set point, the system is switched off (see step 6 ). The system must then be in stage 10 reset to resume pumping, otherwise the signal loops through the shutdown control loop.

Claims

Method for preventing an exothermic reaction in a solution of cellulose in an amine oxide solvent from being triggered while being triggered by a gear pump ( 11 ) with a pump body ( 12 ) with a pair of intermeshing gears ( 15 . 16 ) on waves ( 17 . 18 ) are attached in bearings ( 21 ) which are fixed with respect to the body, the method of monitoring the temperature of at least one of the bearings ( 21 ) and reducing the volume flow of the pump when the monitored temperature exceeds a first predetermined limit.

Method of conveying a solution of cellulose by pumping the solution through a gear pump ( 11 ) with a pump body ( 12 ) and a pair of intermeshing gears ( 15 . 16 ) on waves ( 17 . 18 ) are attached in bearings ( 21 ) which are fixed with respect to the body, the method comprising monitoring the temperature of at least one of the bearings ( 21 ) and controlling the volume flow of the pump depending on the monitored temperature.

The method of claim 2, wherein the volume flow rate of the pump ( 11 ) is reduced if the monitored temperature exceeds a first predetermined limit value.

The method of claim 1 or 3, wherein the pump ( 11 ) is stopped when the monitored temperature exceeds a second predetermined limit that is higher than the first predetermined limit.

The method of claim 4, wherein the first predetermined temperature limit about 112 ° C and the second predetermined temperature limit is about 115 ° C.

Process for preventing an exothermic reaction in one promotion system for the Moving a solution of cellulose in an amine oxide / water solvent, wherein the method is a method according to any one of claims 1 to 5 contains.