DE69200935T2 - Zahnraddosierpumpe für elastomeres Material. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Zahnraddosierpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Eine solche Zahnraddosierpumpe ist aus der Lehre des US-Patentes 1,785,386 bekannt.
• Diese Entgegenhaltung beschreibt eine Dosierpumpe zur Abgabe einer fluiden Cellulosezusammensetzung, die zu künstlicher Seide gesponnen werden soll, umfassend ein Gehäuse, das innere, kreisförmige Kammern zur Aufnahme der Pumpenzahnräder, sowie Einlaß- und Auslaßwege zu und von solchen Kammern aufweist, wobei gerade Stirnradgetriebe in diesen Kammern angeordnet sind, sowie drehbare Schäfte, auf denen die Zahnräder gelagert und starr befestigt sind, und wobei Lager im Gehäuse vorgesehen sind, die sich nach außen vom Gehäuse erstrecken und Kanäle für den Strom von den Kammern über die Getriebe und Wellen hinweg einer gesteuerten Menge des zu pumpenden Fluids zur Schmierung vorgesehen sind. Ferner bezieht sich das US-Patent 3,563,515 auf eine Mischmaschine und nicht auf eine Zahnraddosierpumpe, wobei für die zwei Mischelemente besonders angegeben wird, daß sie nichtschneidende Wege besitzen.
• Ferner besitzt die Mischmaschine dieses bekannten Patentes lediglich einen Einlaß oder eine obere Öffnung, in die das zu mischende Material eingeführt wird. Nachdem der Mischvorgang abgeschlossen ist, wird eine Führungsstange über eine Teildrehung gedreht, damit das gemischte Material abgeführt werden kann. Um die Mischelemente zu säubern, werden eine Wanne und eine Endwand von der festliegenden Endwand gelöst und anscheinend manuell wegbewegt, um die Mischelemente freizulegen. Anscheinend gibt es kein Antriebsmittel, daß mit der ersten Seitenplatte verbunden ist, um die Seitenplatte vom Gehäuse zu entfernen. Die FR-A-1 137 434 beschreibt eine weitere Vorrichtung zum Mischen von Melasse und Mehl. Sie offenbart Gleitstangen, auf denen ein halber Mantel verschiebbar bewegt wird, damit er von einem ersten Mantel getrennt wird, um eine innere, paddelradartige Vorrichtung freizulegen.
• Zahnradpumpen sind gut bekannt und werden in der Kunststoff- und Faserindustrie bereits verwendet. Sie werden generell hergestellt, indem man einen Satz einer Zahnradanlage innerhalb eines engen Paßgehäuses oder dergleichen uininantelt, das mit Beschikkungs- und Abgabeöffnungen versehen ist. Das zu überführende Material füllt die Räume zwischen den Zahnradzähnen und, wenn sich das Zahnrad dreht, wird ein Volumenelement des fluiden Materials zwischen den Flanken der angrenzenden Zahnradzähne durch die engen Toleranzen der Gehäuseumhüllungen gegenüber den Zahnradkronen und Enden eingeschlossen. Dieses Volumenelement wird positiv zum Entladungsauslaß der Kammer geführt, wo es durch das Ineinandergreifen der gegenüberliegenden Zähne verdrängt wird. Auf diese Art und Weise werden Zahnradpumpen als positive Verdrängungsvorrichtungen bezeichnet.
• Zahnradpumpen werden generell durch die vorgesehene Leistung klassifiziert, z.B. die Dosierung, die Drucksteigerung und die Volumenüberführung sowie durch die gehandhabten Materialien, z.B. Polymere oder niedrigviskose oder reibungsfreie Flüssigkeiten. Dosier- und Druckpumpen sind Präzisionsmaschinen, mit überaus geringen inneren Spielräumen. Polymerdosierpumpen wurden hauptsächlich für die synthetische Faserextrusion entwickelt. Überführungspumpen neigen dazu, größere Spielräume bei niedriger Reibung und hohen Umdrehungszahlen zu besitzen und ermöglichen dem Strömungsmittel zurück zur Beschickungsöffnung zu gleiten oder zurückzurutschen, wenn der Auslaß verstopft ist. Einige dieser Zahnradpumpen des Standes der Technik umfassen Umlaufentlastungsventile, um einen übermäßigen Druck zu verhindern.
• Die meisten bekannten Zahnradpumpen werden durch das zu pumpende oder dadurch zu überführende Strömungsmittel geschmiert. Das Erfordernis, die polymeren Fluide positiv durch die Lager zu drücken, ist durch einige verschiedenartige Konstruktionen, die es gegenwärtig in der Zahnraddosierpumpenindustrie gibt, erfüllt worden. Einige dieser Dosierpumpen des Standes der Technik besitzen Zahnraddurchmesser, die zwei- oder mehrfach so große Durchmesser besitzen wie die Schäfte, so daß die Pumpwirkung durch die Drehungswirkung der Zahnradendflächen gegenüber der Gehäuseseitenwand erzeugt wird, was zu einem Effekt führt, den man in der Polymerindustrie als "Krawatteneffekt" bezeichnet. Der Strömungsmittelfluß hängt mehr vom Spielraum der Pumpengeschwindigkeit und der Polymerrheologie ab, als von den Drucken und ist selbst stabilisierend. Pumpen werden normalerweise mit einem etwas unzureichenden Spielraum zusammengebaut, so daß die anfängliche Seitenwandabnutzung rapide ist. Ein gesteigerter Frei- oder Spielraum an den Zahnradflächen pumpt jedoch mehr Schmiermittel, so daß die Abnutzungsgeschwindigkeit abnimmt. Trotz dessen werden Dosierpumpen normalerweise zur Reinigung und Wartung alle paar Wochen entfernt. Die meisten Überführungspumpen hängen mehr von den inneren Drücken ab, um das schmierende Polymer in die Lager zu drücken. Die Strömung durch die Lager hindurch kann durch eine Spiralnut an den Schäften oder Hülsen unterstützt werden.
• Frühere Zahnradpumpen ermöglichten einem geringen Schmiermittelstrom, daß er durch die Lager hindurch verläuft und außen an der Pumpe ableckt. Dieses war nicht unwünschenswert, wurde jedoch unannehmbar im Hinblick auf die gefährlichen Faserspinnlösungsmittel und Strömungsmittel, die die Pumpenwelle aufnehmen könnte, wenn sie trocknen oder frieren würden. Absolute Wellen- oder Schaftdichtungen wurden dann entwickelt und Pumpen wurden im Inneren derart mit Durchlässen versehen, daß sie das Lagerschmiermittel zum Beschickungsstrom zurückführen.
• Zahnräderpumpen, die für Polymere ausgelegt sind, insbesondere Zahnraddosierpumpen, sind schwierig zur Säuberung und Wartung auseinanderzunehmen, da die Teile für hohe Festigkeit, als auch eine sehr enge Passung ausgelegt sein müssen und normalerweise durch das dadurch zu überführende steife Polymer zusammengehalten werden. Die Wartung dieser Polymerzahnraddosierpumpen erfordert normalerweise verschiedenartige Bolzenschlüssel, Klöppel, Stemmstangen, Zahnradausziehvorrichtungen und Dornenpressen. Äußerst häufig ist eine getrennte oder ersatzmäßige Pumpe erforderlich, um die Produktion aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen, während die andere Zahnradpumpe für die Wartung aus der Produktionslinie genommen wird.
• Ein einzigartiges Problem tritt beim Extrudieren von Profilen auf, die danach zu Reifen zusammengesetzt werden und liegt in der Vielzahl der verschiedenen elastomeren Verbindungen, die verwendet werden müssen. Um die Verunreinigung einer Verbindung mit einer anderen zu vermeiden, müssen die Extrusionsleitungen zwanzig- oder mehrfach pro Tag gereinigt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Zahnradpumpen für ein kompoundiertes Elastomermaterial. Solches Material, das im folgenden als "die Verbindung" bezeichnet wird, umfaßt elastomere Polymere mit hohem Molekulargewicht, die diese Verbindung äußerst viskos und etwas elastisch machen, wodurch extreme Extrusionsdrücke und Belastungen erzeugt werden. Solche Verbindung umfaßt feste Verstärkungspartikel, wie z.B. Kohlenstoff und/oder Siliciumdioxid, die sie abriebfest machen oder ihre Viskosität steigern. Sie umfaßt ferner Härtungsmittel, die sie unter Wärme (Vulkanisierung) aushärtbar und gegenüber Anschmoren empfindlich machen. Ferner nimmt die Verbindung die Eigenschaft eines Feststoffes nach der Beendigung der Scherung an. Diese Eigenschaften machen eine solche Verbindung in der Verwendung bei Zahnraddosierpumpen schwierig.
• Die Recyclisierung des Materials, das durch die Zahnraddosierpumpe gelaufen ist und als Schmiermittel verwendet worden ist, ist unzufriedenstellend, wenn das Material so ein kompoundiertes Elastomermaterial ist, aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften und insbesondere aufgrund des Risikos der Verbindung zu vulkanisieren und die Kanäle und Öffnungen zu verstopfen, durch die die Schmiermittelströme zurück zum Hauptbeschickungsstrom des Materials geführt werden. Auf gleiche Weise ist das Schmiermittel in der Anfangsphase unsicher, insbesondere, wenn der Extrusionskopf leer ist oder die Menge des Anfangsschmiermittels für eine geeignete Schmierung der Lager unzureichend ist. Ferner existiert ein Problem, wenn das Material nicht recyclisiert, sondern über unbequeme Passagen, die leicht verstopft werden können, abgegeben wird.
• Ein weiteres Problem, das bei Zahnraddosierpumpen vorliegt, insbesondere bei der Dosierung kompoundierten Elastomermaterials, ist das der Verwendung einer positiven Dichtung für die kraftangetriebene Welle der Zahnradanlage, wenn es das Zahnradpumpengehäuse verläßt und ein wesentliches Wärmeproblem erzeugt. Die Erzeugung einer solchen Wärme ist kein Problem beim Extrudieren der meisten Fasern und Filme, ist jedoch kritisch, wenn das Material ein derart kompoundiertes Elastomermaterial ist. Die Steuerung der Temperatur der Verbindung ist kritisch, um sicherzustellen, daß sie für die Extrusion durch die angrenzende Düse hoch genug ist, jedoch nicht zu hoch, daß sie eine teilweise Vulkanisation bewirkt. Es hat sich herausgestellt, daß die Wellendichtungen bis zu 50% der Wärme vorsehen können, die der zu dosierenden Verbindung durch das Zahnradgelege der Pumpe hinzugefügt werden, was eine Erhöhung des Wärmesteuerungsproblems bewirkt.
• Es besteht deshalb Bedarf an einer Zahnraddosierpumpe, die bei der Dosierung kompoundierten Elastomermaterials verwendet werden kann und die Erzeugung von Wärme eliminiert durch die Verwendung positiver Schaft- oder Wellendichtungen, so daß leicht Zugang zur Zahnradkammer und dem Zahnradgelege erzielt werden kann, um es zu reinigen, und die es der Verbindung ermöglicht, daß sie als Schmiermittel verwendet werden kann, ohne das Problem des Verstopfens der Schmiermittelströmungskanäle oder -öffnungen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Ziele der Erfindung umfassen das Vorsehen einer verbesserten Zahnraddosierpumpe für ein kompoundiertes elastomeres Material, das eine verläßlichere Schmierung vorsieht, durch Eliminierung der relativ langen, dünnen Schmiermittelabgabeöffnungen, die bisher bei den vorbekannten Zahnraddosierpumpen verwendet worden sind, und die der zu dosierenden Verbindung ermöglicht, das Schmiermittel zu sein.
• Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, solch eine Zahnraddosierpumpe vorzusehen, die den Bedarf für positive Dichtungen an der Antriebswelle beim Ausgang vom Pumpengehäuse eliminiert, wodurch die Temperatursteuerungsprobleme der Pumpe und der dadurch zu bewegenden Verbindung reduziert werden.
• Ein noch weiteres Ziel ist es, solch eine Zahnraddosierpumpe vorzusehen, die eine schnelle und leichte Reinigung während Veränderungen der Verbindung ermöglicht, indem lediglich eine leichtgewichtige Seitenplatte vom Hauptpumpengehäuse gleichzeitig mit der Entfernung des Zahnradgeleges aus dem innerne Gehäusehohlraum entfernt wird, um einen vollständigen Zugang zum Inneren des Gehäuses zur leichten Entfernung der übriggebliebenen Verbindung vorzusehen.
• Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, solch eine Zahnradpumpe vorzusehen, die ein reduziertes Gewicht hat und weniger voluminös ist, im Gegensatz zu den bisher bekannten Dosierpumpen, wodurch die Kosten reduziert werden, da sie die äußere positive Dichtung für die Antriebswelle eliminiert und die inneren, äußerst unbequemen Schmiermittelrückgabeöffnungen und Kanäle eliminiert, die bisher an den Endplatten der Pumpen erforderlich waren.
• Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, solch eine Zahnradpumpe vorzusehen, die einen Schneidmechanismus, entweder stationär oder drehbar, umfaßt, der angrenzend an die Abgabeöffnung angeordnet ist, wo das elastomere Schmiermaterial das Pumpengehäuse verläßt, der verhindert, daß das austretende Schmiermittel vollständig die Abgabeöffnungen füllt und blockiert.
• Diese Ziele, Aufgaben und Vorteile werden durch die verbesserte Zahnraddosierpumpe nach der Erfindung erhalten, die im Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die die beste Art und Weise aufzeigt, in der sich die Anmelder bzw. Patentinhaber die Anwendung der Prinzipien vorgestellt haben, wird in der folgenden Beschreibung dargestellt und in den Zeichnungen gezeigt, wobei insbesondere auf die anhängenden Ansprüche hingewiesen wird.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elastomeren Extrusionssystems, das die verbesserte, erfindungsgemäße Dosierpumpe enthält;
• Fig. 2 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht der Zahnraddosierpumpe, die aus dem System der Fig. 1 entfernt ist und in geschlossener Stellung gezeigt wird;
• Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, ähnlich zu Fig. 2, wobei die Zahnraddosierpumpe in einer geöffneten Position gezeigt wird;
• Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, ähnlich zur Fig. 2, bei der Teile weggebrochen dargestellt sind;
• Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch die in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Zahnraddosierpumpe in geschlossener Stellung;
• Fig. 6 einen Schnitt ähnlich zu Fig. 5, wobei die Pumpe in geöffneter Position gezeigt ist;
• Fig. 7 eine schematische Ansicht, die die Bewegung des elastomeren Materials durch das Zahnradgelege der verbesserten, erfindungsgemäßen Pumpe zeigt;
• Fig. 8 eine generell schematische Schnittansicht, die die Beziehung zwischen einem der Zahnradpumpen, Wellen und Seitenplattenöffnungen unter Bildung eines stationären Schnittmechanismus für das elastomere Schmiermaterial zeigt, das aus dem Pumpengehäuse abgegeben wird;
• Fig. 9 eine Teilendansicht, mit Blick in Richtung der Pfeile 9-9 der Fig. 8;
• Fig.10 einen Schnitt ähnlich zur Fig. 8, der die Bildung einer weiteren Art einer drehbaren Schneidvorrichtung für das elastomere Schmiermaterial zeigt; und
• Fig.11 eine Teilendansicht, mit Blick in Richtung der Pfeile 11-11 der Fig. 10.
• Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in sämtlichen Zeichnungen auf gleiche Teile.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Die verbesserte, erfindungsgemäße Zahnraddosierpumpe ist allgemein mit 1 bezeichnet und wird in Fig. 1 gezeigt. Fig. 1 zeigt eine Art des Extrusionssystems zur Herstellung genau profilierter Streifen 2 eines extrudierten, kompoundierten Elastomermaterials, die nach Verlassen einer Extrusionsdüse 3 durch einen kraftangetriebenen Förderer 4 zum Kühlen und Überführen, zur Lagerung oder einer Arbeitsstation getragen werden. Die Pumpe 1 wird zwischen dem Einlaß eines Extrusionskopfes 5 und dem Auslaß eines Beschickungsextruders 6 befestigt. Der Extruder 6 kann verschiedener Konstruktion und Ausgestaltung sein, besteht jedoch generell aus einer hohlen Büchse oder Trommel, die eine innere Beschickungsschraube besitzt, wobei die Trommel durch eine kraftangetriebene Transmissionsanordnung 7 gedreht wird. Verschiedene Temperaturen und Drücke innerhalb des Beschickungsextruders 6 werden überwacht und an einem geeigneten Steuerungspaneel 8 über verschiedene Signalbeschickungsleitungen 9 gesteuert. Die Streifen kompoundierten Elastomermaterials 11 werden in einen Extruder 6 über eine Eingaberutsche 12 zugeführt, wo das kompoundierte Material erwärmt und gemischt wird, während es sich im Extruder 6 entlang bewegt, bevor es in die Zahnradpumpe 1 abgegeben wird.
• Die Zahnradpumpe 1 wird vorteilhafterweise durch einen üblichen Elektromotor 14 angetrieben, dessen Antriebswelle 15 an eine Eingangswelle 16 über eine Antriebskupplung 17 gekoppelt ist, wie es im Stand der Technik gut bekannt ist. Der Motor 14 und seine Antriebswellenverbindung der Antriebswelle der Zahnradpumpe sind in einer der Deutlichkeit wegen weggebrochenen, 90º-orientierten Stellung in Fig. 1 gezeigt.
• Die verschiedenen Bestandteile des oben diskutierten und in Fig. 1 gezeigten Extrusionssystems können verändert werden, ohne das Konzept der Erfindung zu beeinträchtigen, wobei lediglich eine Systemart beispielhaft gezeigt wird, in die die verbesserte Zahnraddosierpumpe eingebaut werden kann.
• Die erfindungsgemäße Pumpe 1 ist teilweise in den Fig. 2 bis 6 gezeigt, und umfaßt ein Hauptgehäuse, das generell mit 20 angedeutet ist und ein hohles Inneres oder eine Kammer 21 besitzt (Fig. 6 und 7). Die Einlaßöffnung 22 und der Ausgang oder die Abgabeöffnung 23 sind in den Enden des Gehäuses ausgebildet und kommunizieren mit der Kammer 21. Verschiedene Strömungsmittelhohlräume 25 und 26 sind im Gehäuse 20 ausgebildet, damit das Kühl- oder Heizströmungsmittel durch das Gehäuse zirkulieren kann. Dieses Strömungsmittel tritt durch eine Vielzahl Beschickungsleitungen 27 ein und verläßt es über Abgabeleitungen 27A. Das Strömungsmittel oder Fluid erwärmt oder kühlt die durch die Pumpe 1 zu dosierende Verbindung, was mit 28 in Fig. 7 angedeutet ist, um die Verbindung bei der gewünschten Temperatur aufrechtzuerhalten, um ihre Bewegung durch die Zahnradpumpe zu erleichtern und zu verhindern, daß sie eine obere Temperaturgrenze überschreitet, so daß ihre Vulkanisation verhindert wird. Eine Vielzahl Bolzen aufnehmender Löcher 29 ist in den gegenüberliegenden Endflächen 33 (von denen nur eine gezeigt wird) des Gehäuses 20 ausgebildet, um die Pumpe 1 mit dem Extruder 6 und dem Extrusionskopf 5 zu verbinden.
• In Übereinstimmung mit einem der Merkmale der Erfindung wird eine Seitenplatte 30 entfernbar an einer Seite des Gehäuses 20 gelagert und verschließt eine Seitenöffnung 36 der Kammer 21. Die Platte 30 ist vorteilhafterweise aus Stahl ausgebildet und besitzt eine ausreichende Dicke, um einen Lagerzusammenbau fest in der bestimmten Stellung zu halten. Die gegenüberliegende, offene Seite 36A der Kammer 21 wird durch eine zweite Seitenplatte 31 verschlossen, die am Gehäuse 20 durch eine Vielzahl Befestigungsbolzen 32 befestigt ist (Fig. 3 und 5). Unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 5 und 6 wird ein Lagerzusammenbau, der aus einem Paar Gleitlager 34 und 35 besteht, an der Innenfläche der Seitenplatte 30 durch eine Vielzahl Bolzen 55 befestigt, so daß er mit der Seitenplatte entfernt werden kann, wenn sie vom Gehäuse 20 getrennt wird, wie dieses detaillierter weiter unten beschrieben wird. Ein gleicher Zusammenbau wird durch die Gleitlager 37 und 38 gebildet und an der Innenfläche der festliegenden Seitenplatte 31 in axialer Ausrichtung zu den Lagern 34 und 35 durch Bolzen 56 befestigt ist.
• Ein ineinandergreifendes Zahnradpaar, das generell mit 40 und 41 angedeutet ist, wird drehbar in der Kammer 21 durch Wellen, die generell mit 42 bzw. 43 angedeutet sind, gelagert. Die Zahnräder sind innerhalb der Endlageranordnungen durch die Wellenenden 42a und 42b und durch die Enden 43a und 43b gelagert, die drehbar innerhalb der Gleitlager 34 und 37 bzw. 35 und 38 gelagert sind, wie es insbesondere in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Eine Vielzahl an Zahnradzähnen 45 und 46 befindet sich in Paßeingriff für die dosierte Bewegung der Verbindung 28, wie es insbesondere in Fig. 7 gezeigt ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 7 füllt sich der Raum zwischen den beiden angrenzenden Zähnen, während sich die Zahnräder 40 und 41 drehen, mit der Verbindung 28, während sie die Einlaßöffnung 22 durchläuft. Während die Zahnräder sich weiter drehen, wird die Verbindung durch die bogenförmigen Innenflächen 47 und 48 eingeengt, die einen größeren Teil der Kammer 21 bilden, bis die Verbindung die Abgabeöffnung 23 erreicht, wo die Zähne des Zahnrades 40 und 41 ineinandergreifen und die Verbindung durch die Auslaßöffnung in den Extrusionskopf 5 hineindrücken.
• Die Zahnradwelle 43 umfaßt ein verlängertes Ende 50 (Fig. 5 und 6), auf dem Kupplungszähne ausgebildet sind, um antriebsmäßig die Welle mit der Kupplungswelle 16 zu kuppeln, die in gestrichelten Linien in Fig. 5 gezeigt ist, um die Antriebswelle 43 durch den Elektromotor 14 positiv anzutreiben, die wiederum die Antriebswelle 42 durch das Ineinandergreifen der Zahnradzähne 45 und 46 antreibt. Wenn es gewünscht ist, kann die Antriebswelle die Welle des oberen Zahnrads sein, ohne das Konzept der Erfindung zu beeinträchtigen.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die vergrößerte Öffnung 51 in der Seitenplatte 31 ausgebildet, so daß die Welle 43 und deren Ende 50 frei dadurch laufen können, ohne daß irgendeine positive äußere Dichtung eingesetzt werden muß, wie es bisher bei den bekannten Zahnradpumpenkonstruktionen üblich war. Die Eliminierung solch einer Enddichtung reduziert beträchtlich das Ausmaß der erzeugten Wärme, das auf die Verbindung 28 übergehen würde, wenn sie durch die Kammer 21 fließt, was möglicherweise zu einer unwünschenswerten, übermäßigen Erwärmung führen würde.
• In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Paar Schmiermittelauslaßöffnungen 59 und 60 (Fig. 5 und 6) in der Seitenplatte 30 in axialer Ausrichtung zu den Wellen 42 bzw. 43 ausgebildet. T-Bolzen 62 und 63 erstrecken sich durch die Löcher 59 bzw. 60 und sind schraubbar innerhalb einer mit Gewinde versehenen Öffnung in den Wellenenden 42a und 43a verbunden. Die T-Bolzen 62 und 63 wirken als Schneider für eine Hülse der schmierenden Verbindung, die in einer generell rohrförmigen Gestalt aus den Löchern 59 und 60 fließt, nachdem sie die üblichen Strömungsmittelnuten 64, die in den Lagern ausgebildet sind, durchlaufen hat, wie es insbesondere in den Fig. 8 und 10 gezeigt wird, und zwischen den zusammenpassenden Wellen und Lagerflächen, wenn die Verbindung des Typs ist, wie er für Reifenfuttermaterial oder sog. Innerliner oder dergleichen verwendet wird. Andere Verbindungen bilden leichtgewichtige Partikel oder trockene Krumen und müssen deshalb nicht durch die T-Bolzen 62 und 63 geschnitten werden, nachdem sie die Lagernuten 64 durchlaufen und danach durch die Seitenplattenöffnungen 59 und 60 hinausgelaufen sind. Die Köpfe der T-Bolzen 62 und 63 sind in einer kurzen Entfernung von der Seitenplatte 30 beabstandet, um eine breite, offene Strömungspassage vorzusehen, durch die die trockenen Krumen, Flocken oder Schnitzel aufgrund der Schwerkraft hindurchlaufen. Ferner stehen die Abgabeöffnungen der Lagerringe unter Atmosphärendruck und sind nicht abhängig vom Druck, die schmierende Verbindung durch die Öffnungen zu treiben. Ferner ermöglicht dieser Abstand, daß die Wellenenden und die Zahnräder etwas von der Seitenplatte 30 und dem Lagerzusammenbau beabstandet sind, wenn die Zahnradpumpe in der geöffneten Position ist, wie es in Fig. 6 gezeigt wird, wobei ein ausreichender Freiraum vorgesehen wird, um jegliche Verbindung manuell von den Zahnradzähnen und Lagern abzunehmen und zu entfernen.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Hauptmerkmal der Erfindung wird eine Vielzahl kraftbetätigter Drücker/Schieber, von denen jeder generell mit 65 bezeichnet ist, an der Seitenplatte 31 befestigt, die betriebsmäßig mit der Seitenplatte 30 verbunden sind, zur Entfernung derselben und eines Lagerpaares sowie der ineinandergreifenden Zahnräder 40 und 41 aus dem Inneren des Gehäusehohlraumes 21, wie es in den Fig. 3 und 6 gezeigt wird. Jedes kraftbetätigte Mittel 65 ist vorteilhafterweise ein Hydraulikzylinder 67, der fest an der Seitenplatte 31 gelagert ist und eine Kolbenstange 68 besitzt, die sich vom Zylinder 67 nach außen erstreckt und durch einen Bolzen 69 mit der Seitenplatte 30 verbunden ist. Die Stangen 68 erstrecken sich durch die Gleitlager 70, die in den Gehäuseverlängerungen 74 gelagert sind, um die Bewegung der Seitenplatte 30 im Bezug zum Gehäuse 20 zu stabilisieren. Vorteilhafterweise kommuniziert ein Paar Strömungsmittelleitungen 71 und 72 mit jedem Zylinder 67 und sieht einen Fluß des Hydraulikströmungsmittels zu beiden Seiten des inneren Kolbens 73 vor, um die Kolbenstange 68 sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung zu bewegen.
• Auf diese Art und Weise kann die Seitenplatte 30 leicht und automatisch voin Gehäuse 20 durch gleichzeitige Betätigung der Kolben 73 durch die Einführung von Strömungsmittel über die Leitungen 72 entfernt werden, die die Kolbenstangen 68 und die verbundene Seitenplatte 30 zur geöffneten Position bewegen, wie sie in den Fig. 3 und 6 gezeigt wird. Die Bewegung der Seitenplatte 30 trägt die Zahnräder 40 und 41 und die Gleitlager 34 und 35 mit sich, und entfernt automatisch die Zahnräder und Lager aus dem Gehäusekammerinneren 2l. Wie in den Fig. 3 und 6 gezeigt wird, ermöglicht dies der Verbindung, daß sie leicht entfernt werden kann, generell manuell durch einen Arbeiter aus der Kammer 21 heraus und ermöglicht, daß die Zahnräder 40 und 41 zur Erleichterung der Reinigung leicht zugänglich sind.
• Die Einführung des unter Druck stehenden Strömungsmittels zu den Zylindern 67 über die Leitungen 71, bewegt anschließend die Kolbenstangen 68 und die verbundene Seitenplatte 30 zusammen mit den Zahnrädern 40 und 41 und den Lagern 34 und 35 von der offenen Position der Fig. 6 zur geschlossenen Position der Fig. 5, wobei anschließend das Wellenende 50 entweder manuell oder automatisch mit der Kupplungswelle 16 wieder verbunden wird, um die Antriebsverbindung mit der Kraftantriebsquelle zu vervollständigen. Eine ringförmige, abgeschrägte Kante 58 (Fig. 6) wird vorteilhafterweise um die Seitenöffnung 36 herum ausgebildet und dient als Führer zur gleitmäßigen Aufnahme der Zahnräder 45 und 46 innerhalb der Gehäusekammer 21.
• Das kraftbetätigte Öffnungsmittel 65 wird vorteilhafterweise durch zwei oder mehrere Hydraulikzylinder gebildet, wie es oben erwähnt wurde, die durch eine bekannte Ausrüstung synchronisiert sind, um zwei oder mehrere miteinander verbundene Hydraulikpumpen an einem gemeinsamen Motor und Vielfachstromdosierventilen anzutreiben. Um ein Verkanten während des Drückens und Ziehens der Zahnräder aufgrund der geringen Toleranzen zu verhindern, wird eine bevorzugte Quelle der hydraulischen Kraft durch eine Doppeldosierzahnradpumpe beschickt, die gleiche Mengen an hydraulischem Strömungsmittel zu jedem Zylinder aus getrennten, konstanten Verschiebungspumpen liefert. Ein Beispiel solcher Pumpen wird unter dem Warenzeichen Zenith Typ B-Pumpe von Parker-Hannifin Corporation, Cleveland/Ohio, verkauft. Um die Seitenplatte 30 jedoch in geschlossener Position zu halten, kann das hydraulische Strömungsmittel über einen üblichen Hydrauliknachschub abgeblasen werden, um die Verwendung der Präzisionspumpen zu verringern.
• Falls es gewünscht wird, können mechanische Schraubenwinden den hydraulischen Zylinder ersetzen und gemeinsam durch eine gemeinsame Kette ersetzt werden, oder Synchronmotoren besitzen, die durch den gleichen Inverter gespeist werden, um deren gleichzeitige einheitliche Bewegung zur Entfernung der Platte 30 vom Gehäuse 20 sicherzustellen.
• Die Seitenplatte 30, als auch die Seitenplatte 31, sind relativ leicht im Gewicht, im Gegensatz zu den bisher bekannten Zahnradpumpenseitenplatten, da sie keine inneren Kanäle besitzen, die bisher für die Strömung des schmierenden Materials für die Lager- und/oder die Kühlung der Zahnradpumpe erforderlich waren. Dieses ermöglicht eine kompaktere, leichtgewichtigere und weniger teure Zahnradpumpe als die bekannten Zahnradpumpenkonstruktionen. Die Eliminierung dieser vorbekannten, aufwendigen Endplatten-Schmiermittelströmungskanäle wurde aufgrund der relativ großen Seitenplattenöffnungen 59 und 60 und der Eliminierung jeglicher Wellenenddichtungen möglich. Die direkte Verbindung ist immer zwischen der Atmosphäre und den Wellenenden 42a und 43a, sogar während der Abgabe der schmierenden Verbindung möglich, im Gegensatz zu den vorbekannten Zahnradpumpen, wo die Abgabe in Form kontinuierlicher Schmiermittelstangen abläuft, die sich durch die Abgabeöffnungen bewegen.
• Die Fig. 8 und 9 zeigen eine modifizierte Befestigungsanordnung des Wellenendes 42a in Bezug zu einer Öffnung 76, die in der Seitenplatte 30 ausgebildet ist, und die ähnlich zur Öffnung 59 ist. In dieser Anordnung kann der Durchmesser der Öffnung 76 etwas größer oder etwas geringer sein als der Durchmesser des Wellenendes 42a und ist axial versetzt, wodurch eine bogenförmige Schnittstelle 77 zwischen der Öffnung 76 und der Wellenendfläche 78 entsteht. Bei dieser Anordnung bewegt sich der Strom des Schmiermaterials entlang der Lagernuten 64 und zwischen einem Ringraum 79, der zwischen der Außenfläche des Wellenendes 42 und der inneren Ringfläche ds Lagers 34 ausgebildet ist, und beginnt sich durch die Öffnung 76 in einer drehenden Bewegung zu bewegen und wird am Außenumfang der Abgabeöffnung bei der bogenförmigen Schnittstelle 77 abgeschnitten. Auf diese Art und Weise sieht die bogenförmige Schnittstelle aufgrund der exzentrischen Befestigung der Öffnung 76 in Bezug zur Wellenendfläche 78 einen stationären Schneider zum Abschneiden des Schmiermaterials, nachdem es durch das Lager 34 hindurchläuft, vor, und ersetzt die vorher beschriebenen, sich drehenden T-Schneidbolzen 62 und 63.
• Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Art rotierender Schneidanordnung zum Abschneiden des Schmiermaterials, während es durch die Lager und aus einer Seitenplattenöffnung 80 hinausläuft. In dieser Anordnung besitzt das Wellenende 42a einen größeren Durchmesser als die Seitenplattenöffnung 80, die in axialer Ausrichtung zur Wellenachse 81 sein kann, entgegengesetzt zur exzentrischen Versetzung von der Achse, wie es in den Fig. 8 und 9 der Fall war. Die Schneidwirkung wird durch eine Vielzahl Nuten 82 vorgesehen, die in der Endfläche 78 des Wellenendes 42a ausgebildet sind. Das elastomere Schmiermaterial strömt, nachdem es durch die Lagernuten 64 und den Ringraum 79 hindurchgelaufen ist, in die Nuten 82, wo es danach durch die Kreiskante 84 abgeschnitten wird, die die Öffnung 80 angrenzend an die Wellenendfläche 78 bildet. Das abgeschnittene Material besitzt danach eine krümelartige Gestalt und fällt auf die Außenfläche der Seitenplatte 30 und wird in einem Auffangbehältnis (nicht gezeigt) gesammelt, das unterhalb der Zahnradpumpe befestigt ist.
• Fig. 8 bis 11 zeigen zwei weitere Arten von Schneidmechanismen, von denen einer stationär ist (Fig. 8 und 9) und ein weiterer, der eine drehbare Anordnung aufweist (Fig. 10 bis 11) zum Abschneiden des schmierenden Materials, während es durch die Lagernuten und den Ringraum läuft, der zwischen der Außenfläche der Welle 42 und dem Innenring des Lagers 34 ausgebildet ist. Diese gleichen Arten von Schneidmechanismen werden ebenfalls angrenzend an das Ende der Welle 43 ausgebildet.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist es festgestellt worden, daß durch Aufrechterhalten des Bereiches der Seitenplattenöffnungen 59,60,76 und 80 innerhalb des Bereiches von 50% bis 110% der Größe des Bereiches der ausgerichteten Endflächen der Wellen 42 und 43, daß er eine ausreichend große Abgabeöffnung vorsieht, die in direkter Verbindung mit den Wellenendflächen steht, so daß das elastomere Schmiermaterial zu keiner Zeit die Abgabeöffnungen vollständig ausfüllt. Die Seitenplattenöffnungen können in genauer, koaxialer Ausrichtung zu den Wellenachsen oder in einer generell axialen oder etwas exzentrischen Ausrichtung dazu liegen. Diese Anordnung bzw. Kalibrierung verhindert das Verstopfen der Abgabeöffnungen, wie es bei den vorbekannten Zahnradpumpen auftritt, die geringe Materialabgabeöffnungen oder gewundene Auslaßöffnungswege besitzen. Diese direkte Verbindung der Seitenplattenöffnungen und die generell axiale Ausrichtung zu den Endflächen der Zahnradwellen in Kombination mit entweder einem stationären oder sich drehenden Schneidmechanismus, stellt sicher, daß das elastomere Schmiermaterial behinderungsfrei aus dem Zahnradpumpengehäuse in die Umgebungsatmosphäre austritt, wo es in einem Abgabebehältnis gesammelt wird, das unterhalb er Zahnradpumpe befestigt ist.
• Dementsprechend reduziert die erfindungsgemäße Zahnraddosierpumpe sowohl die Kosten, das Gewicht als auch die Größe gegenüber vorbekannten Zahnraddosierpumpen, indem die bisher teuren, maschinell bearbeiteten und voluminösen Seitenplatten, die mit solchen vorbekannten Zahnradpumpen eingesetzt wurden, durch ebene, relativ dünne Stahlplatten ersetzt werden. Diese Seitenplatten erfordern lediglich, daß eine Vielzahl Löcher durch sie hindurchgebohrt wird, da sie die gewundenen bzw. aufwendigen Rücklaufschmiermittelpassagen, die bisher in den Endplatten erforderlich waren, eliminieren. Ferner reduzieren diese Seitenplatten die Kosten, indem die positive Enddichtung für die Antriebswelle der Zahnräder, die bisher erforderlich waren, eliminiert werden, und sie eliminieren ferner die weitere Erwärmung der Verbindung, die durch Verwendung solcher Wellenenddichtungen erzeugt wird. Die Eliminierung dieser zusätzlichen Erwärmung reduziert ferner die Möglichkeit des Anbrennens oder Versengens der Verbindung sowohl innerhalb des Hauptströmungsflusses als auch innerhalb der Schmiermittelabgabeöffnungen. Die erfindungsgemäße Dosierpumpe kann ferner leicht durch die Betätigung von Seitenplatten, Ziehern und Drückern auseinandergebaut werden, die automatisch die Seitenplatten 30 vom Hauptgehäuse trennen, wobei damit die ineinandergreifenden Zahnräder und ein Lagerzusammenbau entfernt werden, so daß ein leichter Zugang zum Gehäusehohlraum und den entfernten Zahnrädern zur Säuberung vorgesehen wird.
• Dementsprechend ist die Zahnraddosierpumpe vereinfacht, und liefert eine wirksame, sichere, Preiswerte und effiziente Einrichtung, die sämtlich aufgeführten Aufgaben und Ziele und die Schwierigkeiten, die mit den bekannten Vorrichtungen auftraten, löst, und darüberhinaus neue Ergebnisse im Stand der Technik liefert.
• In der vorstehenden Beschreibung sind gewisse Ausdrücke der Kürze, Klarheit und des Verständnisses wegen benutzt worden, woraus jedoch keine unnötigen Begrenzungen, abgesehen vom Erfordernis des Standes der Technik, abgeleitet werden sollen, da solche Ausdrücke lediglich aus beschreibenden Zwecken verwendet wurden und dazu gedacht sind, breit aufgebaut zu sein.
• Darüberhinaus ist die Beschreibung der Erfindung lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht auf die exakten Details begrenzt, die gezeigt oder beschrieben worden sind.
• Nachdem nunmehr die Merkmale und Prinzipien der Erfindung beschrieben worden sind, wird die Art und Weise, wie die erfindungsgemäße Zahnraddosierpumpe aufgebaut und verwendet wird, die Eigenschaften ihrer Konstruktion und die vorteilhaften neuen und nützlichen Ergebnisse, die neuen und nützlichen Aufbauten, Vorrichtungen, Elemente, Anordnungen, Teile und Kombinationen in den anhängenden Ansprüchen aufgezeigt.

Claims (10)

1. Zahnraddosierpumpe (1) für kompoundiertes Elastomermaterial, die ein Gehäuse (20) umfaßt, das eine innere Zahnradkammer (21) und einen Materialeinlaß (22) und einen -Auslaß (23) umfaßt, die mit der Kammer in Verbindung stehen, eine erste Seitenplatte (30), die wieder entfernbar am Gehäuse befestigt ist und eine offene Seite (36) der Gehäusekammer (21) umschließt, ein Paar äußerer ineinandergreifender Zahnräder (40,41), die drehbar innerhalb der Kammer (21) gelagert sind, um eine dosierte Menge des kompoundierten Materials (11) vom Einlaß (22) zum Auslaß (23) der Kammer (21) zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Lagerungsmittel (34,35) an der ersten Seitenplatte (30) innerhalb des Gehäuses (20) zur drehbaren Lagerung des Zahnradpaares (40,41) innerhalb der Kammer (21) befestigt ist, und daß Antriebsmittel (65) mit der ersten Seitenplatte (30) zum Entfernen derselben vom Gehäuse (20) und zum Entfernen der Zahnräder (40,41) aus dem Inneren der Kammer (21) nach Betätigung des Antriebsmittels verbunden sind, um Zugang zu den Zahnrädern (40,41) und der Gehäusekammer (21) vorzusehen, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Zahnräder (40,41) im ersten Lagerungsmittel (34,35) an der ersten Gehäuseseite (30) zu halten, nachdem die erste Seitenplatte (30) vom Gehäuse (20) entfernt worden ist.

2. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsmittel (59,60,76,80) mit dem ersten Lagerungsmittel (34,35) kommunizieren, um zu ermöglichen, daß eine gesteuerte Menge des kompoundierten Materials (11) durch die Lagerungsmittel (34,35) und aus den Öffnungsmitteln hindurchläuft, um die Lagerungsmittel (34,35) zu schmieren.

3. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Seitenplatte (31) am Gehäuse (20), gegenüberliegend zur ersten Seitenplatte (30) befestigt ist und eine weitere, offene Seite (36A) der Kammer (21) umschließt, und daß das Antriebsmittel ein Strömungsmitteldruckzylinder (67) ist, der an der zweiten Seitenplatte (31) befestigt ist und einen druckbetätigten Kolben (68) besitzt, der mit der ersten Seitenplatte (30) verbunden ist, um die erste Seitenplatte (30) vom Gehäuse (20) zu entfernen.

4. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidmittel (62,63) angrenzend an die öffnungsmittel (59,60,76,80) angeordnet ist, um das elastomere Material zu schneiden, während es aus dem Gehäuse (20) durch die Öffnungsmittel (59,60,76,80) herausläuft, nachdem die Lagerungsmittel (34,35) geschmiert worden sind.

5. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Zahnräder (40,41) eine Welle (42,43) besitzt, wobei mindestens ein Ende (42a) einer der Zahnradwellen (42) exzentrisch im Bezug zu den Öffnungsmitteln (59,60,76,80) gelagert ist und einen größeren Durchmesser im Vergleich zu einigen Teilen der Öffnungsmittel (59,60,76,80) besitzt, um eine Kreuzungsstelle (77) zwischen einer Kante der Öffnungsmittel und dem einen Wellenende (42a) unter Bildung der Schneidmittel vorzusehen.

6. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Zahnräder (40,41) eine Welle (42,43) besitzt, und daß die Öffnungsmittei durch ein Paar kreisförmiger Öffnungen (76) gebildet werden, die axial zu den Enden (42a,43a) der Wellen (42,43) ausgerichtet sind, wobei die Zahnradwellenenden (42a,43a) Durchmesser besitzen, die größer sind als die Durchmesser der kreisförmigen Öffnungen (80), um bogenförmige Kreuzungsstellen (77) zwischen den Wellenenden (42a,43a) und den Kanten der kreisförmigen Öffnung (80) unter Ausbildung der Schneidmittel vorzusehen.

7. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine zweite Seitenplatte (31) besitzt, und daß jedes der Zahnräder eine Welle mit gegenüberliegenden Enden besitzt, wobei ein Ende mit dem ersten Lagerungsmittel (34,35) an der ersten Seitenplatte (30) in Eingriff bringbar ist, und wobei ein zweites Lagerungsmittel (37,38) an der zweiten Seitenplatte (31) befestigt ist, zur drehbaren Lagerung gegenüberliegender Enden (42a,43a) der daraufliegenden Zahnradwellen (42,43).

8. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Zahnräder (40,41) eine Welle oder Schaft (42,43) besitzt, und daß das Schneidmittel (62,63) an jeder der Zahnradwellen (42,43) befestigt ist und sich mit jeder Welle dreht, um die Zusammensetzung abzuschneiden, während sie aus dem Öffnungsmittel austritt.

9. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmittel ein T-Bolzenpaar (62,63) umfaßt, die außen an der ersten Seitenplatte (30) angeordnet sind, wobei jeder der T-Bolzen (62,63) einen Schneidkopf besitzt, der von der ersten Seitenplatte (30) angrenzend an das Öffnungsmittel beabstandet ist.

10. Zahnraddosierpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein positiver Strömungsdruck an den Kolben angelegt wird, damit die erste Seitenplatte (30) in einer geschlossenen Stellung in Bezug zum Gehäuse (20) gehalten wird.