DE3631982C1 - Dosierpumpe - Google Patents
DosierpumpeInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B23/00—Pumping installations or systems
- F04B23/04—Combinations of two or more pumps
- F04B23/06—Combinations of two or more pumps the pumps being all of reciprocating positive-displacement type
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- F04B43/0009—Special features
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- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
Description
Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Eine derartige Dosierpumpe ist aus dem DE-GM 77 33 135 be
kannt.
Bei den bekannten gegen Druck arbeitenden Dosierpumpen führt
das Eintreten von Luft oder Gas in die Pumpenkammer zur Lei
stungsverminderung oder sogar zum Ausfall der mit der Pumpe zu
betätigenden Dosiereinrichtung. Dieser Umstand tritt bei der
Inbetriebnahme, beim Wechsel des Dosiermittelbehälters und
auch beim Ausgasen von Dosiermedien auf. Das Gas wird beim
Druckhub aufgrund des Gegendrucks im System in der Pumpen
kammer verdichtet und entspannt sich wieder beim Saughub.
Durch dieses Luftpolster kann die Dosierflüssigkeit weder
angesaugt noch verdrängt werden. Diese Erscheinung tritt ins
besondere bei Dosierpumpen mit geringem Hubvolumen und hoher
Hubfrequenz auf.
Herkömmliche Dosiereinrichtungen, z.B. Kolben-Membranpumpen
sind zum Dosieren von aggressiven Medien wie etwa Chlorbleich
lauge ungeeignet, da sehr schnell Verschleißerscheinungen vor
allem in den Kolbendichtungen auftreten und somit die Lebens
dauer solcher Pumpen sehr gering ist. Es sind Dosierpumpen
bekannt, die zwar für aggressive Medien geeignet sind, diese
sind aber nicht selbstentlüftend, so daß das Entlüften manuell
erfolgen muß. Das führt zu unregelmäßigem Pumpen und zu Unter
brechungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosierpumpe der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, bei der die aufgeführten Nach
teile vermieden werden. Insbesondere soll eine Dosierpumpe ge
schaffen werden, die selbstansaugend und selbstentlüftend ist
und beständig gegen aggressive Medien und somit zum Dosieren
aggressiver Medien geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete
Dosierpumpe gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Im weiteren folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Er
findung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Dosierpumpe und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes der
Antriebe der Dosierpumpe.
Die Dosierpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Pumpenkopf 3
auf. In dem Pumpenkopf ist ein Vorförderraum 4 vorgesehen, der
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet
ist. An seinem unteren Ende ist der Vorförderraum über eine
Bohrung 5 mit einer ein Saugventil 6 aufweisenden Saugleitung
7 verbunden. Vorzugsweise an ihrem in vertikaler Richtung ge
sehen höchsten Punkt ist der Vorförderraum über eine Bohrung 8
mit einer ein Druckventil 9 aufweisenden Rücklaufleitung 10
verbunden. Über die Saugleitung 7 und die Rücklaufleitung 10
ist die Dosierpumpe in der in Fig. 1 gezeigten Weise mit
einem Dosiermittelbehälter 11 verbindbar.
Die eine vertikale Wand 12 des Vorförderraumes 4 weist eine
konzentrisch angeordnete ringförmige Vertiefung auf, die eine
Dosierkammer 13 bildet. An der in vertikaler Richtung gesehen
höchsten Stelle ist die Dosierkammer 13 abgesichert über ein
Druckventil 14 mit einem Dosierkanal 15 verbunden, welcher
wiederum mit einer ein Druckventil 16 aufweisenden Dosier
leitung 17 verbunden ist, die zu einer Dosierstelle führt.
Am in vertikaler Richtung gesehen unteren Rand der Dosierkam
mer mündet eine ein Saugventil 18 aufweisende Überströmleitung
19, die direkt mit der Bohrung 5 verbunden ist.
Gegenüber der Wandung 12 ist eine Membran 20 vorgesehen, die
in Übereinstimmung mit dem ringförmigen Vorförderraum ringför
mig ausgebildet und an ihrem Rand ringsherum eingespannt ist.
Die Membran weist einen zentralen als Dosierteil 21 bezeichne
ten Abschnitt und einen diesen ringförmig umgebenden als
Außenabschnitt 22 bezeichneten Abschnitt auf. Zwischen den Ab
schnitten 21 und 22 weist die Membran einen ringförmigen
Dichtring 23 auf. Die Wandung 12 weist gegenüber dem Dicht
ring 23 eine die Dosierkammer 13 umgebende ringförmige Vertie
fung 24 auf. Die Abmessungen der ringförmigen Vertiefung und
der Dichtung 23 sind so bemessen, daß bei Eingriff des Dicht
ringes in die Vertiefung eine Abdichtung der Dosierkammer 13
gegenüber dem übrigen Vorförderraum 4 erfolgt.
Auf den den Außenabschnitt 22 und den Dichtring 23 umfassenden
Bereich der Membran 20 wirkt ein Druckstück 25 ein. Dieses ist
in der in Fig. 1 gezeigten Weise mit einem Ankerstück 26 fest
verbunden. Das Ankerstück 26 ist koaxial in einem im Gehäuse 2
angeordneten Hubmagneten 27 angeordnet. Mittels einer Druck
feder 28 ist das Ankerstück und damit das Druckstück in die in
Fig. 1 gezeigte zurückgezogene Stellung vorgespannt. Der Hub
magnet ist so ausgebildet, daß bei Erregen desselben das
Druckstück über das Ankerstück in Richtung des Pfeiles 29 so
bewegt wird, daß die Membran 20 auf die Wand 12 hin bewegt und
der Dichtring 23 dicht in Eingriff mit der ringförmigen Ver
tiefung 24 gebracht wird. Bei Abschalten des Magneten wird das
Druckstück und die damit verbundene Membran durch die Wirkung
der Druckfeder 28 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurück
bewegt.
Das Ankerstück 26 und das Druckstück 25 weisen jeweils eine
koaxiale Bohrung 30 auf. In dieser ist koaxial ein Hubstößel
31 angeordnet. Dieser weist an seinem der Membran zugewandten
Ende eine Platte 32 auf, mit der er auf der Rückseite des
Dosierteiles 21 der Membran angreift und mit diesem verbunden
ist. Der Hubstößel weist einen Ansatz 33 auf, der auf seiner
der Membran abgewandten Seite an dem Ankerstück anliegt und
somit eine axiale Bewegung in das Ankerstück hinein über die
in Fig. 1 gezeigte Stellung hinaus begrenzt. Auf seiner der
Membran zugewandten Seite dient der Anschlag als Widerlager
für eine Druckfeder 34, die den Hubstößel in die gezeigte
Stellung vorspannt, bei der der Anschlag 33 an dem Ankerstück
anliegt. An dem der Membran abgewandten Ende des Hubstößels 31
ist ein Exzenter 35 vorgesehen, der über eine Welle 36 von
einem Getriebemotor 37 angetrieben wird.
Im Betrieb wird zum Ansaugen der Dosierflüssigkeit das Druck
stück 25 nach rechts bis zum Anschlag gedrückt, wodurch
gleichzeitig auch der Hubstößel 31 in die gezeigte zurückge
zogene Stellung bewegt wird. Die Membran 20 bewegt sich von
der Wand 12 weg und saugt das Dosiermedium aus dem Vorrats
behälter 11 an. Nach Ausführen des Saughubes wird der Hubmag
net 27 erregt, wodurch über das Ankerstück 26 das Druckstück
und der Hubstößel in Richtung des Pfeiles 29 nach vorn bewegt
werden. Der umlaufende Dichtring 23 taucht in die ringförmige
Vertiefung 24 ein und wird gegen den Grund und die Seitenwände
desselben gepreßt, so daß die Dosierkammer 13 hermetisch gegen
den übrigen Vorförderraum 4 abgedichtet ist. Die Dosierflüs
sigkeit, die nun in der Dosierkammer ist, ist vollständig von
der sich im übrigen Vorförderraum befindlichen Flüssigkeit ab
getrennt. Luft oder angesaugtes Gas steigt beim Ansaugen im
Vorförderraum nach oben und wird zusammen mit übriger Dosier
flüssigkeit des Vorförderraumes durch den Außenabschnitt 22
über das Druckventil 9 und die Rücklaufleitung 10 drucklos
zurück in den Vorratsbehälter 11 gepumpt. Die Haltekraft des
Hubmagneten 27 ist dabei so ausgelegt, daß die Kraft größer
ist als der Gegendruck in dem zu dosierenden System.
Nun wird der Exzenter 35 über den Motor 37 so angetrieben, daß
sich der Hubstößel 31 in Richtung des Pfeiles 29 weiter nach
vorne in die Dosierkammer 13 bewegt und den Dosierteil 21 der
Membran in die Dosierkammer 13 hineindrückt, wodurch die darin
befindliche Flüssigkeit über den Dosierkanal 15 in die Dosier
leitung 17 zu der Dosierstelle gefördert wird. Da die Zuhalte
kraft des Hubmagneten 27 auf den Dichtring größer ist als die
Gegenkraft durch den Flüssigkeitsdruck im System, wird ein
Austreten des Dosiermediums in den Vorförderraum verhindert.
Erst nachdem der Exzenter 35 seinen höchsten Punkt überlaufen
hat und der Hubstößel 31 mit dem Dosierteil der Membran durch
die Federkraft zurückbewegt ist, schaltet der Hubmagnet 27 ab,
und das Ankerstück 26 wird mit dem damit fest verbundenen
Druckstück mit Hilfe der Druckfeder 28 zurückbewegt, wodurch
erneut Flüssigkeit angesaugt wird.
Um zu verhindern, daß sich während des Rückhubes der Membran
bei noch geschlossenem Dichtring ein Vakuum in der Dosierkam
mer 13 bildet, ist die Überströmleitung 19 vorgesehen. Bei
Unterdruck öffnet das Saugventil, und es strömt Dosierflüs
sigkeit in die Dosierkammer 13.
In der Fig. 2 zeigt die obere Kurve die Bewegung des Exzen
ters und damit des Hubstößels, und die untere Kurve zeigt die
Bewegung des Ankers bzw. die Erregung des Hubmagneten. Während
der Phase des Saughubes A wird der Exzenter so bewegt, daß
sich der Hubstößel 31 bis in die am weitesten zurückgezogene
Stellung zum Zeitpunkt B bewegt. Der Anker des Hubmagneten
befindet sich in seiner am weitesten zurückgezogenen Stellung
B′. Im nächsten Takt wird der Hubmagnet 27 betätigt, so daß
der Anker und damit das Druckstück in Richtung des Pfeiles 29
nach vorne bewegt werden und der Dichtring 23 mit der ring
förmigen Vertiefung 24 abdichtend in Eingriff gelangt (C′).
Gleichzeitig wird der Hubstößel durch seinen Anschlag am
Ankerstück mit nach vorne bewegt (C). Die Drehbewegung des
Exzenters, die etwas langsamer abläuft als die Vorwärtsbewe
gung des Ankerstückes, setzt sich im Leerlauf von Punkt B nach
Punkt D fort und trifft dort wieder auf den Hubstößel, der nun
weiter nach vorne bewegt wird auf Punkt E hin und der nun
seinen Dosierhub ausführt. Kurz nach Beendigung des Dosier
hubes wird bei Punkt F die Erregung des Hubmagneten beendet,
so daß der Anker in seine zurückgezogene Stellung bewegt wird.
Der Hubstößel wird währenddessen gegen den Exzenter gedrückt
und läuft bei Weiterbewegung desselben in die zurückgezogene
Stellung zurück. Dabei kann die Ansteuerung des Hubmagneten
zum Beispiel über Nocken am Exzenter erfolgen. Bei Ausführung
ist eine entsprechende elektrische Steuerung vorzusehen.
Die Membran ist beispielsweise aus einem Material wie PTFE
gebildet.
Anstelle des oben beschriebenen Antriebes können auch aus
schließlich Exzenterantriebe, zwei Hubmagnete oder hydrauli
sche oder pneumatische Zylinder vorgesehen sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsform steht der Vorförder
raum 4 einmal über die Bohrung 5 direkt und zum anderen über
die Überströmleitung 19 mit dem Dosiermittelbehälter 11 in
Verbindung. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Ver
bindung zu der Saugleitung 7 ausschließlich über die Über
strömleitung 19, wodurch eine mechanische Vereinfachung er
reicht wird. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht aller
dings der Vorteil, daß der von dem Dichtring 23 gegenüber der
Dosierkammer 13 abgetrennte übrige Vorförderraum 4 direkt
einerseits mit der Saugleitung und andererseits mit der Rück
laufleitung in Verbindung steht.
Eine mögliche Variante der Ansteuerung ergibt sich daraus, daß
nach dem anfänglichen Entlüften die Vorfördermembrane 22 z.B.
nur bei jedem fünften oder zehnten Hub des Hubstößels 31 mit
nach hinten bewegt wird. Das Dosiermedium wird bei dieser
Betriebsart dann über die Überströmleitung 19 angesaugt. Der
Vorteil dieser Ansteuerung liegt in einer Schonung der
Membrane und der Abdichtung 23 bei gleichzeitiger ständig
gewährleisteter Entlüftung durch das regelmäßige Öffnen des
Vorförderraumes. Zu diesem Zweck ist eine Steuerung zum
entsprechenden Ansteuern des Hubmagneten 27 vorgesehen.
Claims (11)
1. Dosierpumpe (1) mit einer eingangsseitig mit einem Vorför
derraum (4) und ausgangsseitig mit einer Dosierstelle verbun
denen Dosierkammer (13), wobei der Vorförderraum (4) über eine
ein Saugventil (6) aufweisende Saugleitung (7) und eine ein
Druckventil (9) aufweisende Rücklaufleitung (10) mit einem
Dosiermittelbehälter (11) verbindbar ist, und mit einer
Membran (20) zum Vorfördern in den Vorförderraum (4) hinein,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Dosierteil (21) der Membran
(20) zur Ausführung des Dosierhubes mit der Dosierkammer (4)
zusammenwirkt und zu diesem Zweck gesondert antreibbar ist.
2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Abdichtung (23) vorgesehen ist, die beim Dosierhub die
von dem Dosierteil (21) beaufschlagte Dosierkammer (13) zu dem
übrigen Vorförderraum (4) abtrennt.
3. Dosierpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dosierteil (21) allseitig von einem Außenabschnitt der
Membran (22) umgeben ist.
4. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dosierteil (21) im wesentlichen konzentrisch zu dem Außen
abschnitt (22) angeordnet ist.
5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membran (20) einen die Abdichtung bil
denden und den Dosierteil (21) gegen den Außenabschnitt (22)
begrenzenden Dichtungsabschnitt (23) aufweist.
6. Dosierpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtungsabschnitt (23) ringförmig ausgebildet ist und zur
Abdichtung mit einer die Dosierkammer (13) umgebenden ringför
migen Vertiefung (24) zusammenwirkt.
7. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein erster Antrieb (31-37) vorgesehen ist,
der während des Dosierhubes auf den Dosierteil (21) einwirkt.
8. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein zweiter Antrieb (25-28) vorgesehen ist,
der wenigstens auf den Außenabschnitt (22) einwirkt.
9. Dosierpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Antrieb (25-28) die Membran (20) zum Zwecke des
Vorförderns zwischen einer zurückgezogenen und einer vorge
schobenen Stellung hin- und herbewegt und der erste Antrieb
(31-37) in der vorgeschobenen Stellung eingeschaltet wird.
10. Dosierpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß der zweite Antrieb (25-28) durch einen Elektromag
neten (27) in die vorgeschobene Stellung und durch eine
Druckfeder (28) in die zurückgezogene Stellung bewegbar ist.
11. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (31-37) durch einen
Nockenantrieb steuerbar ist.
Priority Applications (4)
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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