JP4488144B2 - 紡績ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した液状のポリマ溶融物を搬送するための紡績ポンプに関する。
【０００２】
合成糸を紡績する場合にはポリマ溶融物が紡績ポンプによって紡績ノズルに搬送されかつ押し出される。このような紡績ポンプは例えば EP 0636190 から公知である。この場合ポリマ溶融物は搬送手段によって入口通路から単数又は複数の出口通路に導かれる。搬送手段はポンプケーシングの外方に配置されている駆動装置によって駆動される。伝達のために駆動軸が設けられており、この駆動軸はポンプケーシングの支承孔内で支承されていて、外方に位置する端部を駆動装置の連結のために有している。この場合、駆動軸とポンプケーシングとの間に形成されているギャップがシールされていることが必要であり、その際注意すべきことは、ポリマ溶融物が２００℃を越える温度を有していることである。したがって、溶融物の均一な温度並びに粘性を保証するために、ポンプケーシングは加熱される。このような高度の要求は従来のシール装置では満たすことができない。
【０００３】
EP 01890670 から公知のポンプにおいては、シールを搬送ねじ山を介して実現することが提案される。このために駆動軸の１区分につるまき線形のねじ山溝が形成されている。駆動軸のねじ山区分は、ポンプケーシングにフランジ結合されたブッシュを通して導かれる。このシール装置においては駆動軸の回転によって搬送作用がシールギャップ内に生ぜしめられ、この搬送作用はポリマ溶融物をポンプ内室内に戻す。最大１００ｒ／ｍｉｎまでのわずかな駆動回転数に基づいて、紡績ポンプにおいては極めてわずかな円周速度しか達成することができず、この円周速度が生ぜしめる搬送作用はわずかであり、したがってギャップの充分なシールは達成されない。
【０００４】
EP 0602357 に記載されているポンプにおいては、搬送ねじ山は、それを通して駆動軸が導かれるところのブッシュ内に形成されている。このブッシュはケーシングカバー内に設けられている。この場合においてもシール作用は駆動軸の円周速度に関連している。この限りにおいてこのシール装置はわずかな回転数の場合には不適当である。温度調節のためにケーシングカバー内には通路系が形成されており、この通路系は冷却媒体によって貫流される。しかしながらこの配置は、ポンプケーシングの内部で付加的な温度調節が行われ、これに基づく大きな冷却媒体消費量が必要であるという欠点を有している。
【０００５】
したがって本発明の課題は、最初に述べた形式の液状のポリマ溶融物を搬送するための紡績ポンプの軸シール装置が運転範囲の内部で一様に作用し、特に駆動回転数と無関係であるようにすることである。
【０００６】
本発明の別の目的は、別個に供給される冷却剤による冷却を必要としないシール装置を創造することである。
【０００７】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴を備えた紡績ポンプによって解決される。
【０００８】
本発明は自動シール効果を特徴とするものである。この場合搬送される媒体がシールギャップ内でのシール材料として使用される。この場合本発明の根底をなす認識は、ポリマ溶融物が温度の低下につれて粘ちゅう性になり、それどころか特定の温度からは硬化することである。これにより、シールギャップ内のポリマ溶融物の温度調節によってシールギャップ内のポリマ溶融物の流動特性に影響を及ぼすことができ、シール要求に適合させることができる。シールギャップ内のポリマ溶融物の温度調節のためには、駆動軸は冷却体の冷却シャフトを通して導かれる。冷却体はこのために冷却シャフトをもって、支承孔の軸線延長上でポンプケーシングと圧力密に結合されている。駆動軸と冷却シャフトとの間には狭いギャップが形成されている。ポリマ溶融物の温度調節のために冷却シャフトの外側の表面は冷却媒体、有利には冷却空気によって冷却される。これによりポリマ溶融物は少なくともギャップの部分区分内で凝固又は濃縮され、シールを行う。本発明の別の利点は、ポリマ溶融物の温度調節が加熱されているポンプケーシングの外方で行われることである。この限りにおいて、ポンプケーシングの内部における溶融物の温度調節に大きな影響が及ぼされることはない。更に硬化した又は高粘性のポリマは駆動軸の大きな摩擦損失をもたらすことはない。
【０００９】
駆動軸の直径に比して、冷却シャフトが、駆動軸の直径の少なくとも１．０倍の長さを有していると、ギャップのシールのための充分な硬化が達成されることが分かった。有利には冷却シャフトは、駆動軸の直径の少なくとも１．５倍の最小長さをもって構成される。
【００１０】
請求項３に記載した本発明の特に有利な実施形態によって、冷却シャフトの冷却作用が著しく増大せしめられる。この場合冷却フィンは、軸方向にあるいは半径方向に整向されて、熱伝達が行われるように冷却シャフトに取り付けることができる。
【００１１】
駆動軸が鉛直に配置されている場合には、請求項４に記載した本発明の実施形態が、場合により冷却シャフト端部において出るポリマ部分を受け止めるために、特に有利である。このために半径方向で環状の冷却フィンはその縁に、カラーを有しており、したがってシールギャップから出るポリマ部分の確実な受け止めが保証されている。原則的には、この配置は、駆動軸が水平に配置されている場合でも実施可能である。
【００１２】
冷却シャフトから排出される熱量に影響を及ぼすために、本発明の特に有利な１実施形態では、冷却フィンが冷却シャフトの外周で調整可能に構成されている。これにより、冷却シャフトの軸方向の部分範囲を種々に冷却することができる。
【００１３】
請求項６に記載した本発明の特に有利な実施形態は、冷却の更なる強化を可能にする。この場合、少なくとも１つの冷却フィンが駆動軸の円周に配置されていて、駆動軸の回転数で回転し、したがって空気渦流が生ぜしめられる。これらの空気渦流は冷却シャフトの表面における強力な熱交換を生ぜしめ、したがって駆動軸と冷却シャフトとの間のシールギャップ内の熱を迅速に導出することができる。
【００１４】
シール作用を補助するために、本発明の有利な１実施形態では、搬送ねじ山が設けられており、この搬送ねじ山は駆動軸の回転の際にポリマ溶融物をポンプ内部に送り戻す。
【００１５】
この場合搬送ねじ山は冷却シャフト内であるいは駆動軸上で少なくとも部分区分において形成されている。この場合部分区分は有利には、ポリマの著しい硬化がまだ生じていない範囲内に位置せしめられており、したがって単に液状のポリマだけをポンプ内部内に送り戻すことができる。しかしながら、冷却シャフトの全長にわたって搬送ねじ山を配置することも可能である。
【００１６】
請求項９に記載した本発明の特に有利な実施形態は、駆動軸と冷却シャフトとの間のシールギャップ内で作用する減少せしめられた圧力を特徴とするものである。この場合シールギャップは冷却シャフトの始端の前又は始端において、接続通路例えば逃がし通路によって入口通路と接続されている。
【００１７】
紡績ポンプの搬送手段はピストン、羽根、ベーンあるいは類似の部分として構成することができる。特に有利なのは搬送手段を歯車として構成することである。このようなポンプは均一な体積流という点で特にすぐれている。
【００１８】
搬送のほかに、ポリマ溶融物を複数の出口通路に一様に分配するためには、請求項１１に記載した本発明の実施形態が特に有利である。
【００１９】
本発明の別の有利な実施形態は従属請求項に規定されている。
【００２０】
以下においては図面を参照しながら若干の実施例をより詳細に説明する。
【００２１】
図１においては、本発明による紡績ポンプの第１実施例が示されている。紡績ポンプは組み合わされた複数部分から成るポンプケーシング１を有している。ポンプケーシング１内には搬送手段（ここでは図示されていない）が埋め込まれている。搬送手段は入口通路６及び出口通路７と接続されている。この場合搬送手段の運動によって入口通路６を介して供給されたポリマ溶融物が圧力下で出口通路７内に搬送される。この場合搬送手段は歯車、ピストン、ベーンあるいはほかの公知の手段として構成することができる。搬送手段を運動させるためには駆動軸３が役立つ。駆動軸３は外方に位置している駆動端部を有しており、この駆動端部は連結溝８を介してここでは図示していない駆動装置と連結することができる。ポンプケーシング１内では駆動軸が支承孔５内で支承されている。ポンプケーシング１の外方で駆動軸３は冷却体４を貫通している。このために冷却体４は冷却シャフト１０を有しており、この冷却シャフトはポンプケーシング１の外方で駆動軸３を狭いギャップ９をもって取り囲んでいる。冷却体４はフランジ１２を介してポンプケーシング１に固く、例えばねじ結合によって、結合されている。冷却体４は複数の冷却フィン１１．１，１１．２，１１．３及び１１．４を有しており、これらの冷却フィンは熱を伝達するように冷却シャフト１０の外周に取り付けられている。冷却フィンは半径方向で環状に冷却シャフト１０に構成されている。冷却フィン１１．１及び１１．２は冷却シャフト１０に固く取り付けられている。これに対し冷却フィン１１．３及び１１．４は軸方向で移動可能に冷却シャフト１０に取り付けられており、したがって冷却を制御するために、冷却シャフトを領域的に分割することが可能である。冷却フィン１１の冷却シャフトにおける構成及び配置は図１に図示した紡績ポンプにおいては例示したものである。例えばすべての冷却フィンを冷却シャフトに不動に取り付けておくことが可能である。同様に、冷却シャフトの端部に向かって駆動軸の出口側に設けられている冷却フィン１１．１及び１１．２を移動可能にし、かつ冷却フィン１１．３及び１１．４を固定しておくことができる。しかしながら、全ての冷却フィンを調節可能に冷却シャフトに構成しておくことも可能である。
【００２２】
図１に示した紡績ポンプにおいては駆動軸３は搬送手段と、ひいてはギャップを介してポンプの搬送室と接続されている。運転中、入口通路を介して紡績ポンプに供給されるポリマ溶融物は圧力下で単数又は複数の紡績ノズルに搬送される。運転圧力は有利には５０〜５００ｂａｒの範囲内である。大きな圧力に基づいて、液状のポリマ溶融物は駆動軸３と支承孔５との間に形成されている支承ギャップ内に達する。ポリマ溶融物は支承孔５の端部にまで達し、冷却シャフト１０と駆動軸３との間のギャップ９内に入る。冷却体４はフランジ１２を介して次のようにポンプケーシング１と結合されている。すなわちフランジ１２とポンプケーシング１との間の分離継ぎ目内に溶融物が入ることがないように、結合されている。
【００２３】
ポリマ溶融物は支承孔の端部においてほぼ運転温度を有している。それはポンプケーシング１は一様な溶融物案内のために温度調節されているからである。ところでポリマ溶融物がギャップ９内に入ると、冷却が行われ、したがって運動が進捗するにつれて溶融物の粘性が凝固にまで変化する。凝固した若しくは高粘性の溶融物は冷却シャフト１０の端部に向かってシールギャップ９内でシールプラグを形成し、このシールプラグは溶融物が冷却シャフト１０の端部から出ることを阻止し、若しくは最低限にする。冷却シャフト１０の表面並びに冷却フィン１１の表面は周辺空気によって取り囲まれていて、これにより熱を対流によって排出する。冷却作用を高めるために、冷却シャフト１０の表面及び冷却フィン１１の表面に冷却媒体例えば吹き付け空気を能動的に供給することもできる。
【００２４】
本発明による紡績ポンプの構成は、冷却体４がポンプケーシング１の熱絶縁に影響を及ぼさないという特別な利点も有している。例えばポンプケーシングを加熱ボックス内に挿入して、冷却体及び駆動軸が加熱ボックスの外方にとどまるようにすることが可能である。
【００２５】
図２及び３には本発明による紡績ポンプの別の実施例が示されている。この場合、図２は紡績ポンプの断面図を概略的に示し、図３は紡績ポンプの平面図を概略的に示す。したがって以下の説明は図２及び３についてのものである。この場合同じ機能の構造部分には同一の符号が付けてある。
【００２６】
この場合紡績ポンプは分配ポンプとして構成されている。分配ポンプの搬送手段２はそれぞれ１つの歯車セットとして構成されている。このために１つの太陽歯車１３が駆動軸３と結合されている。太陽歯車１３は３つの衛星歯車１４，１５及び１６とかみ合っている。衛星歯車１４，１５及び１６は円周上で互いにそれぞれ１２０°ずつずらされて配置されている。衛星歯車１４，１５及び１６はピン１７，１８及び１９上に自由に回転可能に支承されている。これによって、それぞれ太陽歯車と衛星歯車１４，１５及び１６の１つとを備えた３つの歯車対が生じる。これらの歯車対のそれぞれは１つの部分ポンプを形成している。
【００２７】
これにより、図２に示した紡績ポンプは６重ポンプである。すなわち共通の駆動軸３によって、やはり１つの太陽歯車と３つの衛星歯車とから成る第２の歯車セットが駆動される。明確にするために述べておくと、両方の歯車セットの相応する歯車は同軸的に支承されている。歯車セットを受容するために、紡績ポンプのポンプケーシングは複数の組み合わされたプレートから形成されている。この場合両方の歯車セットはケーシングプレート２０及び２１によって案内される。これらのケーシングプレート２０及び２１は切り欠きを有しており、これらの切り欠き内にそれぞれ太陽歯車及び衛星歯車が位置している。両方の歯車セットは互いに逆の端面をカバープレート２３及び２４によって閉じられている。
【００２８】
駆動軸３はカバープレート２４及びカバープレート２３内で支承されている。この場合カバープレート２３は支承孔５によって貫通されており、したがって駆動軸３は外方に位置する駆動端部を有している。この駆動端部は駆動装置を連結するための連結溝８を有している。紡績ポンプの駆動側でカバープレート２３に冷却体４がフランジ結合されている。冷却体４は冷却シャフト１０を有しており、この冷却シャフトは駆動軸３によって貫通される。冷却体４をカバープレート２３に固定するために、フランジ１２が役立つ。駆動軸３と冷却シャフト１０との間にはギャップ９が形成されている。ギャップ９は冷却体４のポンプ側で、冷却シャフトの内面に形成された搬送ねじ山２５によって拡大されている。このために搬送ねじ山２５はつるまき線形に回る溝を有している。
【００２９】
冷却シャフト１０の自由端部において、１つの冷却フィンが冷却シャフトの外周に取り付けられている。冷却フィン１１は冷却シャフト１０の外周を環形に取り囲んでいる。冷却フィン１１の自由端部において駆動側に向かって突出しているカラー２８が冷却フィン１１に環状に結合されている。これにより、冷却フィン１１は同時に捕集容器の機能を有し、−鉛直の駆動装置のための図２において示されているように−出て来る溶融物粒子を受け取る。
【００３０】
カバープレート２３内の支承孔５はカバープレート２３の駆動側でリング室２６だけ拡大されている。リング室２６は逃がし通路２７を介してポンプ入口と接続されている。
【００３１】
紡績ポンプの駆動側と逆の側において、カバープレート２４に、中央の入口室２９が形成されている。入口室２９からは複数の入口通路６がそれぞれの歯車対に通じている。各歯車対は、カバープレート２４内に形成されている出口通路７にそれぞれ接続されている。
【００３２】
図２及び３に示した紡績ポンプにおいては駆動軸３と冷却体４との間のシールは、ギャップ内に浸入したポリマ溶融物の硬化によって行われる。この機能については図１に示した実施例について既に説明したので、ここでは前の説明を援用しておく。図１に示した紡績ポンプの実施例と異なって、図２に示した紡績ポンプは冷却シャフト１０内に搬送ねじ山２５を有している。搬送ねじ山はつるまき線形に延びる溝によって、冷却シャフト１０の内面に形成される。この場合搬送ねじ山のピッチは次のように形成されている。すなわち駆動軸３が回転する際に、ギャップ９内に浸入した溶融物がポンプ内部に向かって戻し搬送されるように、形成されている。この場合搬送ねじ山２５は冷却シャフト１０の単に部分区分だけにわたって形成されている。凝固した又は高粘性のポリマ溶融物がシールプラグとして形成されているところの、冷却シャフト１０の自由端部においては戻し搬送は行われない。これによりシールギャップ９内に浸入した液状のポリマ溶融物は部分的に支承孔まで戻し導かれる。フランジ１２とカバープレート２３との間の分離継ぎ目においては、支承孔５はリング室２６によって拡大されている。リング室２６は戻し導かれたポリマ溶融物を受け取り、溶融物を逃がし通路２７によりポンプ入口に導く。この構成によって、ギャップ９内には減少せしめられた圧力があり、このことは搬送ねじ山と相まって、冷却体のシール作用を著しく補助する。
【００３３】
図４には別の実施例が示されており、その際紡績ポンプの駆動側が図４に部分断面図で示されていて、図１あるいは図２の紡績ポンプと組み合わせることができる。
【００３４】
冷却体４は図２に示した冷却体と同じに構成されている。その限りにおいて図２についての説明を援用する。しかしながらこの場合冷却体４は冷却シャフト１０の外周に冷却フィンを有していない。冷却シャフト１０の端部において、冷却フィン３０が、冷却シャフト１０の外方で駆動軸３の外周に配置されている。冷却フィン３０は駆動軸３に固く結合されているので、冷却フィン３０は駆動軸３の回転数で回転する。冷却フィン３０は有利にはセグメント形に構成されていて、駆動軸３の回転の祭に空気渦流若しくは空気流動を生ぜしめる。空気流動は冷却体４特に冷却シャフト１０と周辺空気との間のより良好な熱交換を生ぜしめる。冷却フィン３０は例えばファン車あるいは羽根車として構成することもできる。これにより冷却体の方向に向いた空気流動を生ぜしめることができる。
【００３５】
以上説明した実施例においては、冷却体の構成並びにポンプケーシングへの結合は例示的なものである。この場合ポンプケーシングと冷却体とを１つの部分から製作することも可能である。同様に、冷却体は冷却フィンを有するように、あるいは冷却フィンなしに構成することができる。冷却フィンはセグメント形に、あるいは軸方向に、構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による紡績ポンプの第１実施例の概略図である。
【図２】 本発明による紡績ポンプの別の１実施例の概略図である。
【図３】 本発明による紡績ポンプの別の１実施例の概略図である。
【図４】 紡績ポンプの別の１実施例を部分断面で示した概略図である。
【符号の説明】
１ ポンプケーシング、２ 搬送手段、３ 駆動軸、４ 冷却体、５ 支承孔、６ 入口通路、７ 出口通路、８ 連結溝、９ ギャップ、シールギャップ、１０ 冷却シャフト、１１ 冷却フィン、１１．１ 冷却フィン、１１．２ 冷却フィン、１１．３ 冷却フィン、１１．４ 冷却フィン、１２ フランジ、１３ 太陽歯車、１４ 遊星歯車、１５ 遊星歯車、１６ 遊星歯車、１７ ピン、１８ ピン、１９ ピン、２０ ケーシングプレート、２１ ケーシングプレート、２２ 中間プレート、２３ カバープレート、２４ カバープレート、２５ 搬送ねじ山、２６ リング室、２７ 逃がし通路、２８ カラー、２９ 入口室、３０ 冷却フィン

Claims (11)

1. 液状のポリマ溶融物を搬送するための紡績ポンプであって、複数部分から成るポンプケーシング（１）内に埋め込まれていてポリマ溶融物をポンプケーシング（１）内で入口通路（６）から出口通路（７）内に搬送する複数の搬送手段（２）と、搬送手段（２）を駆動するための、ポンプケーシング（１）を支承孔（５）内で貫通して外方に位置する端部を駆動装置に連結される駆動軸（３）とを備えている形式のものにおいて、支承孔（５）の軸線延長上で冷却体（４）がポンプケーシング（１）と圧力密に結合されており、冷却体（４）は、わずかなギャップ（９）をもって駆動軸（３）を取り囲む冷却シャフト（１０）を有しており、冷却シャフト（１０）の外側の表面が冷却可能であり、単数の冷却フィン（１１）又は複数の冷却フィン（１１）が冷却シャフト（１０）の外周において熱伝達が行われるように冷却シャフト（１０）と結合されており、かつ冷却フィン（１１）の１つが冷却シャフト（１０）の自由端部において半径方向で環状に配置されており、冷却フィン（１１）が、冷却シャフト（１０）の自由端部に向かって突出するカラー（２８）を外周に有していることを特徴とする、紡績ポンプ。
2. 冷却シャフト（１０）が、駆動軸（３）の直径の少なくとも１．０倍、有利には駆動軸（３）の直径の少なくとも１．５倍の長さを有していることを特徴とする、請求項１記載の紡績ポンプ。
3. 冷却フィン（１１）の少なくとも１つが、冷却シャフト（１０）の外周で軸方向に調節可能に構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の紡績ポンプ。
4. 単数の冷却フィン（３０）又は複数の冷却フィンが冷却シャフト（１０）の外方で駆動軸（３）の円周に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の紡績ポンプ。
5. 駆動軸（３）と冷却シャフト（１０）との間のギャップ（９）がつるまき線形に延びる搬送ねじ山（２５）の溝によって拡大されていて、搬送ねじ山（２５）は駆動軸の回転の際に搬送手段（２）の方向にギャップ（９）内のポリマ溶融物を搬送することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の紡績ポンプ。
6. 搬送ねじ山（２５）が、冷却シャフト（１０）内であるいは駆動軸（３）上で少なくとも部分区分にわたって形成されていることを特徴とする、請求項５記載の紡績ポンプ。
7. 支承孔（５）が、圧力を逃すために、駆動側の端部にポンプ入口側への接続通路（２７）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の紡績ポンプ。
8. 支承孔（５）の端部に、冷却体（４）及び又はポンプケーシング（１）に形成されたリング室（２６）が設けられており、このリング室は一面では支承孔（５）と、かつ他面では逃し通路として構成された接続通路（２７）によって入口通路（６）と接続されていることを特徴とする、請求項７記載の紡績ポンプ。
9. 搬送手段（２）が互いにかみ合う２つの歯車（１３，１４）であり、歯車の一方（１３）が駆動軸（３）と結合されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の紡績ポンプ。
10. 搬送手段（２）が複数の歯車（１３，１４，１５，１６）であり、歯車の１つ（太陽歯車）（１３）が駆動軸（３）と結合されており、残りの歯車（遊星歯車）（１４，１５，１６）が太陽歯車（１３）とともにそれぞれ１つの歯車対を形成しており、溶融物が入口通路（６）から同時に複数の出口通路（７）内に搬送されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の紡績ポンプ。
11. 駆動軸（３）が互いに前後に位置する複数の歯車セットと結合されていて、これらの歯車セットを同時に駆動することを特徴とする、請求項９又は１０記載の紡績ポンプ。

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