[發明專利]用于粘性介質的齒輪泵

無效

• 申請號: 201010250571.2
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101994690A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: C·恩德勒斯;G·R·伯格
• 申請（專利權）人: 固特異輪胎和橡膠公司
• 主分類號: F04C2/18
• 分類號: F04C2/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜云霞

技術領域

本發明涉及齒輪計量泵，特別是涉及一種用于將預定量的復合彈性材料從擠出器的出口移動到成形模中的齒輪計量泵。

背景技術

齒輪泵在塑料和纖維產業中是公知的并廣泛應用。齒輪泵通常通過在具有輸入進料口和輸出排料口的緊合殼體內封裝一組兩個嚙合齒輪而制成。輸入流體材料填充齒輪齒間的空間，當齒輪轉動時，由于殼體與齒輪齒之間的緊公差，流體材料的體積元(volume?element)滯留在相鄰齒輪齒的側面之間。該體積元通過相對齒的嚙合被正向傳輸到殼體的排料口。這樣，傳統的齒輪泵被認為是正排量裝置。

傳統的齒輪泵通常通過所提供服務而分類，例如計量、增壓、流量輸送，等等，也可通過所處理材料而分類，例如聚合物、低粘度液體、非粘滯性液體，等等。計量泵和壓力泵是具有極小的內間隙的精密機器。聚合物計量泵主要被設計用于合成纖維擠出。輸送泵常具有較大的間隙以實現高RPM時的低摩擦，并允許流體在出口端口被堵塞時滑回或滲回到進料口。這些傳統的齒輪泵可包括循環安全閥，以防止壓力過度累積。

大多數傳統的齒輪泵通過被泵送或被輸送通過其中的流體進行潤滑。正向壓迫聚合物流體通過軸承的需要已通過目前在齒輪計量泵產業中存在的多種不同設計得以實現。一些這種傳統的計量泵所具有的齒輪直徑是軸直徑的兩倍或更大，使得通過齒輪端面對殼體側壁的扭曲作用而形成泵送作用，從而提供在聚合物產業中被稱為“領帶”效應的效應。潤滑物流動更多地依賴于間隙、泵速度和聚合物流變學，而不是依賴于壓力，因而是自穩定的。

傳統的泵常常在組裝后具有稍稍不足的間隙，因而初始側壁的磨損是快速。不過，在齒輪面處的間隙增大使得泵送更多潤滑劑，因而磨損速率減小。即使如此，傳統的計量泵常常每隔幾周就被拆卸進行清潔和維護。大多數傳統的輸送泵更多地依賴于內部壓力將潤滑聚合物壓入軸承中。

早期的齒輪泵允許小的潤滑劑流通過軸承并漏到泵外。這不僅是不希望的，而且，隨著在干燥或凝結時能軋住泵軸的危險的纖維紡紗溶劑和流體的出現而變得不可接受。于是，開發出完全的軸密封，并且泵在內部開有端口以使軸承潤滑劑返回到進給流中。

被設計用于聚合物的傳統的齒輪泵，特別是齒輪計量泵，難以拆卸以進行清潔和維護，這是因為各部件必須被設計用于高強度以及極緊密配合且常常通過由其輸送的稠厚的聚合物保持在一起。對這些傳統聚合物齒輪計量泵的維護常常需要各種扳手、槌棒、撬棒、齒輪拆卸器和手扳壓機。很常見的是，單獨的或備用泵需要進行維護以恢復生產，而同時另一齒輪泵從生產線上被取下進行維護。

在擠出將在此后被組裝到輪胎中的構形時所遇到的特有問題是，必須使用多種不同的彈性復合物。為了避免一種復合物與另一種復合物之間的污染，擠出管線可能每天被清潔二十次或更多次。一個傳統的泵包括很粘且略具彈性的高分子量彈性聚合物復合物，由此形成極大的擠出壓力和應力。這樣的復合物將包含固體增強顆粒，例如碳和/或二氧化硅，這使其具有摩擦性并增大其粘度。所述復合物也可包含固化劑，其使得所述復合物熱固(硬化)并焦化敏感。在剪切停止時，所述復合物可進一步呈現出固體的性能。這些性能使這樣的復合物難以用于齒輪計量泵。

作為潤滑劑穿過齒輪計量泵的這種復合彈性材料的循環不令人滿意，這是由于前述的性能所致，特別是由于存在所述復合物硬化并阻塞用于使潤滑劑流傳輸返回主進給流通過的通道和端口的風險所致。同樣，在開始時潤滑是不確定的，特別是當擠出頭是空的或初始潤滑劑的量不足以正常潤滑軸承時。

齒輪計量泵、特別是用于計量復合彈性材料的齒輪計量泵中的另一問題在于，對于嚙合齒輪的動力驅動軸使用剛性密封，當復合彈性材料從齒輪泵殼體引出時，產生相當嚴重的熱量問題。產生的這種熱量在擠出大多數纖維和膜時不成問題，不過在所述材料是這種復合彈性材料時是嚴重的問題。控制復合物的溫度至關重要，從而確保其處于足夠高的溫度下以擠出通過相鄰模具，而又不會溫度過高而導致局部硬化。已發現，軸密封可提供差不多50％的熱量，這些熱量被加到由泵的嚙合齒輪計量的復合物中，因而加劇了熱量控制問題。此外，轉子可被水冷以實現更好的復合物溫度控制。

發明內容