Beim Spinnen von synthetischen Fäden wird eine Polymerschmelze durch eine Spinnpumpe zu einer Spinndüse gefördert und extrudiert. Eine derartige Spinnpumpe ist beispielsweise aus der EP 0636190 bekannt. Die Polymerschmelze wird dabei mittels Fördermittel aus einem Einlaßkanal zu einem oder mehreren Auslaßkanälen geführt. Die Fördermittel werden durch einen außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Antrieb angetrieben. Zur Übertragung ist eine Antriebswelle vorgesehen, die in einer Lagerbohrung des Pumpengehäuses gelagert ist und ein außenliegendes Ende zum Ankoppeln des Antriebes besitzt. Hierbei ist es erforderlich, dal3 der zwischen der Antriebswelle und dem Pumpengehäuse gebildete Spalt abgedichtet wird, wobei zu beachten ist, daß die Polymerschmelze eine Temperatur von über 200 ° C aufweist. Um eine gleichmäßige Temperatur sowie Viskosität der Schmelze zu gewährleisten, wird daher das Pumpengehäuse beheizt. Derartig hohe Anforderungen können mit herkömmlichen Dichtungen nicht erfiillt werden.

Bei der aus der EP 01890670 bekannten Pumpe wird vorgeschlagen, die Abdichtung über ein Fördergewinde zu realisieren. Hierzu ist in einem Abschnitt der Antriebswelle eine spiralförmige Gewindenut eingebracht. Der Gewindeabschnitt der Antriebswelle wird durch eine, an dem Pumpengehäuse angeflanschte Buchse geführt. Bei dieser Abdichtung wird durch Rotation der Antriebswelle eine Förderwirkung in dem Dichtspalt erzeugt, die die Polymerschmelze in den Pumpeninnenraum zurückführt. Aufgrund der geringen Antriebsdrehzahlen im Bereich bis max. 100 U/min. ist bei den Spinnpumpen nur eine sehr geringe Umfangsgeschwindigkeit an der Antriebswelle zu erreichen, die eine geringe Förderwirkung erzeugen, so daß keine ausreichende Abdichtung des Spaltes erreicht wird.

In der EP 0602357 ist eine Pumpe beschrieben, bei welcher das Fördergewinde in einer Buchse eingebracht ist, durch welche die Antriebswelle geführt wird. Die Buchse ist in einem Gehäusedeckel eingelassen. Auch hierbei ist die Dichtwirkung abhängig von der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswelle.

Insofern ist diese Dichtung für geringe Drehzahlen ungeeignet. Zur Temperierung der Buchse ist in dem Gehäusedeckel ein Kanalsystem eingebracht, welches von einem Kühlmedium durchströmt wird. Diese Anordnung besitzt jedoch den Nachteil einer zusätzlichen Temperiereinrichtung innerhalb des Pumpengehäuses sowie einen dadurch bedingten hohen Kühlmittelverbrauch.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spinnpumpe zur Förderung einer flüssigen Polymerschmelze der eingangs genannten Art mit einer Wellendichtung auszuführen, die innerhalb des Betriebsbereiches gleichmäßig wirkt und insbesondere unabhängig von der Antriebsdrehzahl ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Dichtsystem zu schaffen, welches keine Kühlung durch separat zugeführtes Kühlmedium erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spinnpumpe mit dem Merkmal nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich durch einen Selbstdichtungseffekt aus. Hierbei wird das geförderte Medium als Dichtmaterial in dem Dichtspalt eingesetzt. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die Polymerschmelze mit sinkender Temperatur zähflüssiger wird und ab einer bestimmten Temperatur sich sogar verfestigt. Somit kann durch eine Temperierung der Polymerschmelze im Dichtspalt die Fließeigenschaft der Polymerschmelze in dem Dichtspalt beeinflußt werden und den Dichtigkeitsanforderungen angepaßt werden. Zur Temperierung der Polymerschmelze in dem Dichtspalt wird die Antriebswelle durch einen Kühlschaft eines Kühlkörpers geführt. Der Kühlkörper ist hierzu mit dem

Kühlschaft in Achsverlängerung der Lagerbohrung druckdicht mit dem Pumpengehäuse verbunden. Zwischen der Antriebswelle und dem Kühlschaft ist ein enger Spalt ausgebildet. Zur Temperierung der Polymerschmelze wird die äußere Oberfläche des Kühlschaftes durch ein Kühlmedium, vorzugsweise einer Kühlluft, gekühlt. Damit erstarrt oder verdickt die Polymerschmelze, zumindest in einem Teilabschnitt des Spaltes, und führt zu einer Abdichtung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Temperierung der Polymerschmelze außerhalb des beheizten Pumpengehäuses erfolgt. Insoweit ist keine wesentliche Beeinflussung der Temperierung der Schmelze innerhalb des Pumpengehäuses gegeben. Zudem führt das verfestigte oder hochviskose Polymer zu keinen wesentlichen Reibverlusten der Antriebswelle.

Es hat sich gezeigt, daß im Verhältnis zum Durchmesser der Antriebswelle bereits bei einer Länge des Kühlschaftes von mindestens dem 1,0-fachen des Durchmessers der Antriebswelle eine ausreichende Verfestigung zur Abdichtung des Spaltes erreichbar ist. Vorzugsweise wird der Kühlschaft mit einer Mindestlänge von dem 1,5-fachen des Durchmessers der Antriebswelle ausgeführt.

Durch die besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird die Kühlwirkung des Kühlschaftes wesentlich gesteigert. Dabei können die Kühlrippen in axialer Richtung oder in radialer Richtung ausgerichtet an dem Kühlschaft wärmeübertragend angebracht sein.

Bei vertikal angeordneten Antriebswellen ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 besonders vorteilhaft, um evtl. am Kühlschaftende austretende Polymerstücke aufzufangen. Hierzu weist die radialumlaufende Kühlrippe an ihrem Rand einen Kragen auf, so daß eine sichere Aufnahme der aus dem Dichtspalt austretenden Polymerteile gewährleistet ist. Grundsätzlich ist diese Ausführung auch bei horizontaler Anordnung der Antriebswelle ausführbar.

Zur Beeinflussung der von dem Kühlschaft abgeführten Wärmemenge sind bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kühlrippen am Umfang des Kühlschaftes verstellbar ausgebildet. Damit lassen sich die Teilbereiche in axialer Richtung des Kühlschaftes unterschiedlich kühlen.

Die besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine weitere Intensivierung der Kühlung. Dabei ist zumindest eine Kühlrippe am Umfang der Antriebswelle außerhalb des Kühlschaftes angeordnet und läuft mit der Drehzahl der Antriebswelle um, so daß eine Luftverwirbelung erzeugt wird. Diese Luftverwirbelungen führen zu einem intensiven Wärmeaustauch an der Oberfläche des Kühlschaftes, so daß die Wärme im Dichtspalt zwischen der Antriebswelle und dem Kühlschaft schnell abgeführt werden kann.

Um die Dichtwirkung zu unterstützen, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein Fördergewinde vorgesehen, das bei Drehung der Antriebswelle die Polymerschmelze ins Pumpeninnere zurückfordert.

Das Fördergewinde ist hierbei zumindest in einem Teilabschnitt in dem Kühlschaft oder auf der Antriebswelle eingebracht. Der Teilabschnitt ist hierbei bevorzugt in den Bereich gelegt, in welchem noch keine wesentliche Verfestigung des Polymers vorliegt, so daß nur flüssiges Polymer ins Pumpeninnere zurückgeführt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, über die gesamte Kühlschaftlänge ein Fördergewinde anzuordnen.

Die besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 zeichnet sich durch einen reduzierten Druck aus, der im Dichtspalt zwischen der Antriebswelle und dem Kühlschaft wirkt. Dabei wird der Dichtspalt vor oder am Anfang des Kühlschaftes durch eine Verbindung beispielsweise einem Entlastungskanal mit dem Einlaßkanal verbunden.

Die Fördermittel der Spinnpumpe können als Kolben, Schaufel, Flügel oder ähnliche Teile ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Fördermittel als Zahnräder. Derartige Pumpen zeichnen sich insbesondere durch einen gleichmäßigen Volumenstrom aus.

Um neben der Förderung, die Polymerschmelze auf mehrere Auslaßkanäle gleichmäßig zu verteilen, ist die Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 besonders von Vorteil.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Nachfolgend sind einige Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Es stellen dar : Figur 1 : Schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Spinnpumpe.

Figur 2 und 3 : Schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinn pumpe.

Figur 4 : schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spinnpumpe im Teilschnitt.

In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnpumpe dargestellt. Die Spinnpumpe besteht aus einem mehrteiligen Pumpengehäuse 1, das zusammengefügt ist. In dem Pumpengehäuse 1 sind Fördermittel (hier nicht dargestellt) eingebettet. Die Fördermittel sind mit einem Einlaßkanal 6 und einem Auslaßkanal 7 verbunden. Dabei wird durch Bewegung der Fördermittel eine über den Einlaßkanal 6 zugeführte Polymerschmelze unter Druck in den Auslaßkanal 7 gefördert. Die Fördermittel können dabei als

Zahnräder, Kolben, Flügel oder andere bekannte Mittel ausgeführt sein. Zur Bewegung der Fördermittel dient eine Antriebswelle 3. Die Antriebswelle 3 besitzt ein außenliegendes Antriebsende, daß über eine Kupplungsnut 8 mit einem hier nicht dargestellten Antrieb gekuppelt werden kann. In dem Pumpengehäuse 1 ist die Antriebswelle in der Lagerbohrung 5 gelagert. Außerhalb des Pumpengehäuses 1 durchdringt die Antriebswelle 3 einen Kühlkörper 4. Hierzu besitzt der Kühlkörper 4 einen Kühlschaft 10, der die Antriebswelle 3 außerhalb des Pumpengehäuses 1 mit einem engen Spalt 9 umgibt. Der Kühlkörper 4 ist über einen Flansch 12 mit dem Pumpengehäuse 1 fest verbunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung. Der Kühlkörper 4 weist mehrere Kühlrippen 11.1, 11.2,11.3 und 11.4 auf, die am Umfang des Kühlschaftes 10 wärmeübertragend angebracht sind. Die Kühlrippen 11 sind radial umlaufend an dem Kühlschaft 10 ausgebildet. Die Kühlrippen 11.1 und 11.2 sind fest an dem Kühlschaft 10 angebracht. Die Kühlrippen 11.3 und 11.4 sind dagegen axial verschiebbar an dem Kühlschaft 10 angebracht, so daß eine zonenmäßige Aufteilung des Kühlschaftes zur Steuerung der Kühlung möglich ist.

Die Ausbildung und Anordnung der Kühlrippen 11 an dem Kühlschaft bei der in Fig. 1 gezeigten Spinnpumpe ist beispielhaft. So ist es möglich, daß alle Kühlrippen fest an dem Kühlschaft angebracht sind. Ebenso können die zum Ende des Kühlschaftes auf der Austrittsseite der Antriebswelle 3 vorgesehenen Kühlrippen 11.1 und 11.2 verschiebbar und die Kühlrippen 11.3 und 11.4 befestigt sein. Es ist jedoch auch möglich, daß alle Kühlrippen an dem Kühlschaft verstellbar ausgebildet sind.

Bei der in Figur 1 dargestellten Spinnpumpe ist die Antriebswelle 3 mit den Fördermitteln und somit über Spalte mit dem Förderraum der Pumpe verbunden.

Im Betrieb wird die Polymerschmelze, die der Spinnpumpe über dem Einlaßkanal 6 zugeführt wird, unter Druck zu einer oder mehreren Spinndüsen gefördert. Der Betriebsdruck liegt vorzugsweise im Bereich von 50-500bar. Aufgrund der hohen Drücke gelangt flüssige Polymerschmelze in den zwischen der

Antriebswelle 3 und der Lagerbohrung 5 gebildeten Lagerspalte. Die Polymerschmelze gelangt bis zum Ende der Lagerbohrung 5 und tritt in den Spalt 9 zwischen dem Kühlschaft 10 und der Antriebswelle 3. Der Kühlkörper 4 ist über den Flansch 12 derart mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden, daß keine Schmelze in die Trennfuge zwischen dem Flansch 5 und dem Pumpengehäuse 1 eintreten kann.

Die Polymerschmelze weist am Ende der Lagerbohrung annähernd Betriebstemperatur auf, da das Pumpengehäuse 1 zur gleichmäßigen Schmelzeführung temperiert ist. Bei Eintritt der Polymerschmelze in den Spalt 9 tritt nun eine Kühlung ein, so daß mit fortschreitender Bewegung sich die Viskosität bis zum Erstarren der Schmelze ändert. Die erstarrte bzw. hochviskose Schmelze führt zum Ende des Kühlschaftes 10 in dem Dichtspalt 9 zu einem Dichtstopfen, der einen Schmelzeaustritt am Ende des Kühlschaftes 10 verhindert bzw. minimiert. Die Oberfläche des Kühlschaftes 10 sowie die Oberfläche der Kühlrippen 11 sind von der Umgebungsluft umgeben und führen so die Wärme durch Konvektion ab. Zur Steigerung der Kühlwirkung lassen sich die Oberfläche des Kühlschaftes 10 und die Kühlrippen 11 auch durch ein aktives Anströmen mit einem Kühlmedium, beispielsweise durch geblasene Luft, steigern.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Spinnpumpe besitzt auch den besonderen Vorteil, daß der Kühlkörper 4 eine Wärmeisolierung des Pumpengehäuses 1 nicht beeinflußt. So ist es möglich, das Pumpengehäuse beispielsweise in einen Heizkasten derart einzusetzen, daß der Kühlkörper und die Antriebswelle außerhalb des Heizkastens verbleiben.

In Figur 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnpumpe dargestellt. Figur 2 zeigt hierbei schematisch eine Schnittdarstellung der Spinnpumpe und Figur 3 schematisch eine Draufsicht der Spinnpumpe. Die nachfolgende Beschreibung gilt somit für Figur 2 und 3. Dabei wurden Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen.

Die Spinnpumpe ist in diesem Fall als Verteilerpumpe ausgeführt. Die Fördermittel 2 der Verteilerpumpe sind jeweils als ein Zahnradsatz ausgeführt. Hierzu ist ein Sonnenrad 13 mit der Antriebswelle 3 verbunden. Das Sonnenrad 13 kämmt mit 3 Planetenrädem 14,15, und 16. Die Planetenräder 14,15, und 16 sind auf dem Umfang jeweils mit 120° versetzt zueinander angeordnet. Die Planetenräder 14,15 und 16 sind frei drehbar auf den Zapfen 17,18 und 19 gelagert. Es ergeben sich hierdurch 3 Zahnradpaarungen mit jeweils dem Sonnenrad 13 und einem der Planetenräder 14,15 und 16. Jede dieser Zahnradpaarungen bildet eine Teilpumpe.

Bei der in Figur 2 gezeigten Spinnpumpe handelt es sich somit um eine 6-fach Pumpe. Durch die gemeinsame Antriebswelle 3 wird nämlich noch ein zweiter Satz von Zahnrädern, ebenfalls bestehend aus Sonnenrad sowie den Planetenrädern, angetrieben. Der Klarheit wegen sei bemerkt, daß entsprechende Rader der beiden Zahnradsätze gleichachsig gelagert sind. Zur Aufnahme der Zahnradsätze ist das Pumpengehäuse der Spinnpumpe durch mehrere zusammengefügte Platten gebildet. Hierbei werden die beiden Zahnradsätze durch die Gehäuseplatten 20 und 21 geführt. Die Gehäuseplatten 20 und 21 weisen Ausschneidungen auf, in denen jeweils das Sonnenrad und die Planetenräder liegen. Die beiden Radsätze sind durch die Zwischenplatte 22 voneinander getrennt. Die Zahnradsätze werden an ihren jeweils anderen Stirnsätzen durch die Deckplatten 23 und 24 verschlossen.

Die Antriebswelle 3 ist in der Deckplatte 24 und in der Deckplatte 23 gelagert.

Die Deckplatte 23 wird dabei von einer Lagerbohrung 5 durchdrungen, so daß die Antriebswelle 3 ein außenliegendes Antriebsende aufweist. Das Antriebsende weist eine Kupplungsnut 8 zum Ankuppeln eines Antriebes auf. Auf der Antriebsseite der Spinnpumpe ist an der Deckplatte 23 ein Kühlkörper 4 angeflanscht. Der Kühlkörper 4 weist einen Kühlschaft 10 auf, der von der Antriebswelle 3 durchdrungen wird. Zur Befestigung des Kühlkörpers 4 an die

Deckplatte 23 dient ein Flansch 12. Zwischen der Antriebswelle 3 und dem Kühlschaft 10 ist ein Spalt 9 gebildet. Der Spalt 9 ist auf der Pumpenseite des Kühlkörpers 4 durch eine in dem Kühlschaft innen eingebrachtes Fördergewinde 25 erweitert. Das Fördergewinde 25 weist hierzu eine spiralenförmig umlaufende Nut auf.

Am freien Ende des Kühlschaftes 10 ist eine Kühlrippe am Umfang des Kühlschafts angebracht. Die Kühlrippe 11 umschließt kranzförmig den Umfang des Kühlschaftes 10. Am freien Ende der Kühlrippe 11 ist ein zur Antriebsseite hinausragender Kragen 28 umlaufend mit der Kühlrippe 11 verbunden. Damit übernimmt die Kühlrippe 11 gleichzeitig die Funktion eines Auffangbehälters, welcher-wie in Figur 2 für einen vertikalen Antrieb dargestellt-austretende Schmelzpartikel aufnimmt.

Die Lagerbohrung 5 in der Deckplatte 23 ist auf der Antriebsseite der Deckplatte 23 um eine Ringkammer 26 erweitert. Die Ringkammer 26 ist über einen Entlastungskanal 27 mit dem Pumpeneinlaß verbunden.

Der Antriebsseite der Spinnpumpe gegenüberliegend sind in der Deckplatte 24 eine zentrale Einlaßkammer 29 eingebracht. Von der Einlaßkammer 29 führen mehrere Einlaßkanäle 6 zu den jeweiligen Zahnradpaarungen. Jedes Zahnradpaar ist jeweils mit einem in der Deckplatte 24 eingebrachten Auslaßkanal 7 verbunden.

Bei der in Figur 2 und 3 dargestellten Spinnpumpe erfolgt die Abdichtung zwischen der Antriebswelle 3 und dem Kühlkörper 4 durch Verfestigen der in den Spalt eingedrungenen Polymerschmelze. Die Funktion wurde bereits zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschrieben, so daß an dieser Stelle auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen wird. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Spinnpumpe nach Figur 1 weist die Spinnpumpe nach Figur 2 in dem Kühlschaft 10 ein Fördergewinde 25 auf. Das Fördergewinde wird

durch eine spiralförmig verlaufende Nut im Innern des Kühlschaftes 10 gebildet.

Dabei ist die Steigung des Fördergewindes derart ausgebildet, daß bei Drehung der Antriebswelle 3 die in dem Spalt 9 eingedrungene Schmelze zum Pumpeninneren zurückgefordert wird. Das Fördergewinde 25 ist hierbei nur über einen Teilabschnitt des Kühlschaftes 10 eingebracht. Am freien Ende des Kühlschaftes 10, an dem die erstarrte oder hochviskose Polymerschmelze als Dichtstopfen ausgebildet ist, findet keine Rückförderung statt. Die in dem Dichtspalt 9 eingedrungene flüssige Polymerschmelze wird somit teilweise bis zur Lagerbohrung zurückgeführt. In der Trennfuge zwischen dem Flansch 12 und der Deckplatte 23 ist die Lagerbohrung 5 durch eine Ringkammer 26 erweitert. Die Ringkammer 26 nimmt die zurückgeführte Polymerschmelze auf und leitet die Schmelze über den Entlastungskanal 27 zum Pumpeneinlaß. Durch diese Ausbildung herrscht in dem Spalt 9 ein verringerter Druck, was im Zusammenspiel mit dem Fördergewinde zu einer wesentlichen Unterstützung der Dichtwirkung des Kühlkörpers führt.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Antriebsseite der Spinnpumpe im Teilschnitt in Fig. 4 dargestellt ist und mit einer Spinnpumpe aus Fig. 1 oder aus Fig. 2 kombiniert werden kann.

Der Kühlkörper 4 ist zu dem in Fig. 2 dargestellten Kühlkörper identisch aufgebaut. Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig. 2 Bezug genommen. Der Kühlkörper 4 besitzt hierbei jedoch keine Kühlrippen am Umfang des Kühlschaftes 10. Am Ende des Kühlschaftes 10 ist eine Kühlrippe 30 am Umfang der Antriebswelle 3 außerhalb des Kühlschaftes 10 angeordnet. Die Kühlrippe 30 ist fest mit der Antriebswelle 3 verbunden, so daß die Kühlrippe 30 mit der Drehzahl der Antriebswelle 3 umläuft. Die Kühlrippe 30 ist vorzugsweise segmentförmig ausgebildet, um bei Drehung der Antriebswelle 3 eine Luftverwirbelung bzw. eine Luftströmung zu erzeugen. Die Luftströmung führt zum verbesserten Wärmeaustausch zwischen dem Kühlkörper 4, insbesondere dem Kühlschaft 10 und der Umgebungsluft. Die Kühlrippe 30 läßt sich

beispielsweise auch als ein Lüfterrad oder als ein Schaufelrad ausbilden. Damit können gezielte Luftströmungen in Richtung des Kühlkörpers erzeugt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Ausbildung des Kühlkörpers sowie die Anbindung an das Pumpengehäuse beispielhaft. Es ist hierbei auch möglich, daß das Pumpengehäuse und der Kühlkörper aus einem Teil gefertigt sind. Ebenso läßt sich der Kühlkörper mit oder ohne Kühlrippen ausbilden. Die Kühlrippen können segmentförmig oder auch in axialer Richtung ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste Pumpengehäuse 2 Fördermittel 3 Antriebswelle 4 Kühlkörper 5 Lagerbohrung 6 Einlal3kanal 7Auslaßkanal 8 Kupplungsnut 9 Spalt 10 Kiihlschaft 11 Kiihlrippe 12 Flansch 13 Sonnenrad 14 Planetenrad 15 Planetenrad 16 Planetenrad 17 Zapfen 18 Zapfen 19 Zapfen 20 Gehäuseplatte 21 Gehauseplatte 22 Zwischenplatte 23 Deckplatte 24 Deckplatte 25 Fördergewinde 26 Ringkammer 27 Entlastungskanal 28 Kragen 29Einlaßkammer 30Kühlrippe