(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨性のポリマ溶融物の押出し用途において、溶融物に含まれた研磨性粒子による歯面摩耗を改良した歯車ポンプ装置を提供する。【解決手段】駆動ユニット７と個々の軸２，３との間の偏心を補償するためのカップリングユニット２２が、各歯車１１，１２と駆動ユニット７との間に配置されており、歯車の中心と個々の駆動ユニットの中心との間に、ロータリエンコーダ及びセンサユニット２４，２５を配置する。【選択図】図２
2011001955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車ポンプ（１）を有する装置であって、ポンプハウジング（１０）と、該ポンプハウジング（１０）に収容された２つの噛み合った歯車（１１，１２）と、該歯車（１１，１２）に操作的に結合されておりかつポンプハウジング（１０）を貫通して延びた２つの軸（２，３）とが設けられており、該２つの軸（２，３）が個々の駆動ユニット（７，８）に操作的に結合されている形式のものにおいて、駆動ユニット（７，８）と個々の軸（２，３）との間の偏心を補償するためのカップリングユニット（２２）が、各歯車（１１，１２）と駆動ユニット（７，８）との間に配置されており、歯車の中心と個々の駆動ユニットの中心との間に、ロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）が配置されていることを特徴とする、歯車ポンプ（１）を有する装置。
【請求項２】
前記ロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）が、歯車の中心と駆動ユニットの中心との間の中心に、歯車の中心と駆動ユニットの中心との間の距離の多くとも１０％の両側におけるずれを加えたものによって規定された軸方向領域に配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）が、歯車の個々の中心と駆動ユニットの個々の中心との間の中間にそれぞれ配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）が、歯車（１１，１２）の外側半径よりも大きい、好適には歯車（１１，１２）の外側半径の少なくとも２倍の大きさの、個々の軸（２，３）の回転軸線（１３，１４）までの半径方向距離を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記ロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）が、光学的又は磁気的なロータリエンコーダ及びセンサユニットである、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記ロータリエンコーダ及びセンサユニットが、対応するロータリエンコーダ及びセンサユニット（２４，２５）を通っておりかつ軸（２，３）から垂直に延びている結合ラインが、吸込み側において２つの回転軸線（１３，１４）の間の中央に延びている平面と共に、３５゜〜５５゜、好適には４０゜〜５０゜、好適には４５゜の範囲の角度を形成するように、配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
各駆動ユニット（７，８）が、ロータ（１８）及びステータ（１７）を有しており、ロータ（１８）がステータ（１７）に対して軸方向に可動である、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記駆動ユニット（７，８）が、歯車ポンプ（１）から遠い方の側において、駆動ユニット（７，８）のロータ（１８）を半径方向で支持するディファレンシャル軸受ユニット（２３）を有している、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記駆動ユニット（７，８）のロータ（１８）が、カップリングユニット（２２）を介して歯車ポンプ（１）の個々の軸（２，３）に結合されており、これにより、歯車側においてロータ（１８）を支持している、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記カップリングユニット（２２）が、メンブレンカップリングである、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
ポンプハウジング（１０）と、個々の駆動ユニット（７，８）のステータ（１７）との間にフランジ（１５）が配置されており、該フランジ（１５）が穴を有しており、該穴を、温度を調整するために冷却剤が循環するようになっている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動ユニット（７，８）が、歯車ポンプ（１）から遠い方の側から、歯車ポンプ（１）の個々の軸（２，３）に結合可能である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記駆動ユニット（７，８）と、歯車ポンプ（１）の個々の軸（２，３）との間の結合が、円錐多角形結合である、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記駆動ユニット（７，８）が、トルクモータタイプである、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
一方の駆動ユニット（７，８）と、歯車ポンプ（１）と、他方の駆動ユニット（８，７）とがそれぞれ、温度が所定の値に調整可能な温度ゾーンに収容されており、好適には、隣接し合う温度ゾーンの間には絶縁領域が設けられている、請求項１から１４記載の装置。
【請求項１６】
一方の歯車（１１，１２）の現在位置が他方の歯車（１２，１１）の現在位置に関して決定可能であり、一方の歯車（１１，１２）の現在位置が、指定された所定の作動条件に従って他方の歯車（１２，１１）の現在位置に関して継続して調整可能である、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車ポンプは、軸に取り付けられた２つの噛み合う歯車から成り、概して一方の軸が駆動ユニットに結合されている。駆動ユニットによって駆動されない軸は、駆動される軸から歯面を介したトルクの伝達によって駆動される。
【０００３】
トルクの伝達による過剰な接触圧により、歯面において摩耗の問題がしばしば生じる。すなわち、差圧によって生ぜしめられる圧力荷重が、駆動される軸から歯面を介して被動軸に伝達される必要がある一方、他方では摩擦が克服される必要があるからである。特に大きな重合設備におけるポリマの製造において又は極めて高い背圧及び高い温度における大きなスループットを備えたプラスチックの配合において、すなわち全体的な高いトルクにおいて、アブレーション又は摩耗（ピッチング、微細溶接、アブレーション）によって歯面における損傷が生じる恐れがある。
【０００４】
これらの損傷を回避するために、２つの軸駆動装置が既に使用されており、そのために、推進は１つの駆動ユニット（モータ）によって行われ、次いで、力が機械的な伝達ボックスによって２つの歯車ポンプ軸に分配される。
【０００５】
さらに、スイス特許第６５９２９０号明細書から歯車ポンプが公知であり、この歯車ポンプにおいて２つの軸はそれぞれの駆動ユニットによって駆動される。２つの歯車のそれぞれは、関連する駆動ユニットから所要の駆動力を引き出す。２つの歯車の間では、比較的小さなパワーの差しか伝達されない。
【０００６】
欧州特許第０８８６０６８号明細書から歯車ポンプが公知であり、この歯車ポンプにおいてもやはり２つの駆動ユニットが軸を個々に駆動するために設けられており、噛み合った歯車の位相及び角速度は、噛み合った歯車の歯面の持ち上がりが回避されかつ噛み合った歯車の歯面における過剰なトルクが回避されるように、調整されている。
【０００７】
公知の歯車ポンプにおいて、特に研磨性の媒体を搬送する場合、摩耗が激しくなる恐れがあることが分かっている。
【０００８】
特に極めて充填された、研磨性のポリマ溶融物の押出し用途において、溶融物に含まれた研磨性粒子が歯面の間でこすりつけられるので、アブレーションによる著しい歯面摩耗の問題が生じる恐れがあり、ひいては歯車軸の早期故障の問題が生じる。これにより、歯面の表面の損傷及びアブレーションが生じる恐れがある。さらに、溶加材の添加により溶融物の粘度が高まり、これにより、ポンプ全体の必要トルク又は個々の軸における必要トルクが高まり、歯面における許容接触圧を超えてしまう可能性が再び注意点となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】スイス特許第６５９２９０号明細書
【特許文献２】欧州特許第０８８６０６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、歯車ポンプを有する装置を提供することであり、この装置によって前述の欠点のうちの少なくとも１つに関して改良が達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１の特徴部に記載された特徴によって達成される。好適な実施形態はその他の請求項に示されている。
【００１２】
さらに、本発明は、ポンプハウジングと、ポンプハウジングに収容された２つの噛み合った歯車と、歯車に操作的に結合されておりかつポンプハウジングを貫通した２つの軸とを有する歯車ポンプを有する装置に関し、２つの軸はそれぞれ、個々の駆動ユニットに操作的に結合されている。本発明によれば、駆動ユニットと個々の軸との間の偏心を補償するための連結ユニットが各歯車と駆動ユニットとの間に配置されており、ロータリエンコーダ及びセンサユニットが歯車の中心と個々の駆動装置の中心との間に配置されている。
【００１３】
本発明による装置の１つの実施形態は、ロータリエンコーダ及びセンサユニットが、歯車の中心と駆動装置の中心に、歯車の中心と駆動装置の中心との間の距離の多くとも１０％の両側におけるずれを加えたものによって規定される軸方向領域に配置されている。
【００１４】
本発明による装置の別の実施形態は、ロータリエンコーダ及びセンサユニットがそれぞれ、歯車のそれぞれの中心と駆動装置のそれぞれの中心との間の中間に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置の別の実施形態は、ロータリエンコーダ及びセンサユニットが、歯車の外側半径よりも大きい、好適には歯車の外側半径の少なくとも２倍である、個々の軸の回転軸線までの半径方向距離を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明による装置の別の実施形態は、ロータリエンコーダ及びセンサユニットが光学的又は磁気的なロータリエンコーダ及びセンサユニットであることを特徴とする。
【００１７】
本発明による装置の別の実施形態は、ロータリエンコーダ及びセンサユニットが、対応するロータリエンコーダ及びセンサユニットを通って延びておりかつ軸から垂直に延びている結合ラインが、吸込み側において２つの回転軸線の間の中央に延びた平面と相俟って、３５゜〜５５゜、好適には４０゜〜５０゜、好適には４５゜の角度を形成していることを特徴とする。
【００１８】
本発明による装置の別の実施形態は、各駆動ユニットがロータ及びステータを有しており、ロータがステータに対して軸方向に可動であることを特徴とする。
【００１９】
本発明による装置の別の実施形態は、駆動ユニットが、歯車ポンプから遠い方の側において、駆動ユニットのロータを半径方向で支持する差動軸受ユニットを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明による装置の別の実施形態は、駆動ユニットのロータがカップリングユニットを介して歯車ポンプの個々の軸に結合されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明による装置の別の実施形態は、カップリングユニットが、メンブレンカップリングであることを特徴とする。
【００２２】
本発明による装置の別の実施形態は、ポンプハウジングと個々の駆動ユニットのステータとの間にフランジが配置されており、フランジが穴を有しており、これらの穴を、冷却剤が、温度を調整するために循環するようになっていることを特徴とする。
【００２３】
本発明による装置の別の実施形態は、駆動ユニットが、歯車ポンプから遠い方の側から、歯車ポンプの個々の軸に結合可能であることを特徴とする。
【００２４】
本発明による装置の別の実施形態は、駆動ユニットと歯車ポンプの個々の軸との結合が、円錐多角形結合であることを特徴とする。
【００２５】
本発明による装置の別の実施形態は、駆動ユニットが、トルクモータタイプであることを特徴とする。
【００２６】
本発明による装置の別の実施形態は、一方の駆動ユニットと、歯車ポンプと、他方の駆動ユニットがそれぞれ、温度が所定の値に調整可能な温度ゾーンに収容されており、好適には、隣接し合う温度ゾーンの間には隔離領域が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本発明による装置の別の実施形態は、一方の歯車の現在の位置が他方の歯車の現在の位置に関して決定可能であり、一方の歯車の現在位置が、指定された所定の作動条件に従って、他方の歯車の現在位置に関して継続して調整可能であることを特徴とする。
【００２８】
本発明による装置の別の実施形態は、他方の歯車の現在位置に関する一方の歯車の現在位置の決定が、歯車ポンプの通常作動の前に又は歯車ポンプの通常作動の中断の間に決定可能な基準値を介して調整可能であることを特徴とする。
【００２９】
本発明による装置の別の実施形態は、基準値が、歯車の歯溝の歯面の間の中間、好適には歯車の歯溝の歯面の中間にあることを特徴とする。
【００３０】
本発明による装置の別の実施形態は、基準値を以下のように決定することができることを特徴とする。すなわち、
一方の歯車は、所定のトルクで他方の歯車によって駆動されることができ、
ロータリエンコーダ及びセンサユニットによって測定された値の差を計算することによって第１の角度差が決定されることができ、
他方の歯車は、所定のトルクで一方の歯車によって駆動されることができ、
ロータリエンコーダ及びセンサユニットによって測定された値の差を計算することによって第２の角度差が決定されることができ、
第１の角度差と第２の角度差との差が決定されることができ、
決定された差の範囲で基準値が指定されることができる。
【００３１】
したがって、自動的に較正されることができる歯車ポンプを有する装置が提供される。装置は、この較正を、オペレータによる他の動作なしに、作動の開始前及び保守中断の間に行うことができる。この装置によれば、第１の角度差と第２の角度差との差も変化又は増大するので、歯面の起こり得る摩耗を検出することもできる。したがって、単にしきい値を超えた時に過剰な摩耗を検出することができる。
【００３２】
本発明による装置の別の実施形態は、以下の現在値のうちの少なくとも１つが監視されることができることを特徴とする。
−第１の角度差、
−第１の角度差と基準値との差、
−第２の角度差、
−第２の角度差と基準値との差、
また、現在値のうちの少なくとも１つが所定の値を下回る又は上回る場合、以下の動作のうちの少なくとも１つが実行されることができる：
−視覚的な警告、
−視覚的な表示、
−音による警告、
−歯車ポンプの作動条件の変更。
【００３３】
本発明による装置の別の実施形態は、一方の歯車及び他方の歯車の現在位置の決定のためにロータリエンコーダ及びセンサユニットが使用されることができ、各ロータリエンコーダ及びセンサユニットが、個々の歯車の歯と、個々の駆動ユニットのロータとの間の中央に配置されていることを特徴とする。
【００３４】
ロータリエンコーダ及びセンサユニットの中央の配置は、駆動系統全体の非理想的な剛性による既存のねじれ角が、システムの測定誤差に与える影響が減じられるという利点を有する。測定誤差は中央の配置により半減される。
【００３５】
本発明による装置の別の実施形態は、所定の歯車ラッシが２つの噛み合った歯車の間で調整されることができることを特徴とする。
【００３６】
本発明による装置の別の実施形態は、歯の間隙に噛み合う歯の、一方の歯車の回転方向で進み側の歯面が、他方の歯車の回転方向で、後続の歯面に接触し、歯の間隙に噛み合う歯の、他方の歯車の回転方向で進み側の歯面が、一方の歯車の回転方向で後続の歯面に接触することを特徴とする。
【００３７】
互いに接触する歯面は押出しプロセスの間に変化するので、この作動条件は歯面の切り換えとも呼ばれている。
【００３８】
本発明による装置の別の実施形態は、一方の歯車が他方の歯車を所定のトルクで駆動し、所定のトルクが、両方の駆動装置によって生ぜしめられる合計トルクの半分より大きいことを特徴とする。
【００３９】
相対的な歯車の回転速度又は現在位置を適切に制御することにより、正確なトルク設定を行うことができる。したがって、歯面は任意の調整可能なトルクを伝達するが、規定された歯面シーリングが常に行われるならば、作動中に歯面が互いから持ち上がることはない。
【００４０】
本発明による装置の別の実施形態は、搬送される媒体の圧力が歯車ポンプの吐出し側においてほぼ一定であるように、駆動ユニットによって駆動される軸の回転速度が同期して調整されることができることを特徴とする。
【００４１】
これに関連する利点は、押出し物の品質に反映される歯車ポンプの吐出し側における妨害脈動が存在しないということである。
【００４２】
本発明による装置の別の実施形態は、搬送される媒体の圧力が歯車ポンプの吐出し側において測定され、媒体の測定された圧力に応じて回転速度が調整されることができることを特徴とする。
【００４３】
以下に、本発明の実施形態が例示された図面を用いて本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】１つの歯車ポンプと１つの駆動ユニットとを備えた公知の配列を示す図である。
【図２】歯車ポンプと駆動ユニットを有する、本発明による配列の、図４に示された線Ａ−Ａに沿って見た断面図である。
【図３】温度ゾーンにおける情報を備えた、本発明による配列の概略図である。
【図４】歯車の現在の位置を決定するための回転エンコーダ及びセンサユニットの位置を示す図である。
【図５】第１の作動条件を例示するための、歯車の領域における軸の回転軸線に対して垂直な横断面図である。
【図６】第２の作動条件を例示するための、歯車の領域における軸の回転軸線に対して垂直な横断面図である。
【図７】第３の作動条件を例示するための、歯車の領域における軸の回転軸線に対して垂直な横断面図である。
【図８】第４の作動条件を例示するための、歯車の領域における軸の回転軸線に対して垂直な横断面図である。
【図９】時間に関する回転速度曲線、圧力曲線及びトルク曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１には、歯車ポンプ１を有する公知の装置が示されており、この装置は、吸込み側Ｓから吐出し側Ｄへ搬送される媒体Ｆを搬送する。図１にはポンプハウジング１０が示されており、２つの軸２及び３がこのポンプハウジング１０を通って外部へ延びている。外部へ延びた軸３は、第１のユニバーサルジョイント４と、長さが調節可能な軸セグメント６と、第２のユニバーサルジョイント５とを介して駆動ユニット７に接続されている。したがって、外部へ延びた軸２も、対応する第１及び第２のユニバーサルジョイントと、対応する軸セグメントとを介して、別の駆動ユニット（図１には示されていない）に接続されている。つまり、歯車（図１には示されていない）はそれぞれ固有の駆動ユニットによって駆動される。
【００４６】
調節可能な軸セグメント６と協働する、第１のユニバーサルジョイント４及び第２のユニバーサルジョイント５から成るダブルユニバーサルジョイントは、軸２又は３に対する駆動ユニットの横方向及び角度方向の偏位を提供するために設けられている。調節可能な軸セグメント６と協働するダブルユニバーサルジョイントによって、ポンプハウジング１０に収容されたシャフト軸受に付加的な支持力が作用する。この付加的な支持力は、ダブルユニバーサルジョイント及び軸セグメント６の自重により生じる。ダブルユニバーサルジョイントの長さに対して、軸２及び３を支持するためにポンプハウジング１０に配置されたポンプ軸受の間の距離が比較的短いので、付加的な支持力がかなり大きくなる。
【００４７】
図２は、歯車ポンプ１を有する本発明による装置の断面図を示しており、この場合、切断平面は、図４に示された切断平面Ａ−Ａに従って、軸２及び３の回転軸線１３及び１４に、センサ２５を通って配置されている。分かり易くするために、図２は歯車ポンプ１の半分だけを示している。したがって、１つの駆動ユニット７だけが示されている。駆動ユニット７は、フランジ１５を介して直接に、すなわち中間歯車装置を備えずに、ポンプハウジング１０又はポンプハウジング１０のカバーに押し付けられている。ハブ１６、メンブレンカップリング２２、ロータ１８等の駆動ユニット１の回転部分は、ねじ２１を介して歯車ポンプ１の軸３に結合されている。必要であればねじ２１を緩めることができ、これにより、駆動ユニット７自体を歯車ポンプ１から取り外すことができる。ポンプハウジング１０又はポンプハウジングのカバーにフランジ１５を接合するねじ４０を緩め、ねじ２１を緩めた後、駆動ユニット７全体を歯車ポンプ１から取り外すことができる。歯車ポンプ１の軸２，３及び軸受ユニットは、歯車ポンプ１内に残り、個々に分解することができる。
【００４８】
フランジ１５及びハブ１６の他に、駆動ユニット７はさらにロータ１８と、ステータ１７と、開口２０を備えた駆動装置カバー１９とを有している。駆動装置カバー１９は、歯車ポンプ１から遠い方の側において駆動ユニット７を閉鎖しておりかつステータ１７に結合されており、開口２０は軸３の回転軸線１３の延長上に中心を合わせて配置されている。歯車ポンプ１に近い方の側において、ステータ１７はフランジ１５に結合されている。
【００４９】
既に述べたように、歯車ポンプ１は、直接に、すなわち中間歯車装置を備えずに、駆動ユニット７に結合されている。このためにねじ２１が設けられており、このねじ２１によってロータ１８はハブ１６及びフランジ１５を介して軸方向で固定されている。歯車ポンプ１への駆動ユニット７の組付け時に、ねじ２１は、軸３の回転軸線１３に沿って駆動ユニット７の開口２０を通過させられ、軸３に設けられた対応する穴に締め付けられる。これにより、ハブ１６はいわゆる円錐多角形結合を介して軸３に結合され、この円錐多角形結合は、軸３とのロータ１８の正確な整合を可能にし、ロータ１８と、駆動ユニット７と、歯車ポンプ１の駆動される軸３との、極めてねじれが防止された結合を可能にする。
【００５０】
図１による従来公知の装置と図２の本発明による装置とを比較することにより、本発明による装置が、比較すると極めて短く、また、ロータ１８と歯車１１との短い回転軸結合によるねじれ防止結合を生ぜしめることが既に明らかである。これは、特に以下でさらに説明される本発明による方法に関連して重要である。
【００５１】
図１に示されたダブルユニバーサルジョイントのように、図２による装置も、角度方向及び横方向の補償を要求するので、角度方向の補償のための、ロータ１８の歯車ポンプの側におけるメンブレンカップリング２２が設けられていると共に、ステータ１７及びロータ１８は、横方向の補償を可能にするために、ロータ１８がステータ１７に対して軸方向に移動させられることができるように形成されている。
【００５２】
例えば図２から明らかなようにメンブレンカップリング２２とハブ１６とが１つの部分であることも考えられ、その場合には、駆動側における左半分において、唯一の部材が、軸３に連結されることができるハブとしての従来の機能を果たし、右半分においては、この唯一の部材は、薄い壁を有しており、メンブレンカップリングとしての機能を果たす。
【００５３】
円錐多角形結合及びねじ２１を介した、フランジ１５及びハブ１６による歯車ポンプ１の側におけるステータ１７に対するロータ１８の前述の支持の他に、歯車ポンプ１から遠い方の側にはディファレンシャル軸受ユニット２３が設けられており、このディファレンシャル軸受ユニット２３は、ロータをステータ１７に対する所定の位置に半径方向で保持している。
【００５４】
製造公差によるディファレンシャル軸受２３の回転軸線に対する軸３の回転軸線１３の偏心は、メンブレンカップリング２２によって補償されることができる。実際には、製造公差による偏心により歯車ポンプ軸受の付加的な荷重が生じるが、荷重を受ける軸受までのメンブレンカップリング２２の距離が短くかつ適度の角度方向補償しか行われなくてよいので、結果として生じるモーメントの反応は、比較的狭い範囲にとどまる。
【００５５】
例えば、駆動ユニット７としていわゆるトルクモータが用いられており、このトルクモータは、上述の歯車ポンプ１に直接連結されるための、中空のロータ軸を備えた、多極の、永久に励起された３相同期電動機である。トルクモータは、特に、短いコンパクトな設計と、低い斜め緩み（skew slackness）（高いねじり剛性）とを特徴とする。
【００５６】
歯車ポンプ１を有する装置の作動に関する以下の説明から明らかになるように、他方の歯車に対する一方の歯車の現在位置に関する正確な情報が重要である。それと同時に、歯車ポンプの歯車に対する駆動ユニットの直接かつ偏りのない影響が要求される。１つの判定基準は、駆動ユニットと被動歯車と間の既に述べた低い斜め弛み（高い剛性）である。別の判定基準は、他方の歯車の現在位置に対する一方の歯車の現在位置のできるだけ正確な測定である。
【００５７】
図２に示した実施形態において、これは、ステータ１７に結合されたセンサユニット２５と相互作用するロータリエンコーダ２４がハブ１６の周縁に配置されていることによって達成される。例えば、格子状パターンがハブ１６に提供されており、この格子状パターンをセンサユニット２５によって読み取ることができる。このような光学測定装置の代わりに、位置を決定するための対応する磁気測定装置又は別の方法を用いることができる。
【００５８】
ロータリエンコーダ２４と歯車の歯との間の偏心による測定誤差の可能性を最小限にするために、ロータリエンコーダ２４の直径はできるだけ大きくされている。ロータリエンコーダ２４自体の偏心は、ロータリエンコーダ２４のための受容部をハブ１６に組み込むことにより、最小限に減じられている。ハブ１６は一片として形成されているので、ロータリエンコーダ２４のための受容部ために極めて小さな製造公差を維持することができる。
【００５９】
ロータリエンコーダ２４及びセンサユニット２５の位置は、好適には、ロータ１８及びステータ１７の中間と、歯車ポンプの被動歯車１１の中間との間で選択される。駆動系路にわたって（すなわちロータ１８及びステータ１７の中心と、歯車ポンプ１の被動歯車１１の中心との間の）均一な剛性分配のために、ロータリエンコーダ２４は、好適には、ロータ１８及びステータ１７の中心と、歯車ポンプ１の被動歯車１１の中心との間の中間に配置されている。
【００６０】
歯車ポンプを有する装置の使用の１つの可能な分野は、押出しラインにおけるプラスチック溶融物の搬送における、押出機より下流の圧力増大である。これらの使用において、ポリマ溶融物は、高い吐出圧力（例えば３００ｂａｒ）に対抗して３００℃の温度で搬送される。このために、高い駆動力及びそれと共に高いトルクが必要である。したがって、歯車ポンプ及びポンプハウジングは、搬送される媒体により例えば３００℃の温度に加熱されるのに対し、駆動ユニット７及び８の温度は、特にこれらの駆動ユニットと共に使用されている電子回路のため、６０℃を超えるべきではない。これらの状況を示すために、図３は、本発明による歯車ポンプを有する装置を示しており、ここでは、歯車ポンプ１と、２つの横方向に配置された駆動ユニット７及び８とは、単なるブロックとして示されている。個々のコンポーネントは、前の説明による許容された又は所要の温度値を有さなければならない温度ゾーン３２，３３及び３４に収容されている。つまり、歯車ポンプ１は、搬送される媒体の温度、例えば３００℃で作動される温度ゾーン３３に収容されている。駆動側において、駆動ユニット７及び８は、それぞれ温度ゾーン３２及び３４に設けられており、これらの温度ゾーンの最大値は、適切な働きのために６０℃を超えることは許されていない。この装置は、歯車ポンプ１のすぐ近くに電気的な部材配置することを必要とする。歯車ポンプは３００℃まで加熱されるので、温度ゾーン３２と３３との間、及び温度ゾーン３３と３４との間にそれぞれ設けられた、絶縁分離壁３０及び３１が必要とされる。絶縁分離壁３０及び３１の他に、低温ゾーン３２及び３４における温度が許容できない値に達しないように、別の手段も必要に応じて要求される。例えば付加的な手段は、能動的な冷却システム（例えば能動的な水冷システム）を提供することである。
【００６１】
ハブ１６と歯車ポンプ１との間にフランジ１５の冷却を挿入することによってロータ１８（図２）を過熱から保護することも考えられる。この場合、冷却は、例えばフランジに設けられた星形の穴として提供される。これにより、逸れが高い乱流を発生するので極めて良好な冷却特性が達成される。ハブは、放射及び強制対流によってフランジ側面全体において冷却される。
【００６２】
図４は、他方の歯車に対する一方の歯車の現在位置を決定するために用いられるセンサユニット２５の配置の可能性を示しており、軸２及び３の回転軸線１４及び１３に対して垂直な断面を示している。搬送される媒体は吸込み側Ｓから吐出し側Ｄへ矢印の方向に送られる。これにより、矢印Ｐ，Ｐ′の方向に力成分が生ぜしめられ、この力成分は、歯車ポンプの軸の軸受に作用し、軸２及び３（図２）の僅かな偏位を生じる。
【００６３】
この偏位によって生じる偏心を補償するために、センサユニット２５は、今や偏位の方向、すなわち軸のたわみの方向に配置される。取付けは、例えば４５゜で行われ、したがって、差圧及び粘度に応じた可能な偏位角の平均である。軸の偏位及びたわみによって生ぜしめられる不十分な精度の場合、センサユニット２５は、例えば歯車の幅及びバックラッシの値に応じて配置されることができる。
【００６４】
図５から図９までに基づき、歯車ポンプを有する装置の作動のための所定の手順として規定されることができる様々な異なる作動条件を以下に説明する。
【００６５】
図５は、歯車１１及び１２の領域の、回転軸線１３及び１４に対して垂直な断面を示している。搬送される媒体Ｆは、吸込み側Ｓにおいて歯溝によって取り上げられ、次いで、ポンプハウジングに沿って吐出し側Ｄへ搬送され、吐出し側Ｄにおいて媒体Ｆは噛み合った歯車１１，１２によって押し出される。
【００６６】
歯車ポンプの作動中、"捕捉された体積"が、この体積の前後において互いにほとんど接触している歯面によってシールされた歯の底及び歯末の面との間の噛合いの領域に形成されている。しかしながら、流体の目的のために、トライボロジーの理由から大きな流れギャップが望まれる位置において、流れギャップが特に生ぜしめられることができる（歯面の相対速度に関する最適なギャップ幅）。これらの２つのシーリングギャップの比は、軸の既存の位置制御によって能動的に制御されることができる。一旦、"捕捉された体積"よりも先行して移動するギャップは最小限にされることができ、一旦、"捕捉された体積"の後続のギャップは最小限にされることができる。つまり、この"捕捉された体積"から押出しプロセスに能動的に影響することが可能であり、これにより、流れの均一性を最適化することができる。
【００６７】
本発明による装置の様々な作動状態及び条件を調節するために、他方の歯車１２の現在位置に対する一方の歯車１１の現在位置が知られなければならない。この情報は、互いに対するな歯車のさらなる調整のために必要な実際の初期条件を構成する。この情報を決定する１つの可能性は、較正を構成する以下のプロセスステップの実行から成る：
第１のステップにおいて、第１の軸２は第２の軸３を所定のトルクで駆動する。これにより、第１の絶対回転角度差が、一方のセンサユニット２５の測定値と他方のセンサユニット２５′の測定値との差を決定することによって、各軸２及び３におけるセンサユニット２５（図２）と協働する前述のロータリエンコーダ２４によって決定される。
【００６８】
第２のステップにおいて、第２の軸３は第１の軸２を第１のステップと同じ所定のトルクで駆動する。これにより、第２の絶対回転角度差が、再び一方のセンサユニット２５の測定値と他方のセンサユニット２５′の測定値との差を決定することによって、再び各軸２及び３におけるセンサユニット２５（図２）と協働する前述のロータリエンコーダ２４によって決定される。
【００６９】
第３のステップにおいて、第１の絶対回転差と第２の絶対回転差との差が決定される。測定のために第１及び第２のステップにおいて使用された所定のトルクを超えないならば、この差は、歯車が互いに対して移動することができる実際の範囲である。この範囲において、基準値が今や指定されることができ、この基準値に対する歯車の現在位置が示される。次いで、基準値は、規定された座標系の原点である。例えば、基準値は、最大変位の絶対値が同じであるように、歯溝の歯面の間の中間にある。
【００７０】
図５に関して説明された作動条件の場合、図５の右側に詳細な図Ｘで示されているように、歯車１１及び１２の間で一定の力ＦＯが伝達される。
【００７１】
このように、歯車が、合計トルクの半分に、規定されたパーセンテージを加えたものを伝達するように、第１のセッティングにおける基準点の指定の後に作動条件が今や選択されることができる。したがって、他方の歯車は次いで合計トルクの半分から所定のパーセンテージを引いたものを伝達する。
【００７２】
これらの作動条件において、歯面の間に規定されたシーリングが達成されることができる。これらの作動条件の適用領域は、吐出し側Ｄと吸込み側Ｓとの間の十分なシーリングを達成するために歯面の間にシーリング作用が必要な低粘度流体の搬送を対象としている。
【００７３】
別のセッティングは、２つの噛み合う歯車の歯面の間の歯車ラッシが作動条件として選択されることにある。すなわち、例えば１０％ステップにおいて、歯面の接触（歯車ラッシなし）から、中央整合（すなわち、歯溝に噛み合った歯が歯溝のちょうど中間に位置している）を介して、歯面が再び互いに接触し、今度は歯面が遅れ側の歯面に属するまでである。
【００７４】
図６は、上で再び説明された作動条件を、再び、歯車１１及び１２の領域における、回転軸線１３及び１４に対して垂直な断面において示している。ここでもまた、噛み合った歯車１１及び１２の領域における区分Ｘが拡大して詳細に示されており、さらに予め設定された歯車ラッシ２６が強調されている。
【００７５】
搬送される媒体Ｆが中位の粘度を有する場合、この作動条件が選択される。歯車ラッシ２６の設定により、押出し圧力は、好適には吐出し側Ｄにおける圧力と等しくなるように設定されることができる。吐出し側Ｄにおける圧力よりも小さな押出し圧力につながる過剰な歯車ラッシ２６は、吐出し側Ｄと吸込み側Ｓとの間に不十分なシーリング効果が得られるので、回避されなければならない。ある大きさの歯車ラッシ２６が存在する（すなわち、歯面の接触がない）作動条件は、アブレーションによる損傷を生じることなく、歯車の耐腐食性（ひいては、しばしば柔軟な）コーティングを用いて実行されることができる。
【００７６】
別の設定は、歯面の切換えを行うモードが作動条件として提案されることにある。これにより、作用のラインにおける歯の理論上のロールオフの間に歯車は歯面を変化させる。押出し圧力排出はひいては常に吸込み側Ｓに向かって生じる。
【００７７】
歯面の切換えを伴うモードが図７を参照して説明され、図７は、再び、歯車１１，１２の領域における、回転軸線１３，１４に対して垂直な断面を示している。図７の左側において、歯車１１の歯Ｚ1′が歯車１２の歯溝に噛み合って、歯Ｚ1に接触した状態が示されている。図７の右側において、歯車１２の歯Ｚ2が歯車１１の歯溝に噛み合って、歯Ｚ1′に接触した状態が示されている。これにより、この間に歯面の前記切り換えが行われる。
【００７８】
歯面の切換えが行われるモードは、以下の利点のうちの少なくとも１つを提供する：
−吸込み側Ｓへの押出し圧力の排出による、押出し圧力による脈動の最小化
−押出し圧力エネルギの最小化による、加えられるトルクの最小化
−押出し圧力エネルギの最小化による、温度上昇の低減
歯面の切換えが行われる前記モードにおける作動条件は、例えば、押出し圧力が高いので、押出し圧力エネルギを発生するために極めて大きなトルクが要求されるような、極めて粘性の媒体に対して適用される。なぜならば、押出し圧力エネルギは、エネルギの観点から純粋な損失を意味するからである。
【００７９】
押出し動作は、圧送される媒体の特性、すなわち搬送されるポリマの流動性又は固体負荷（solid loading）に応じて、電子制御システムの柔軟性を用いて、特に変化させられることができる。このように、最適な速度分布は、それぞれのポリマのタイプに割り当てられることができる。
【００８０】
図８に関して、本発明による方法の別の態様が説明される。例えば較正のための前記ステップの適用から、他方の歯車１２の現在位置に対する一方の歯車１１の現在位置を知り、かつ他方の歯車１２の現在位置に対する一方の歯車１１の現在位置のための最大バックラッシ（第１の絶対回転差と第２の絶対回転差との差）を知ることにより、歯車１１，１２の摩耗について説明することができる。例えば、一方の歯車１１，１２から他方の歯車１２，１１へ伝達されるあるトルクのための最大バックラッシが変化する場合である。例えば、バックラッシが所定の最大しきい値を超えて増大させられた場合、これは、歯車及び／又は歯車を備えた軸は即座に交換されなければならないと解釈される。なぜならば、例えばシステムの故障がすぐに予測されなければならないからである。つまり、常に吸込み側へ押し出すための、図８の左半分による歯車ポンプセットの場合、最大許容摩耗（すなわち、基準値から出発して、一方の側における最大許容バックラッシ）を超えると、作動条件は、自動的に、又は監督者の対応する手作業による介入の後、適応させられる。これにより、作動条件の適応は、その後所要のシーリングが他方の歯面に伝達されるように、行われることができる。図８の右半分によれば、これは、歯溝に噛み合う歯の進み側の歯面である。
【００８１】
摩耗を発見する場合、他方の歯車の現在位置に対する一方の歯車の現在位置は、元来望まれている最適な作動条件が維持されるように、変更させることも考えられる。例えば、摩耗により歯面の持ち上がりが生じる恐れがある。所望の作動条件を回復するための対応する修正は、歯面が所望の形式で互いに再び接触し、所望のバックラッシが再び得られるように、他方の歯車の現在位置に対する一方の歯車の現在位置を変更することである。
【００８２】
摩耗の監視は、所定の摩耗が発見された場合に、ポンプシステムの故障を回避するために予め警告が行われることができるように、音及び／又は視覚による警告が監督者に提供されるように、利用されることもできる。アラームが作動することにより、ポンプシステムの故障が起こる前に必要な予備の部材が現場に用意されるように、交換のための軸又は歯車が製造者から十分早く注文されることが考えられる。
【００８３】
歯車ポンプが使用される幾つかの押出しシステムにおいて、歯車の間の残りの体積の前記押出しプロセスによる圧力変動が妨害する。これらの圧力変動は、脈動とも呼ばれ、押出しによって生ぜしめられる製品において不規則さを生じる。このため、圧力変動を減じるために様々な手段が提案されている。はすば歯車又はやまば歯車が使用されるが、両者はシステム関連の欠点を有している。
【００８４】
本発明によれば、２つの歯車軸の回転速度に能動的に影響することによって、圧力変動が排除されるか又は少なくとも著しく減じられる。
【００８５】
本発明による装置及び本発明による方法は、吐出し側における圧力が狭い範囲にあるか又は、吐出し側における圧力が一定であるように、押出しプロセスごとに回転速度の経過を変化させることができる。つまり、搬送される媒体の押出しプロセスは、特に、他方の歯車の現在位置に対する一方の歯車の現在値を介して、歯の底から制御される。
【００８６】
圧力変動が完全に排除されることができることが実際には一般的に望ましいことが明らかになっている。しかしながら、ある用途において、押出し物の厚さにおける適切な変動が得られるように特定の圧力変動が望ましい場合もある。したがって、本発明による方法は、特に、歯車ポンプを有する本発明による装置に関して、押出しの分野における新たな製造可能性を切り開く。
【００８７】
圧力変動の、単純かつ同時に完全な排除を達成するために、１の接触比が選択されなければならない。１の接触比が選択されると、常に、１対の歯のみが、偏位、すなわち押出しにおいて係合させられる（Vogel Fachbuch Jarosia and Monika Ivantysyn: "Hydrostatische Pumpen und Motoren", 1993, p. 319参照）。この場合、押しのけ容積流れのために、正弦波状の曲線が得られる。正弦波補償テーブル（例えばいわゆる"参照"テーブル）を用いて、正弦波状の曲線は、容易かつ効率的に修正することができる。
【００８８】
図９に、歯車ポンプ軸の回転速度曲線９０と、歯車ポンプの吐出し側における圧力の圧力曲線９１と、歯車ポンプ軸のトルクのトルク曲線９２とが示されている。回転速度曲線９０と、圧力曲線９１と、トルク曲線９２とは、時間に関してプロットされている。歯車ポンプの軸の回転速度は、時間に関して、歯車ポンプの吐出し側における圧力が一定であるか又は少なくとも所定の公差範囲内にあるように、調節される。図９に示された回転速度曲線９０は、周期Ｔの周期性を有している。この周期Ｔは、対応する溝への噛合いが生じる周期である。ここで回転速度曲線９０に従って両方の軸の回転速度が同期して制御されると、脈動を完全に補償することができる。
【００８９】
脈動の補償は、この明細書に概説された全ての作動条件又は仕様と組み合わされることができることが指摘される。
【００９０】
周期性により、回転速度曲線９０を記憶ユニット（参照用テーブル）に記憶することができる。次いで、設定されるべき回転速度のための値が、与えられたサイクルで読み出され、所定のサイクルが、設定されるべき圧力により、吐出し側において生じる。
【００９１】
択一的に、圧力センサによって吐出し側の圧力を測定し、回転速度を設定するために、測定された圧力に基づき回転速度を使用することも可能である。このいわゆるオンライン圧力設定作業は、実際には、行うのにコストがかかるが、押出しの分野における特定の製造プロセスを実現するためにその他の適用が可能である。
【００９２】
歯車ポンプの吐出し側における圧力の脈動を回避又は低減するための、上で説明されたような位置制御の特定の操作が、せん断敏感材料のための合計せん断荷重を減じるために使用されることもできる。このために、最大せん断応力を超えないように、回転速度曲線を決定する場合に注意が払われる。
【００９３】
本発明は、脈動の効果、押出し圧力及びトライボロジー動作に特定の影響を与えることを初めて可能にする。セッティングによって、特定の場合に重要な全ての効果を考慮することができるか、又は個々の作動条件を優先度に応じて考慮することができる。これが意味することは、作動条件が、システム全体の動作により大きな影響を有するべきであるということである。
【００９４】
歯車ポンプのために通常使用されるインボリュート歯形の利点は、２つの回転速度の速度伝達比が、一回転の間一定であるということであり、これは、一定の体積流量のための基本的な前提条件である。対照的に、円弧形歯車歯は、軸の回転速度の速度伝達比が周期的に変化するので、搬送される媒体の流れが脈動するという欠点を有している。２つの制御される駆動ユニットを備える前記発明の使用は、搬送される媒体の流れの望ましくない脈動が生じることなく円弧形歯車歯を使用することを初めて可能にする。つまり、十分に大きなバックラッシを備えることにより、軸の駆動速度は、逆の速度分布を用いて修正及び補償されることができるので、一定の速度伝達比及びひいては一定の体積流量を備えた円弧形歯車歯が可能である。
【００９５】
前記円弧形歯車歯とともに、その他の歯形状も考えられる。したがって、速度分布のみが適応させられる必要がある。
【符号の説明】
【００９６】
１  歯車ポンプ、  ２，３  軸、  ４，５  ユニバーサルジョイント、  ６  軸セグメント、  ７  駆動ユニット、  １０  ポンプハウジング、  １１，１２  歯車、  １３，１４  回転軸線、  １５  フランジ、  １６  ハブ、  １７  ステータ、  １８  ロータ、  １９  駆動装置カバー、  ２０  開口、  ２１  ねじ、  ２２  メンブレンカップリング、  ２３  ディファレンシャル軸受ユニット、  ２４  ロータリエンコーダ、  ２５  センサユニット、  ４０  ねじ、  ２５，２５′  センサ、  ２６  歯車ラッシ、  ３０，３１  絶縁分離壁、  ３２，３３，３４  温度ゾーン、  Ｓ  吸込み側、  Ｄ  吐出し側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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