專利名稱：高粘度介質的螺旋擠壓機－齒輪泵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于高粘度介質的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置。
由DE3631527C1已知的一種類似的齒輪泵允許與轉速無關地改變其輸送量。這種泵仍有制有齒的行星齒輪、行星齒輪架以及制有齒的空心齒輪和制有齒的太陽齒輪，它們被泵殼從外部包圍。為了改變輸送量，可與被驅動的太陽齒輪的轉速無關地停止行星齒輪架的旋轉運動或空心齒輪的旋轉運動。行星齒輪架設有一個具有多個進口的進口密封壁和一個與之隔開軸向距離的具有多個出口的出口密封壁，它們可旋轉和密封地裝在圓柱形泵殼內。在泵殼內沿輸送方向在進口密封壁之前設一個抽吸腔，以及沿輸送方向在進口密封壁之后設一個壓力腔。抽吸腔通過這些進口延伸到各個一直到達出口密封壁的抽吸腔部分，而壓力腔通過這些出口延伸到各個一直到達進口密封壁的壓力腔部分。抽吸腔部分和壓力腔部分分別設在行星齒輪、空心齒輪和太陽齒輪之間的空隙內，并通過進口及出口密封壁或通過設在進口及出口密封壁之間設計為實心的行星齒輪架充填在空隙中的部分彼此密封。用于要輸送的介質的輸入管按縱向孔的形式(此縱向孔過渡為橫向孔)，在行星齒輪架通過泵殼的壁導引的旋轉軸線范圍內延伸，而用于要輸送的介質的排出管按相應的方式通過太陽齒輪的旋轉軸線導引。由于進口和出口小直徑的孔和小的橫截面積，所以這種泵不適用于輸送高粘度介質和不能自動凈化。
由US3870437已知另一種作為行星齒輪泵工作的齒輪泵。在這里要輸送的容積包封在太陽齒輪與空心齒輪以及兩個直接相鄰的行星齒輪之間的空隙內。為了在抽吸部位的區(qū)域(入流區(qū))內連續(xù)地增大以及在壓力區(qū)的區(qū)域(流出區(qū))內連續(xù)地減小在行星齒輪旋轉期間用于產生泵送作用的此空隙的尺寸，此泵有柔性的可變形的齒輪。例如空心齒輪和被驅動的太陽齒輪可彼此偏心地布置以及使用柔性的行星齒輪，這些行星齒輪可通過變形(橢圓)適應空心齒輪與太陽齒輪之間不同的間隙寬度。
此已知行星齒輪泵總的特征是，不僅行星齒輪而且空心齒輪和太陽齒輪也分別制有齒，齒互相嚙合為的是傳動旋轉。
在加工塑料熔體或橡膠混合物時迄今常用齒輪泵，它們作為正齒輪傳動裝置工作并至少與一個螺旋擠壓機相連。通常齒輪泵有一個與一根或多根擠壓機軸的驅動裝置分開的單獨的驅動裝置。例如由EP0508080A2已知這種擠壓機。其中擠壓蝸桿將要擠壓的材料直接輸送到齒輪泵的楔形區(qū)內，齒輪泵有兩個互相嚙合的正齒輪。這種類型的齒輪泵不能自動凈化并因而當變換要加工的材料時通常需要進行麻煩的分解和凈化工作，以保證在材料更換后質量不受影響。
由EP0564884A1已知一種雙蝸桿擠壓機，它的蝸桿軸在一個區(qū)段內為了提高要加工熔體的壓力分別配備齒輪泵兩個正齒輪之一，從而通過蝸桿軸直接驅動齒輪。通過兩個在端側的亦即垂直于蝸桿軸縱軸線延伸的并設有用于熔體去進口側或去出口側的通孔的密封壁，將抽吸腔和壓力腔彼此隔開。這種齒輪泵同樣不能自動凈化。它的輸送容量不能獨立于蝸桿軸的轉速改變。
最后，由EP0642913A1已知一種單蝸桿擠壓機，它在其最后的蝸桿段前有一臺按正齒輪傳動裝置結構類型的齒輪泵。齒輪泵的兩個正齒輪之一直接固定在螺旋擠壓機的蝸桿軸上并由蝸桿軸傳動。擠壓機外殼有一側向鼓突，其中裝有齒輪泵的第二個正齒輪。在正齒輪的平側上分別貼靠一密封壁，密封壁形封閉地裝在擠壓機外殼內。密封壁或擠壓機外殼總是設有用于要擠壓的材料的抽吸側或壓力側通孔。在這種已知的擠壓機中同樣不能保證自動凈化。
此目的通過權利要求1的特征達到。
由從屬權利要求給出此齒輪泵有利的進一步發(fā)展。
本發(fā)明提供了一種螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其中齒輪泵原則上按行星齒輪傳動裝置設計以及按特殊的方式適用于輸送高粘度的介質，如塑料熔體和橡膠混合物，以及有基本上自動凈化的優(yōu)點，因為供入要輸送的介質可以在沒有大入口壓的情況下進行。本發(fā)明從一種行星齒輪泵出發(fā)，它有一行星齒輪架，行星齒輪架配備有至少一個可旋轉地支承在它上面的行星齒輪。此外，此行星齒輪泵有另外兩個功能件，它們作為太陽輪或空心輪與至少一個的行星齒輪配合作用。除此之外設一泵殼，它從外面圍繞帶有行星齒輪的行星齒輪架和上述兩個功能件，以及設一進口密封壁和一出口密封壁。進口密封壁與行星齒輪架旋轉固定地連接并有至少一個用于要輸送的介質的進口。按相應的方式出口密封壁與行星齒輪架旋轉固定地連接并設有至少一個用于要輸送的介質的出口。此齒輪泵還有一個抽吸腔和一個壓力腔，它們被泵殼圍繞以及彼此密封，其中，抽吸腔沿輸送方向設在進口密封壁之前，它穿過至少一個的進口在至少一個抽吸腔部分內沿至少一個的行星齒輪一直朝出口密封壁方向延伸，以及壓力腔沿輸送方向設在出口密封壁之后。按本發(fā)明在這種齒輪泵中規(guī)定，總是只有兩個起太陽輪或空心輪作用的功能件之一制有與至少一個的行星齒輪嚙合的齒，而另一個功能件有至少一個密封區(qū)，密封區(qū)設計為光壁狀以及沿至少一個的行星齒輪的部分圓周和沿其長度能滑動地緊密貼靠在此行星齒輪上。此外，本發(fā)明規(guī)定，有至少一個密封區(qū)的那個功能件旋轉固定地與行星齒輪架連接，也就是實施相同的運動。為保證至少一個的抽吸腔部分與至少一個的壓力腔部分密封地隔開，作為另一項重要的特征本發(fā)明規(guī)定，沿周向與至少一個的行星齒輪錯開地設至少一個從進口密封壁一直延伸到出口密封壁的隔壁，隔壁與具有至少一個光壁狀密封區(qū)的那個功能件旋轉固定和密封地連接，以及沿徑向一直延伸到制有齒的那個功能件的齒的齒頂圓上。
按一種恰當?shù)脑O計形式規(guī)定，壓力腔通過至少一個的出口在至少一個的壓力腔部分內沿至少一個的行星齒輪一直朝進口密封壁方向延伸。這意味著壓力腔部分與抽吸腔部分相對于行星齒輪分別處于相對位置。
按另一種實施形式規(guī)定，相關的壓力腔部分的容積最小化，優(yōu)選地趨于零。這意味著隔壁總是沿相關的行星齒輪的全部軸向長度大面積緊密地沿行星齒輪的圓周貼靠在行星齒輪的齒上。在此實施形式中保證特別有效地自動凈化齒輪泵。
按相應的方式如至少一個的行星齒輪那樣制有齒并與行星齒輪嚙合的功能件優(yōu)選地是空心輪。因為空心齒輪可以設置為固定不動的，所以它恰當?shù)嘏c泵殼設計為一體，或至少旋轉固定地裝在圍繞著此空心齒輪的泵殼內。在這種情況下行星齒輪架與對應于太陽輪的功能件一起旋轉以及優(yōu)選地與此功能件設計為一體。因此在這里沒有如在普通的行星齒輪傳動裝置中那樣的制有齒的太陽齒輪。也就是說至少一個的行星齒輪在這里不是與這種太陽輪的齒嚙合，而是可滑動和密封地在除此之外起太陽輪作用的功能件的至少一個的密封區(qū)內運動。
當然也可以選擇相反的布局，其中采用制有齒的太陽輪，而起空心輪作用的功能件沒有制齒，而是設有至少一個密封區(qū)。在這種情況下，“空心輪”可以如行星齒輪架那樣是靜止的。但前面所提到的那種有制齒的空心輪和不制齒的“太陽輪”的方案，由于結構比較簡單因而是優(yōu)選的。
恰當?shù)卦O多個行星齒輪、隔壁、進口和出口，也就是說各設至少兩個，優(yōu)選地分別設至少四個。行星齒輪的及與之嚙合的那個功能件(亦即優(yōu)選地空心輪)的齒可以是直齒，但優(yōu)選地設計為斜齒。這可以使按本發(fā)明的行星齒輪泵特別均勻地進行輸送。
行星齒輪和與之嚙合的功能件也可以設計為制有人字形齒。但在這種情況下分解變得更加困難。但通過例如空心輪分開式的設計，甚至在這種困難的條件下仍能實施分解。
按另一種恰當?shù)膶嵤┬问剑景l(fā)明規(guī)定隔壁沿軸向按與斜齒相應的方式螺旋狀延伸。在這里推薦，令隔壁與有至少一個密封區(qū)的功能件，亦即優(yōu)選地與“太陽輪”設計為一體。在這種情況下行星齒輪架也恰當?shù)嘏c此“太陽輪”設計為一體。
行星齒輪恰當?shù)匮b在進口密封壁和出口密封壁內，所以進口密封壁和出口密封壁是行星齒輪架的一部分。當然也可以分開設計這些構件。為了使行星齒輪能易于裝配和分解，有利的是令兩個密封壁中只有一個，優(yōu)選地進口密封壁，與行星齒輪架設計為一體，而另一個密封壁保持作為單獨的構件。
為了使齒輪泵能方便地裝入螺旋擠壓機的外殼內并保證能容易地分解，推薦令進口密封壁的外徑設計為不同于，亦即優(yōu)選地小于出口密封壁的外徑。因此，通常在螺旋擠壓機輸送末端與之相連的齒輪泵，可方便地在擠壓機的頂端從外殼拔出。
為了在工作過程中能改變齒輪泵的輸送容積，本發(fā)明另一種優(yōu)選的實施形式規(guī)定，將行星齒輪架設置為可與對應于太陽輪的功能件和進口及出口密封壁一起，在泵殼內部沿軸向相對于制有齒的空心輪移動一個移動距離w。由此可以改變空心齒輪與行星齒輪之間的齒嚙合長度，并因而可以改變齒的排擠容積。為了在抽吸腔與壓力腔之間不形成不希望的不密封性，推薦，令可密封地在泵殼內滑動地安裝著的進口密封壁，其軸向厚度d(亦即沿移動方向看)選擇為大于最大的移動距離w，進口密封壁在移動時在空心輪齒的范圍內運動。由此保持在泵殼與進口密封壁之間的密封不變。但也可以規(guī)定通過小量移動在壓力腔與抽吸腔之間有意形成不密封性，以便削減泵的輸送量。
在工作中減小輸送量與已知的行星齒輪泵不同，允許沒有用于功能件之一(空心輪或太陽輪)持續(xù)需要的第二驅動裝置，因為僅僅對于齒輪泵軸向調整的短時間才需要一個能量消耗量極低的驅動裝置。通過齒輪泵輸送量的可調性，可以適應于加工不同的材料。
從加工技術方面來看值得推薦的是，行星齒輪和/或與之嚙合的空心輪或太陽輪在齒的表面附近的區(qū)域內設計為軟彈性的。在這種情況下，與準確的制齒相比，在加工技術上可從制造公差比較大的金屬齒輪基體，齒輪基體的尺寸比成品齒的額定尺寸小，接著加上一個彈性的包殼，尤其橡膠或熱塑性彈性體的包殼。因為這種包殼有杰出的彈性，所以對于以此方式制成的齒的要求也比純金屬齒低。尺寸過大也可通過變形補償。采用尺寸略大的橡膠外套可以充分凈化空心輪的齒空隙。
在另一種方案中本發(fā)明規(guī)定，空心齒輪或行星齒輪的齒交替或部分設計為有不同高度的齒，也就是說例如使用一種行星齒輪，它一半的齒有標準的尺寸，而另一半齒有減小了的尺寸，這兩種齒的尺寸沿圓周連續(xù)變換。當泵有多個行星齒輪時也可以采用不同的行星齒輪，也就是說有標準齒高的行星齒輪和有較小齒高的另一些行星齒輪。由此可帶來的效果在于，通過部分減小了的齒高可以使包含在與該齒輪嚙合的相配齒輪齒隙內的材料密實化。此密實化的材料然后只有在與一個完全設計的齒相遇時才被壓出和被輸送。
因此，在具有連續(xù)減小齒高的行星齒輪中，處于空心齒輪齒隙內的材料首先被壓縮，以及只有通過下一個它的齒完全設計的行星齒輪在應變和剪切流動的情況下才從齒隙壓出。在有四個行星齒輪的齒輪泵中，分別設計兩個處于相對位置有減小了的齒高的行星齒輪以及另外兩個處于相對位置有標準齒高的行星齒輪。在這種齒輪泵內存在的強迫流動有利于要加工的材料連續(xù)均勻化和混合(例如填料)。
行星齒輪和空心輪的齒的幾何形狀原則上是任意的。在這里只須保證其中一個齒輪的齒以這樣的方式嚙合在另一個齒輪的齒隙內，即，能與構成另一個齒輪各齒隙邊界的兩個齒形成密封的滑動接觸。
按本發(fā)明在一個用于輸送流動介質，尤其輸送如塑料熔體和橡膠混合物的螺旋擠壓機中，采用按行星齒輪傳動裝置結構方式的一臺或多臺優(yōu)選地多臺齒輪泵，其中螺旋擠壓機可有一根或也可有多根蝸桿軸，以及一根或多根蝸桿軸分別與齒輪泵的傳動裝置機械連接，所以不需要單獨的泵驅動裝置。由此也不需要針對齒輪泵驅動裝置的自已的控制器。
通常泵殼直接與螺旋擠壓機的外殼相連，或優(yōu)選地是擠壓機外殼的組成部分。
特別有利的是一根或多根蝸桿軸在輸送末端處的螺紋線數(shù)，總是選擇為和與之相連的齒輪泵的行星齒輪數(shù)量相等。但螺紋線數(shù)完全不必沿整個蝸桿長度是恒定的。按本發(fā)明的齒輪泵一種優(yōu)選的應用規(guī)定，蝸桿軸在位于輸送末端前的部分中的蝸桿軸螺紋線數(shù)，總是選擇為與在輸送末端處的螺紋線數(shù)一半這么多。
在使用有斜齒的行星齒輪泵時，有利的是將蝸桿軸的螺旋線相對于螺旋擠壓機輸送方向的螺旋斜度，設置為總是沿齒斜度的反方向。
為了能在不改變驅動裝置轉速的情況下影響有行星齒輪泵的螺旋擠壓機的輸送量，推薦，蝸桿軸總是設置為能與行星齒輪架以及太陽輪和進口與出口密封壁一起沿軸向移動。通過與行星齒輪架機械地旋轉固定連接的蝸桿軸沿軸向移動，便可以影響齒輪泵的輸送量，因為按上面已說明的方式控制了排擠容積和/或在抽吸腔與壓力腔之間期望的漏泄量。
在組合螺旋擠壓機與齒輪泵時帶來了一個重要的優(yōu)點在于，由于良好的升壓特性以及與此同時為了供入齒輪泵不必有大的輸送壓力，所以在齒輪泵前的擠壓機蝸桿可以設計得很短。優(yōu)選地擠壓機蝸桿的長度等于蝸桿直徑的兩倍至五倍。
行星齒輪泵的一種特別有利的應用是在一個尤其用于加工橡膠混合物的螺旋擠壓機中，此時在齒輪泵之后設一個例如由DE4039942A1已知的銷釘圓柱擠壓區(qū)，在本申請內一定程度上引用了其公開的內容。在這種情況下此行星齒輪泵可容易地提高對于銷釘圓柱擠壓區(qū)有利的高的入口壓。
按另一種有利的應用規(guī)定，在這一銷釘圓柱擠壓區(qū)之后再連接一個真空除氣區(qū)，隨此真空除氣區(qū)后在擠壓機端頭再設第二臺行星齒輪泵，以便在擠壓機出口提供所要求的擠壓壓力。
在

圖1至3中表示螺旋擠壓機15的軸向縱剖面、多個橫截面以及一個示意展開圖(圖2)。此螺旋擠壓機15有一根蝸桿軸17，沿輸送方向看它起先設計為有2條螺紋線，以及在輸送末端19有雙倍的螺紋線數(shù)，亦即是4條螺紋線。蝸桿軸17被擠壓機外殼16圍繞。與輸送末端19直接相接地設一臺行星齒輪泵18，它有一基本上圓柱形的泵殼4，在泵殼內部裝有行星齒輪架2和四個可旋轉地支承在行星齒輪架內的行星齒輪1。在泵殼4壁的區(qū)域內，在內側設制有齒的空心輪3，按本發(fā)明優(yōu)選的實施形式空心輪與泵殼4的這一部分設計為一體。在行星齒輪的左側有進口密封壁5，它密封和可旋轉地裝在擠壓機外殼16內。進口密封壁5相應于行星齒輪1的數(shù)量設四個進口6(圖3a)。在行星齒輪1的右側設出口密封壁7，它按相應的方式設四個出口8(圖3d)。出口密封壁7也可旋轉地安裝在泵殼4內。齒輪泵18的抽吸腔9位于進口密封壁5的左邊，亦即蝸桿軸17的4線部分的末端，而齒輪泵的壓力腔10位于出口密封壁7的右側。抽吸腔9通過進口6以抽吸腔部分9a的形式分別沿一個行星齒輪1一直延伸到出口密封壁7。按相應的方式，在行星齒輪1直徑相對側，壓力腔10以總是一個壓力腔部分10a的形式穿過出口6一直延伸到進口密封壁5(圖1、3b、3c)。行星齒輪架2(進口密封壁5和出口密封壁7因為它們安裝有行星齒輪架2的支承裝置，故在功能上也屬于行星齒輪架)設總共四個隔壁12，它們基本上沿徑向從一中央基體出發(fā)在行星齒輪1之間一直延伸到空心輪3的齒。由圖3b、c可以看出，行星齒輪1分別在一光滑圓柱狀的密封區(qū)11內可滑動和緊密地貼靠在行星齒輪架2為該行星齒輪配設的隔壁12或中央基體上。密封壁12與行星齒輪架2設計為一體。行星齒輪1處于與空心齒輪3的齒嚙合的狀態(tài)，所以在那里也提供一種密封的接觸。因此在橫截面內看，抽吸腔部分9a分別通過隔壁12、行星齒輪架2的中央基體、配屬的密封地貼靠在中央基體上和嚙合在空心齒輪3的齒內的行星齒輪1以及通過一部分空心齒輪3封閉。相應地這也適用于就行星齒輪1的軸線而言沿直徑分別與抽吸腔部分處于相對位置的壓力腔部分10a，在按圖3b所示在進口密封壁5附近的剖切位置，壓力腔部分10a只有一個很小的橫截面。在一個相應的在出口密封壁7附近的剖面內則得到相反的尺寸狀況。在那里抽吸腔部分9a有圖3b中所示的壓力腔部分10a的尺寸。相應地，壓力腔部分10a的橫截面分別有圖3b中所示的抽吸腔部分9a的大小。也就是說這意味著，抽吸腔部分9a的橫截面從進口6朝出口密封壁7方向連續(xù)減小，而處于相對位置的壓力腔部分10a從進口密封壁5朝在出口密封壁7內的出口8橫截面連續(xù)增大。在進口密封壁5與出口密封壁7之間的中央，如圖3c所示，抽吸腔部分9a的橫截面與壓力腔部分10a的橫截面大體同樣大小。
壓力腔部分10a的容積為了提高行星齒輪泵18的自動凈化能力在需要時也可減少至零，此時隔壁12在與抽吸腔部分9a處于相對位置的那一側直接緊靠在相關的行星齒輪1的齒上，以及要輸送的材料直接從行星齒輪1與空心輪3的齒的齒隙通過出口8進入壓力腔10。
相當于普通的行星齒輪傳動裝置中的太陽齒輪的行星齒輪架2的中央基體完全沒有制齒，而空心輪與行顯齒輪1一樣有利地設計有斜齒。同樣，按本發(fā)明的優(yōu)選的進一步發(fā)展，隔壁12定位為螺旋形，亦即相對于螺旋擠壓機15縱軸線是傾斜的，在這種情況下傾斜的斜度朝蝸桿軸17螺紋線斜度(圖1)的反方向。用符號22表示從圖示擠壓機的出口。
由圖1的剖面圖可以看出，泵殼4有一個與擠壓機外殼16相比更大的直徑。擠壓機外殼16有一個內徑，它略小于空心輪3的齒的齒頂圓的直徑，所以在圖中表示的剖切線B-B附近的擠壓機外殼16右端壁完全覆蓋住空心輪3的齒的齒隙的橫截面。相應地這也適用于行星齒輪1的齒隙，只要行星齒輪處于與空心輪3的齒的嚙合區(qū)內。此外，行星齒輪1和全部空腔，除了必需的進口6外，完全被進口密封壁5封閉(圖3a)。相應地這也適用于在行星齒輪1另一側有關出口密封壁7和出口8的布局(圖3d)。出口密封壁7有一個與泵殼4內徑對應的外徑，所以空心輪3的齒的齒隙在齒的右端側完全被出口密封壁7密封。因為進口密封壁5的外徑故意選擇為小于空心輪3的齒的齒頂圓直徑，所以為了分解，在拆除頭部構件25后，行星齒輪架2連同行星齒輪1和兩個密封壁5、7這整個部件，可沒有困難地向右從泵殼4拔出。
所表示的螺旋擠壓機的工作方式如下要加工的介質，例如熱塑性塑料熔體，通過蝸桿軸17從左向右朝齒輪泵18方向輸送。從起先沿2條螺紋線的蝸桿軸運動的兩股分流，在輸送末端19通過兩條附加的蝸桿螺紋線造成四股分流。尤其由圖2的展開可清楚看出，蝸桿螺紋線終止在進口6，亦即匯入抽吸腔部分9a。因為蝸桿軸17與行星齒輪架2機械連接，所以行星齒輪架和同樣與之連接的密封壁5、7一起實施相同的旋轉運動。熔體為此無需大的入口壓地通過比較大的進口6進入各抽吸腔部分9a。熔體材料通過隔壁12按所畫的旋轉方向掠入空心輪3的齒的齒隙內。熔體輸送到分別處于相對位置的壓力腔部分10a內在每個行星齒輪1處分成兩個分流進行。其中一個分流在相關行星齒輪1的齒隙內沿密封區(qū)11導引到所屬的壓力腔部分10a內，而第二個質量流則由于行星齒輪1齒的嚙合通過將熔體從空心輪3齒隙擠出造成。以此方式，在泵的進口處尚由四股分流組成的總流，現(xiàn)在分成總共八個分流，所以此行星齒輪泵可有助于改善材料的混合。通過要輸送的材料在行星齒輪架2旋轉時從徑向的隔壁12掠入空心輪3的齒隙內，還導致這種齒輪泵特別適合于基本上自動凈化。
進口密封壁5并因而至少還有部分行星齒輪架2從機體上也可以看作是蝸桿軸17的組成部分，也就是說不必是分開的構件。
圖4表示在圖1至3d中所示的帶有行星齒輪泵的螺旋擠壓機的一種修改。這種螺旋擠壓機的基本結構方式和功能與上面那種螺旋擠壓機相應。但與之不同的是，在圖4中的螺旋擠壓機15的蝸桿軸17與行星齒輪架2和與之連接的進口密封壁5及出口密封壁7一起，如通過在擠壓機縱軸線上加粗表示的雙向箭頭所示，可沿軸向移動?？招妮?的齒寬用b1表示，以及行星齒輪1的齒寬用b2表示。兩個齒寬b1、b2大約同樣大小，所以在一個圖中未表示的蝸桿軸和與之機械連接的行星齒輪架3一起向左移動后的起始位置(左終端位置)下，兩個齒寬b1、b2完全重疊。在圖4中用w表示蝸桿軸17和行星齒輪架2相對于此起始位置發(fā)生的移動距離。因此在圖示的位置(在右終端位置附近)，齒僅僅沿長度b1-w嚙合。因此齒輪泵18的輸送容積減小。與此同時，在密封區(qū)11(圖3b、c)流過的輸送量分流完全保持不受影響。改變的僅僅是通過行星齒輪1嚙合在空心齒輪3齒隙內的齒的排擠引起的質量分流。為了防止由于齒輪泵18行星齒輪架2的軸向移動，在空心齒輪3左側的齒隙區(qū)內在壓力腔10與抽吸腔9之間形成不希望的漏泄，令用d表示的進口密封壁5的厚度比出口密封壁7的厚度大得多。為了獲得密封性，此厚度d必須至少略大于最大移動距離，以便進口密封壁5的圓周盡管有移動仍繼續(xù)密封地貼靠在擠壓機外殼16或延續(xù)到此區(qū)域內的泵殼4光壁狀內側上。若進口密封壁5與此擠壓機外殼16的這種重疊不存在時，則形成從壓力腔10通過空心輪3的那些正好未與行星齒輪2相應的齒處于嚙合狀態(tài)的齒隙回流。但這種回流的效果也可以有意識地造成和加以控制，以便調節(jié)泵的輸送量。就此而言并不一定需要顯著增大進口密封壁5的厚度，以便盡管行星齒輪架3沿軸向移動仍能保持齒輪泵18的工作能力。以此方式可以將齒輪泵18的輸送量減少到甚至比在圖4所示實施形式中可能的要小得多。
圖5表示一種類似的帶齒輪泵18的螺旋擠壓機15的結構，它僅補充一個特征，即沿從左向右進行的輸送方向，在齒輪泵18之后再連接一個銷釘圓柱擠壓區(qū)20，它尤其經(jīng)常使用于加工橡膠混合物。在銷釘圓柱擠壓區(qū)20的外殼內插入銷釘23，如通過雙向箭頭表示的那樣，銷釘可沿徑向相對于擠壓機縱向軸線調整。在這種情況下齒輪泵18保證在銷釘圓柱擠壓區(qū)20的端部仍存在足夠的用于擠壓被加工材料的壓力。
在圖6中按圖5的裝置又擴展了另外兩個區(qū)段。亦即在銷釘圓柱擠壓區(qū)20上沿輸送方向首先連接一個真空除氣區(qū)21，它有真空接頭24和進口側隔堵26以及4線蝸桿軸17，而在擠壓的末端，亦即在此裝置的右端還連接第二臺齒輪泵18，它產生擠壓被加工熔體所需的輸送壓力。在此裝置中借助這兩臺齒輪泵18通過容積的輸送，可以使壅塞長度與擠壓壓力無關，從而可從避免在真空除氣區(qū)21內真空吸除的溢出。
對于空心輪3的制齒(或在相反的泵結構的情況下太陽輪的制齒)和/或行星齒輪1的制齒，可以選擇在圖7中作為行星齒輪1的局部剖面圖舉例和示意表示的那種實施形式。此行星齒輪1有一齒輪基體13，它優(yōu)選地用金屬(例如鋼)制造以及在加工技術上齒的公差可以比較大。各個齒比行星齒輪1所期望的最終形狀小得多以及齒隙則大得多。此最終形狀通過用軟彈性材料14(例如橡膠或熱塑性彈性體)的包殼獲得。由于這種材料良好的變形能力，所以制成的行星齒輪1的形狀準確度不需要如在剛性的材料時所必須的那么高，因為齒幾何尺寸過大可以通過齒嚙合時的變形得到補償。由于對形狀準確度的要求較低，制齒的加工費用可以相應地減少。但另一方面以此方式還可以滿足處于嚙會中的齒在不希望的材料回流方面的密封性。
圖8示意表示另一種有關可使用的齒的方案，仍以圖中局部表示的行星齒輪1為例。此行星齒輪1有交替地不同高度的齒。齒高的差別用Δh表示。在這里每第二個齒有比標準齒高小的齒高。按另一種可選擇的方案，也可以是多個齒連續(xù)有相同的高度，所以齒高沿圓周區(qū)域性改變。也可以使用一些分別有相同的齒高但彼此有不同齒高的行星齒輪1。由此可獲得一種特殊的效果，亦即使處于空心齒輪3齒隙內的材料密實化，材料被一個有較小齒高的齒加壓并由此最多有一部分從齒隙輸送到壓力腔10內。然后通過一個在行星齒輪架進一步旋轉時進入此齒隙內的另一個有標準齒高的齒，可將此密實化的材料輸送到壓力腔內。
按本發(fā)明建議的齒輪泵的結構方式，保證在配備有這種齒輪泵的擠壓機空運轉時，實際上全部熔化材料從擠壓機和與之連接的齒輪泵輸出，因為為了保證材料供入齒輪泵實際上并不需要入口壓。因此在大多數(shù)情況下可以免去在更換要加工的材料時麻煩的凈化工作。此外，由于材料流在每個行星齒輪處分成兩股較小的分流，此齒輪泵對于要加工的材料有比普通的用作熔體泵的按正齒輪傳動裝置的結構方式的齒輪泵好得多的混合效果。在普通的齒輪泵中只產生兩股材料分流并重新聚合。由此保證顯著改善材料混合。通過行星齒輪架與擠壓機蝸桿軸簡單的機械連接，可完全取消齒輪泵單獨的電機驅動裝置。此外，當如上面已說明的那樣齒輪泵沿軸向移動時可以調節(jié)齒輪泵的輸送量。
數(shù)字標記一覽表1 行星齒輪2 行星齒輪架3 空心輪4 泵殼5 進口密封壁6 進口7 出口密封壁8 出口9 抽吸腔9a 抽吸腔部分10 壓力腔10a 壓力腔部分11 密封區(qū)12 隔壁13 齒輪基體14 軟彈性包殼15 螺旋擠壓機16 擠壓機外殼17 蝸桿軸18 齒輪泵19 輸送末端20 銷釘圓柱擠壓區(qū)21 真空除氣區(qū)22 擠壓機出口23 可調整的銷釘24 真空接頭25 頭部構件26 隔堵b1空心齒輪齒寬b2行星齒輪齒寬w 移動距離d 進口密封壁厚度Δh 齒高差
權利要求
1.一種螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，用于高粘度介質，尤其用于塑料熔體和橡膠混合物，該裝置包括一根或多根蝸桿軸(17)以及一臺與一根或多根蝸桿軸機械地傳動連接的齒輪泵(18)，齒輪泵的泵殼(4)是螺旋擠壓機(15)外殼(16)的組成部分或直接與之連接，-包括一個配備有至少一個可旋轉地支承的行星齒輪(1)的行星齒輪架(2)，-包括另外兩個功能件，它們作為太陽輪或空心輪(3)與至少一個的行星齒輪(1)配合作用，-包括一個圍繞行星齒輪架(2)的泵殼(4)，-包括進口密封壁(5)，它與行星齒輪架(2)旋轉固定地連接并有至少一個用于要輸送的介質的進口(6)，-包括出口密封壁(7)，它與行星齒輪架(2)旋轉固定地連接并有至少一個用于要輸送的介質的出口(8)，以及-包括一個抽吸腔(9)和一個壓力腔(10)，它們被泵殼(4)圍繞以及彼此密封，其中，抽吸腔(9)沿輸送方向設在進口密封壁(5)之前，并穿過至少一個的進口(6)在至少一個的抽吸腔部分(9a)內沿至少一個行星齒輪(1)延伸到出口密封壁(7)，以及，壓力腔(10)沿輸送方向設在出口密封壁(7)之后，-其中，總是只有兩個起太陽輪或空心輪(3)作用的功能件之一制有與至少一個的行星齒輪(1)嚙合的齒，以及，另一個功能件有至少一個密封區(qū)(11)，它設計為光壁狀和能滑動地緊密貼靠在至少一個的行星齒輪(1)的部分圓周上和長度上，-其中，有至少一個密封區(qū)(11)的另一個功能件旋轉固定地與行星齒輪架(2)連接，以及-為了將至少一個的抽吸腔部分(9)與至少一個的壓力腔部分(10a)隔開，沿周向與至少一個的行星齒輪(1)錯開地設至少一個從進口密封壁(5)一直延伸到出口密封壁(7)和隔壁(12)，隔壁(12)與具有至少一個光壁狀密封區(qū)(11)的另一個功能件旋轉固定和密封地連接，以及沿徑向一直延伸到制有齒的那個功能件的齒的齒頂圓上。
2.按照權利要求1所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為壓力腔(10)通過至少一個的出口(8)在至少一個的壓力腔部分(10a)內沿至少一個的行星齒輪(1)延伸到進口密封壁(5)。
3.按照權利要求1所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為至少一個的隔壁(12)總是沿至少一個的行星齒輪(1)全部軸向長度大面積緊密地沿行星齒輪(1)的圓周貼靠在行星齒輪的齒上。
4.按照權利要求1至3之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為總是設至少兩個，尤其總是設至少四個行星齒輪(1)、隔壁(12)、進口(6)和出口(8)。
5.按照權利要求1至4之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為至少一個的行星齒輪(1)和制齒的功能件的齒設計為斜齒。
6.按照權利要求5所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為至少一個的隔壁(12)與斜齒相應沿軸向螺旋狀延伸。
7.按照權利要求1至6之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為至少一個的隔壁(12)與有至少一個密封區(qū)(11)的功能件設計成一體。
8.按照權利要求1至7之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為空心輪(3)制有齒以及與太陽輪相應的功能件設有至少一個密封區(qū)(11)。
9.按照權利要求8所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為行星齒輪架(2)與相應于太陽輪的功能件設計為一體。
10.按照權利要求8或9所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為進口密封壁(5)或出口密封壁(7)與行星齒輪架(2)設計為一體。
11.按照權利要求8至10之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為空心輪(3)與泵殼(4)圍繞空心輪(3)的部分設計為一體。
12.按照權利要求8至11之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為進口密封壁(5)的外徑不同于尤其小于出口密封壁(7)的外徑。
13.按照權利要求8至12之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為為了能改變齒輪泵(18)的輸送容積，行星齒輪架(2)與相應于太陽輪的功能件以及進口密封壁(5)和出口密封壁(7)一起，可沿軸向相對于空心輪(3)移動一個移動距離w地裝在泵殼(4)內部。
14.按照權利要求13所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為進口密封壁(5)的厚度d(沿移動方向看)大于最大的移動距離w。
15.按照權利要求1至14之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為至少一個的行星齒輪(1)和/或具有與此至少一個的行星齒輪(1)嚙合的齒的功能件，至少在其齒的表面附近的區(qū)域內設計為軟彈性的。
16.按照權利要求15所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為齒總是由一個在加工技術上大公差的金屬的齒輪基體(13)在制齒的區(qū)域內與一個彈性的包殼(14)，尤其橡膠或熱塑性彈性體的包殼構成。
17.按照權利要求1至16之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為空心齒輪(3)或至少一個行星齒輪(1)的齒交替或部分設計為有不同高度的齒，或在有多個行星齒輪(1)的情況下，這些行星齒輪(1)中至少一個的齒有與其他行星齒輪不同的齒高。
18.按照權利要求1至17之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為在一根或多根蝸桿軸(17)的輸送末端(19)的螺紋線數(shù)，總是和與之相連的齒輪泵(18)的行星齒輪(1)數(shù)量相等。
19.按照權利要求18所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為蝸桿軸(17)位于輸送末端(19)前的部分的螺紋線數(shù)，總是在輸送末端(19)處的螺紋線數(shù)的一半這么多。
20.按照權利要求1至19之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為齒輪泵(18)中的制齒設計為斜齒，以及，就螺旋擠壓機(15)輸送方向而言，制齒總是與蝸桿軸(17)的螺旋線斜度相反。
21.按照權利要求1至20之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為蝸桿軸(17)總是設置為能與行星齒輪架(2)和相應于空心齒輪的功能件以及進口與出口密封壁(5、7)一起軸向移動。
22.按照權利要求1至21之一所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為沿輸送方向在齒輪泵(18)之后設銷釘圓柱擠壓區(qū)(20)。
23.按照權利要求22所述的螺旋擠壓機-齒輪泵裝置，其特征為在一根蝸桿軸(17)上沿軸向前后設兩臺齒輪泵(18)，其中，沿輸送方向的第二臺齒輪泵(18)直接設在真空除氣區(qū)(21)后面，真空除氣區(qū)與銷釘圓柱擠壓區(qū)(20)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺旋擠壓機(15)－齒輪泵(18)裝置，用于高粘度介質，尤其用于塑料熔體和橡膠混合物，該裝置包括一根或多根蝸桿軸(17)以及一臺與一根或多根蝸桿軸(17)機械地傳動連接的齒輪泵(18)，齒輪泵的泵殼(4)是螺旋擠壓機外殼(16)的組成部分或直接與之連接。
文檔編號B29C47/38GK1449328SQ01814768
公開日2003年10月15日 申請日期2001年9月28日 優(yōu)先權日2000年9月28日
發(fā)明者萊因哈德·厄普胡斯 申請人:貝斯托夫有限公司