EP0822336B1 - Verfahren zur Temperaturstabilisierung in Zahnradpumpen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Verwendung von gleitgelagerten, fördergutgeschmierten Zahnradpumpen zur Förderung von Polymeren ist die Temperatur des Fördergutes von grosser Bedeutung, da bei zu tiefer Temperatur die Viskosität zu hoch ist und bei zu hoher Temperatur Zersetzungserscheinungen auftreten können. Daher wird versucht, die Temperatur des Fördermediums in einem bestimmten Bereich zu halten. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Betriebsfenster der Zahnradpumpe erheblich erweitert werden kann.

Zur Temperaturstabilisierung werden deshalb im Gehäuse der Zahnradpumpe und in der Welle in bekannter Weise Wärmetauscher vorgesehen, wobei der Wärmetauscher im Gehäuse über ein erstes Leitungssystem an ein Heizaggregat und der Wärmetauscher in der Welle über ein zweites Leitungssystem an ein Kühlgerät angeschlossen sind. Mit dem Heizaggregat wird das Gehäuse, das im Betrieb an die Umgebung Wärme abgibt, auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten. Mit dem Kühlaggregat wird die durch Reibung zwischen Welle und Lager entstehende und frei werdende Energie kompensiert, womit eine lokale Überhitzung des Fördergutes vermieden werden soll.

Ein derartiges Temperaturstabilisierungssystem ist aus der deutschen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 37 30 991 A1 bekannt, wobei die zu kühlenden bzw. zu beheizenden Gehäuseteile über ein Rohrleitungssystem in Parallelschaltung mit einem Temperiermedium versorgt werden.

Das bekannte Verfahren zur Temperatureinstellung ist jedoch aufwendig und mit entsprechend hohen Kosten verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das obenerwähnte Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Indem ausgehend vom Temperieraggregat zunächst die Wellen und/oder die Gleitlager und danach das mindestens eine Gehäuseteil vom Medium zum Zweck der Stabilisierung der Temperatur durchflossen werden, wird die durch die im Gleitlager drehende Welle erzeugte Abwärme durch das Medium in das Gehäuse transportiert, d.h. die Welle und das Gehäuse agieren wie ein Temperaturaggregat, womit das System erheblich vereinfacht wird, was sich insbesondere in geringeren Kosten manifestiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1

in schematischer Darstellung ein bekanntes System zur Stabilisierung der Temperatur des Fördergutes mit zwei Temperieraggregaten und

Fig. 2 bis 4

in schematischer Darstellung verschiedene Systeme zur Stabilisierung der Temperatur des Fördergutes mit einem Temperieraggregat.

Fig. 1 zeigt - in schematischer Darstellung - ein bekanntes System zur Stabilisierung der Temperatur eines mit einer Zahnradpumpe geförderten Fördergutes. Die Zahnradpumpe besteht dabei aus mindestens einem Gehäuseteil G, in dem insbesondere zwei Wellen W enthalten sind, die je mindestens in einem, vorzugsweise in zwei Gleitlagern L drehbar gelagert sind. Für weiterführende Angaben zum Aufbau von Zahnradpumpen sei beispielsweise auf das Maag-Taschenbuch, 2. Auflage, 1985, Seiten 279 ff. verwiesen.

Wie eingangs erwähnt, eignen sich Zahnradpumpen besonders zur Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten wie beispielsweise von Polymerschmelzen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Temperatur des Fördergutes möglichst stabil einem bestimmten Wert entspricht, bei dem weder eine Zersetzung - was bei zu hohen Temperaturen vorkommt - noch eine Blockierung der Zahnradpumpe - z.B. durch Festsetzen der Gleitlager - durch ein zähflüssiges Fördergut eintreten kann, was bei zu tiefen Temperaturen des Fördergutes möglich ist. Dazu wurden in bekannter Weise im Gehäuse G und in der Welle W der Zahnradpumpe Wärmetauscher vorgesehen, die über Zuleitungssysteme ZS1 und ZS2 je mit Temperieraggregaten T1 und T2 verbunden sind. In den Temperieraggregaten T1 und T2 wird ein Medium M auf eine gewünschten Temperatur aufgeheizt bzw. abgekühlt und mit Hilfe der Zuleitungssystemen ZS1 und ZS2 dem Wärmetauscher in der Welle W bzw. im Gehäuse G zugeführt.

Das bekannte System hat den Nachteil, dass für die getrennten Zuleitungssysteme ZS1 und ZS2 auch zwei Temperieraggregate T1 und T2 vorzusehen sind. Dem Vorteil der unabhängigen Temperatureinstellung für Welle W und Gehäuse G stehen ungemein hohe Kosten für die Temperieraggregate T1 und T2 gegenüber.

In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Vorrichtungen zur Einstellung und Stabilisierung der Temperatur des Fördergutes dargestellt. Dabei weisen alle drei Ausführungsvarianten ein einziges Temperieraggregat TA auf, an das die Zuleitungssysteme ZS zu den Wärmetauschern im Gehäuse G oder in der Welle W auf verschiedene Weise angeschlossen sind. So ist in Fig. 2 ein bekanntes System dargestellt; bei dem die Wärmetauscher parallel an das Temperieraggregat TA angeschlossen sind, d.h., dass das Medium M in den Zuleitungssystemen ZS vor dem entsprechenden Wärmetauscher die gleiche Temperatur aufweist.

In gleicher Weise zeigt auch eine bekannte Vorrichtung gemäss Fig. 3 eine Parallelschaltung der Wärmetauscher. Allerdings erfolgt hier durch ein Zusammenführen der Leitungen vor den Wärmetauschern eine Durchmischung und mithin ein Temperaturausgleich der Medien M vor dem Temperieraggregat TA.

Schliesslich ist in Fig. 4 eine erfindungsgemässe Ausführungsform dargestellt, bei der eine Serieschaltung der beiden Wärmetauscher vorgesehen ist, denn zunächst wird das Medium M - ausgehend vom Temperieraggregat TA - durch den Wärmetauscher in der Welle und anschliessend durch den Wärmeaustauscher im Gehäuse G geführt. Bei dieser Ausführungsform wird im speziellen die Möglichkeit ausgenutzt, dass die in der Welle W erzeugte Abwärme durch das Medium M in das Gehäuse G transportiert wird, d.h. Welle W und Gehäuse G agieren wie ein Temperieraggregat.

Es wird darauf hingewiesen, dass in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung anstelle des Wärmeaustauschers in der Welle W auch ein entsprechender Wärmeaustauscher im Gleitlager L verwendet wird, um eine Überhitzung zu vermeiden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, auch die Kombination von Wärmeaustauschern in der Welle W und im Gleitlager L gleichzeitig vorzusehen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Stabilisierung der Temperatur bei einer mit Fördergut geschmierten Zahnradpumpe, bestehend aus mindestens einem Gehäuseteil (G) mit mindestens zwei Gleitlagern (L), in denen Wellen (W) Fördermedium geschmiert gelagert sind, wobei das Verfahren darin besteht,

   dass ein Medium (M) in einem Temperieraggregat (TA) auf einen vorbestimmten Temperaturwert eingestellt wird,

   dadurch gekennzeichnet,

   dass ausgehend vom Temperieraggregat (TA) zunächst die Wellen (W) und/oder die Gleitlager (L) und danach das mindestens eine Gehäuseteil (G) vom Medium (M) zum Zweck der Stabilisierung der Temperatur durchflossen werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aus einer Zahnradpumpe mit mindestens einem Gehäuseteil (G), mindestens zwei Wellen (W) und mindestens zwei Gleitlagern (L) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gehäuseteil (G), die Wellen (W) und/oder die Gleitlager (L) Leitungssysteme zum Austauschen von Wärme aufweisen, dass ein Temperieraggregat (TA) vorgesehen ist, das über mindestens ein Zuleitungssystem (ZS) mit den Leitungssystemen verbindbar ist, und dass das Leitungssystem durch den mindestens einen Gehäuseteil (G) und das Leitungssystem durch die Wellen (W) und/oder durch die Gleitlager (L) in Serie geschaltet an das Zuleitungssystems (ZS) angeschlossen sind.

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