[发明专利]用于粘性介质的齿轮泵

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮计量泵，特别是涉及一种用于将预定量的复合弹性材料从挤出器的出口移动到成形模中的齿轮计量泵。

背景技术

齿轮泵在塑料和纤维产业中是公知的并广泛应用。齿轮泵通常通过在具有输入进料口和输出排料口的紧合壳体内封装一组两个啮合齿轮而制成。输入流体材料填充齿轮齿间的空间，当齿轮转动时，由于壳体与齿轮齿之间的紧公差，流体材料的体积元(volume element)滞留在相邻齿轮齿的侧面之间。该体积元通过相对齿的啮合被正向传输到壳体的排料口。这样，传统的齿轮泵被认为是正排量装置。

传统的齿轮泵通常通过所提供服务而分类，例如计量、增压、流量输送，等等，也可通过所处理材料而分类，例如聚合物、低粘度液体、非粘滞性液体，等等。计量泵和压力泵是具有极小的内间隙的精密机器。聚合物计量泵主要被设计用于合成纤维挤出。输送泵常具有较大的间隙以实现高RPM时的低摩擦，并允许流体在出口端口被堵塞时滑回或渗回到进料口。这些传统的齿轮泵可包括循环安全阀，以防止压力过度累积。

大多数传统的齿轮泵通过被泵送或被输送通过其中的流体进行润滑。正向压迫聚合物流体通过轴承的需要已通过目前在齿轮计量泵产业中存在的多种不同设计得以实现。一些这种传统的计量泵所具有的齿轮直径是轴直径的两倍或更大，使得通过齿轮端面对壳体侧壁的扭曲作用而形成泵送作用，从而提供在聚合物产业中被称为“领带”效应的效应。润滑物流动更多地依赖于间隙、泵速度和聚合物流变学，而不是依赖于压力，因而是自稳定的。

传统的泵常常在组装后具有稍稍不足的间隙，因而初始侧壁的磨损是快速。不过，在齿轮面处的间隙增大使得泵送更多润滑剂，因而磨损速率减小。即使如此，传统的计量泵常常每隔几周就被拆卸进行清洁和维护。大多数传统的输送泵更多地依赖于内部压力将润滑聚合物压入轴承中。

早期的齿轮泵允许小的润滑剂流通过轴承并漏到泵外。这不仅是不希望的，而且，随着在干燥或凝结时能轧住泵轴的危险的纤维纺纱溶剂和流体的出现而变得不可接受。于是，开发出完全的轴密封，并且泵在内部开有端口以使轴承润滑剂返回到进给流中。

被设计用于聚合物的传统的齿轮泵，特别是齿轮计量泵，难以拆卸以进行清洁和维护，这是因为各部件必须被设计用于高强度以及极紧密配合且常常通过由其输送的稠厚的聚合物保持在一起。对这些传统聚合物齿轮计量泵的维护常常需要各种扳手、槌棒、撬棒、齿轮拆卸器和手扳压机。很常见的是，单独的或备用泵需要进行维护以恢复生产，而同时另一齿轮泵从生产线上被取下进行维护。

在挤出将在此后被组装到轮胎中的构形时所遇到的特有问题是，必须使用多种不同的弹性复合物。为了避免一种复合物与另一种复合物之间的污染，挤出管线可能每天被清洁二十次或更多次。一个传统的泵包括很粘且略具弹性的高分子量弹性聚合物复合物，由此形成极大的挤出压力和应力。这样的复合物将包含固体增强颗粒，例如碳和/或二氧化硅，这使其具有摩擦性并增大其粘度。所述复合物也可包含固化剂，其使得所述复合物热固(硬化)并焦化敏感。在剪切停止时，所述复合物可进一步呈现出固体的性能。这些性能使这样的复合物难以用于齿轮计量泵。

作为润滑剂穿过齿轮计量泵的这种复合弹性材料的循环不令人满意，这是由于前述的性能所致，特别是由于存在所述复合物硬化并阻塞用于使润滑剂流传输返回主进给流通过的通道和端口的风险所致。同样，在开始时润滑是不确定的，特别是当挤出头是空的或初始润滑剂的量不足以正常润滑轴承时。

齿轮计量泵、特别是用于计量复合弹性材料的齿轮计量泵中的另一问题在于，对于啮合齿轮的动力驱动轴使用刚性密封，当复合弹性材料从齿轮泵壳体引出时，产生相当严重的热量问题。产生的这种热量在挤出大多数纤维和膜时不成问题，不过在所述材料是这种复合弹性材料时是严重的问题。控制复合物的温度至关重要，从而确保其处于足够高的温度下以挤出通过相邻模具，而又不会温度过高而导致局部硬化。已发现，轴密封可提供差不多50％的热量，这些热量被加到由泵的啮合齿轮计量的复合物中，因而加剧了热量控制问题。此外，转子可被水冷以实现更好的复合物温度控制。

发明内容