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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kolbenstruktur für eine Kolbenpumpe
zum Ausstoßen
eines Pumpmediums. Im Besonderen betrifft die Erfindung den Einsatz
einer Kolbenpumpe zum stoßartigen
oder dosierten Fördern
eines aggressiven Pumpmediums, wie Güllen oder Gärgüter, wie Lebensmittelabfallprodukte,
beispielsweise Fischabfall. Es sei klar, daß die erfindungsgemäße Kolbenstruktur
auch für
Pumpmedien auf dem Gebiet der Lebensmitteltechnik oder der Medizin-
und Sanitärtechnik
herangezogen werden kann.
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Es
sind unterschiedliche Kolbenpumpentypen bekannt, mit denen Pumpmedien,
wie Flüssigkeiten
oder Gase, in Dosen an einer Ausgabeseite abgegeben werden sollen.
Die meisten Kolbenpumpen umfassen eine Zweiventilanordnung, nämlich ein Einlaßventil
und ein Auslaßventil,
die je nach Pumpvorgang, Saugbetrieb oder Ausstoßbetrieb, öffnen oder schließen.
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Schöpfkolbenpumpen
werden üblicherweise als
Dosierpumpen eingesetzt, bei denen sowohl die Abgabeseite der Kolbenpumpe
als auch die Zulaufseite auf einer dem gelagerten Pumpmedium zugewandten
Seite des Kolbens liegen.
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Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Kolbenstruktur für eine Kolbenpumpe,
bei der ein Verdrängungskörper mit
einem axialen Durchlass vorgesehen ist, der von dem Verdrängungskörper zumindest
teilweise begrenzt ist. Der Durchlaß dient dazu, eine fluidale
Verbindung zwischen einer Zulaufseite der Kolbenpumpe und einer
der Zulaufseite axial gegenüberliegenden
Abgabeseite der Kolbenpumpe zu schaffen. Über den Durchlaß wird das
Pumpmedium von der Zulaufseite zur Abgabeseite befördert, damit
es dort ausgeschoben werden kann.
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Um
den Pumpenbetrieb zu gewährleisten,
ist dem Durchlaß ein
Ventil zugeordnet, durch das der Durchgang für eine Kolbenfunktion der Kolbenstruktur
schließbar
ist, damit eine Pumpmedienströmung längs des
Durchlasses an der Kolbenstruktur vorbei im wesentlichen gesperrt
ist. Das Ventil ist insbesondere an dem Verdrängungskörper angeordnet. Für einen
Leerlaufzustand der Kolbenstruktur ist das Ventil von dem Durchlaß freigebbar,
damit die Pumpmedienströmung
längs des
Durchlasses an der Kolbenstruktur vorbei zugelassen wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenstruktur für eine Kolbenpumpe mit einer
Abgabeseite und einer dazu axial gegenüberliegenden Zulaufseite dahingehend
zu verbessern, daß ein
weitestgehend einfacher struktureller Aufbau gewährleistet ist, ohne daß zeitintensive
Wartungsarbeiten häufig
vorgenommen werden müssen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Danach
ist eine Kolbenstruktur für
die Kolbenpumpe zum Ausstoßen
eines Pumpmediums vorgesehen, wobei die Kolbenstruktur einen Verdrängungskörper mit
einem axialen Durchlaß aufweist. Vorzugsweise
ist der Verdrängungskörper zur
Bildung des Durchlasses hohl ausgeführt. Das dem Durchlaß zugeordnete
Ventil, durch das der Durchgang für eine Kolbenfunktion der Kolbenstruktur schließbar ist
und für
einen Leerlaufzustand der Kolbenstruktur freigebbar ist, ist als
Ventilglied ausgeführt,
das gegenüber
dem Verdrängungskörper lose in
einer Zwangsführung
gelagert ist. Überraschenderweise
zeigte sich, daß eine
einfache lose Lagerung in einer axialen Zwangsführung relativ zum Verdrängungskörper ausreicht,
um die gewünschte
Kolbenfunktion und Leerlauffunktion bereitzustellen. Es zeigte sich,
daß die
Trägheit
des Ventilglieds innerhalb der Zwangsführung dazu ausreicht, rechtzeitig den
Durchlaß zu
schließen
oder freizugeben. Mit dieser vorspannungsfreien Lagerung des Ventilglieds relativ
zum Verdrängungskörper ist
eine geringere mechanische Teilezahl möglich, wodurch die Verschleißwahrscheinlichkeit
und der Wartungsaufwand deutlich reduziert ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Zwangsführung
an einem der Ablaufseite zuzuwendenden Ende des Durchlasses angeordnet. Auf
diese Weise werden genaueste Ausstoßdosiermengen erreichbar, weil
ein einfaches Füllen
des Ausstoßvolumens
an der Abgabeseite möglich
ist.
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Das
Ventilglied kann zwischen einer Schließendposition zum Schaffen der
Kolbenfunktion im Anschlag mit dem Verdrängungskörper und einer Freigabeposition
im Abstand zum Verdrängungskörper frei
beweglich in der Zwangsführung
axial geführt sein,
insbesondere ohne von einer Feder oder dergleichen unter einer Vorspannung
gesetzt zu werden.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein axialer Verlagerweg des
Stellglieds in der Zwangsführung
kleiner, insbesondere deutlich kleiner als eine Stellbewegungsamplitude
des Verdrängungskörpers bei
der Hin- und Herbewegung zum Ausstoßen des Pumpmediums und zum
Zurückstellen
in die Ausgangsposition.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Zwangsführung
ein Käfig,
in dem das Ventilglied in Axialrichtung frei beweglich gehalten ist.
Vorzugsweise ist der Käfig
durch ein Drahtgeflecht aus mindestens vier Drahtarmen gebildet.
Der Käfig
soll vorzugsweise derart große
Lücken
aufweisen, daß das
Pumpmedium, das durchaus eine Mischung von Flüssigkeit und Festkörpern sein
kann, ohne weiteres in den Käfig
gelangen und daraus austreten kann.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist das Ventilglied eine Kugel, das besonders gute
Abdichteigenschaften insbesondere für die Kolbenfunktion in der
dichtenden Anlage am Verdrängungskörper. Dabei
kann der Verdrängungskörper ein
Hohlkörper,
wie ein Rohr, sein, das insbesondere eine kontinuierlich zylindrische
Außenseite aufweist.
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Der
Verdrängungskörper kann
auf dessen der Abgabeseite zuzuwendenden Ende ein Ventilgliedsitz
aufweisen, der insbesondere sphärisch, also
passkonform zu einer Kugel, geformt sein kann. Bei einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung, bei der der Verdrängungskörper elektromagnetisch
beschleunigt werden soll, ist letzterer aus einem magnetischen Material
zu bilden. Dabei ist darauf zu achten, daß das Ventilglied aus einem
unmagnetischen Material gebildet ist, damit dessen Trägheitskräfte, die
zum Stellen notwendig sind, unbeeinflußt wirken können.
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Insbesondere
soll die Gattung der Kolbenstruktur dahingehend spezifiziert sein,
daß die
Arbeitsfläche
der Kolbenstruktur zum Ausschieben des Pumpenmediums der Abgabeseite
zugewandt und der Zulaufseite abgewandt ist.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe mit einem Gehäuse, einer
in dem Gehäuse
in Axialrichtung beweglichen Kolbenstruktur, die insbesondere wie
die oben angegebe nen Kolbenstruktur ausgebildet sein kann, um ein
Pumpmedium auf einer Kolbenpumpenabgabeseite auszustoßen. Die
Kolbenpumpen-Abgabeseite soll einer Kolbenpumpen-Zulaufseite gegenüberliegen,
wobei axial zwischen der Kolbenpumpen-Abgabeseite und der Kolbenpumpen-Zulaufseite
die Kolbenstruktur angeordnet ist. Des weiteren umfaßt die erfindungsgemäße Kolbenpumpe
einen die Kolbenstruktur betätigenden
Arbeitsantrieb, der zum Ausstoßen
des Pumpmediums die Kolbenstruktur in einer Axialrichtung beschleunigen
kann. Erfindungsgemäß ist außer dem
Hautpantrieb ein weiterer Rückstellantrieb
vorgesehen, der ebenfalls die Kolbenstruktur betätigt, allerdings auf einem
elektromagnetischen Antriebsprinzip. Der Rückantrieb soll der Kolbenstruktur
Beschleunigungskräfte
mitteilen, um letztere in der entgegengesetzten Axialrichtung anzutreiben
und in eine Ausgangslage zu verbringen.
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Es
sei klar, daß der
Hauptantrieb und der Rückstellantrieb
durchaus durch ein und dasselbe elektromagnetische Antriebssystem,
insbesondere eine Induktionsspule, realisiert sein kann. Allerdings ist
es bevorzugt, daß für den Arbeitsantrieb
und für den
Rückstellantrieb
jeweils separate an unterschiedlichen Orten in der Kolbenpumpe angeordnete Antriebseinheiten
verwendet werden, die insbesondere auf dem elektromagnetischen Wirkprinzip
basieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Rückstellantrieb
und/oder der Arbeitsantrieb durch eine Induktionsspule gebildet.
Vorzugsweise sind der Rückstellantrieb
und der Hauptantrieb axial nebeneinander angeordnet.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kolbenstruktur derart
zu dem elektromagnetischen Hauptantrieb angeordnet, daß vor einem
Ausstoßen des
Pumpmediums das der Kolbenpumpen-Zulaufseite zugewandte Ende der
Kolbenstruktur innerhalb einer axialen Erstreckung, insbesondere
im Bereich eines Magnetfeldzentrums, des elektromagnetischen Hauptantriebs
liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet,
daß bei
Aktivierung des elektromagnetischen Hauptantriebs die Beschleunigung
der Kolbenstruktur zum Ausstoßen
des Pumpmediums optimiert ist.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kolbenstruktur derart
zum Rückstellantrieb
angeordnet, daß nach
einem Ausstoßen
des Pumpmediums das der Kolbenpumpe-Abgabeseite zugewandte Ende der Kolbenstruktur
innerhalb einer axialen Erstreckung, insbesondere im Bereich eines
Magnetfeldzentrums, eines elektromagnetischen Rückstellantriebs liegt. Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Kolbenpumpe
zu jeder Zeit nach dem Ausstoßen
wieder aktiviert werden kann, um ein gewisses Pumpmedium dosiert
abgeben zu können.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lage und/oder die axiale
Abmessung des Rückstellantriebs
und eines elektromagnetischen Arbeitsantriebs derart auf die Position
und/oder die axiale Abmessung der Kolbenstruktur abgestimmt, daß in jeder
axialen Stellposition sowohl der Rückstellantrieb als auch der
Hauptantrieb von der Kolbenstruktur zumindest teilweise axial überlappt
sind. Auf diese Weise sind Totlagen, in denen keine Beschleunigungskräfte auf
die Kolbenstruktur wirken können,
ausgeschlossen.
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Um
eine optimale Ausstoßleistung
der Kolbenpumpe zuzuführen,
soll bei einer Weiterbildung der Erfindung die Kolbenstruktur derart
dem elektromagnetischen Arbeitsantrieb zugeordnet sein, daß die gesamte
axiale Erstreckung des elektromagnetischen Arbeitsantriebs durch
die Kolbenstruktur belegt ist, wenn ein loses, an der Kolbenstruktur zwangsgeführtes Ventilglied
von einer entfernten Position in einen Anschlag mit der Kolbenstruktur
gelangt, um eine Pumpmedienströmung
an der Kolbenstruktur vorbei zu sperren. Auf diese Weise werden die
höchsten
Beschleunigungswerte dann der Kolbenstruktur mitgeteilt, wenn letzterer
seine Kolbenfunktion einnimmt, nämlich
wenn das Ventilglied den Durchlaß verschließt und eine durchlaßfreie Arbeitsfläche an der
Kolbenstruktur bereitgestellt ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist an einer Abgabeöffnung auf der Kolbenpumpen-Abgabeseite
ein Rückschlagventil
insbesondere mit vorbestimmter Rückstellkraft
zum Aufbau eines Pumpenmediumüberdrucks
zwischen der Kolbenstruktur und der Abgabeöffnung angeordnet. Auf diese
Weise ist sichergestellt, daß ein
ausreichend großer
Ausstoß druck
zum Ausspritzen des Pumpmediums aus der Abgabeöffnung bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise ist eine Steuerung und/oder eine Regelung zum Betreiben
des Rückstellantriebs und/oder
des Arbeitsantriebs vorgesehen. Dabei kann die Steuerung und/oder
die Regelung derart ausgeführt
sein, daß der
Rückstellantrieb
und/oder der Hauptantrieb aktivierbar und/oder deaktivierbar sind.
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Vorzugsweise
ist die Steuerung und/oder Regelung mit einem Sensor, wie einem
Hallsensor oder für
eine stromlose Betriebsweise mit einer Sensorspule oder Spulensensor
oder Induktionsspule verbunden, um die Position der Kolbenstruktur
jeweils abgabeseitig dem Arbeitsantrieb und/oder einlaufseitig dem
Rückstellantrieb
zu erfassen.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer
insbesondere erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
deren Kolbenstruktur zum Ausstoßen
eines Pumpmediums in einer Axialrichtung beschleunigt wird. Erfindungsgemäß wird die
Kolbenstruktur zum Zurückstellen
in entgegengesetzter Richtung elektromagnetisch beschleunigt.
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Vorzugsweise
wird die Kolbenstruktur zum Ausstoßen eines Pumpmediums in der
einen Axialrichtung elektromagnetisch beschleunigt, wobei die Beschleunigung
in der entgegengesetzten Richtung erst initiiert wird, wenn die
Beschleunigung in einer Axialrichtung deaktiviert wurde. Auf diese
Weise ist ein energieökonomisches
Betriebsverfahren für
die Kolbenpumpe realisiert.
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Um
eine Ausstoßmenge
des Pumpmediums und/oder eine Ausstoßfrequenz für das Pumpmedium genau einstellen
zu können,
kann die Kolbenstruktur zum Ausstoßen eines Pumpmediums während deren
Beschleunigung in der einen Axialrichtung abgebremst werden, indem
während
der Beschleunigung in der einen Axialrichtung auch der Rückstellantrieb
aktiviert wird, der eine negative Beschleunigung, und zwar in der
entgegengesetzten Axialrichtung, bewirkt. Eine Verringerung der
Ausstoßmenge
oder eine Erhöhung
der Austoßfrequenz kann insbesondere
dann erreicht werden, wenn die Kolbenstruktur noch längs des
Ausstoßweges
abgebremst wird.
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Weitere
Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch
die Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der
beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
in einem neutralen Betriebszustand, wobei die Kolbenpumpe ohne Pumpmedium
beaufschlag ist.
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2 eine
schematische Querschnittsansicht der Kolbenpumpe gemäß 1,
wobei die Kolbenpumpe mit einem Pumpmedium beaufschlagt ist und
sich die Kolbenstruktur in einer Füllposition befindet; und
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3 eine
schematische Querschnittsansicht der Kolbenpumpe gemäß 2,
wobei die Kolbenstruktur beschleunigt ist und eine Kolbenfunktion einnimmt;
und
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4 eine
schematische Querschnittsansicht der Kolbenpumpe gemäß 2,
wobei die Kolbenpumpe in einem Ausstoßvorgang gezeigt ist.
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In 1 ist
die erfindungsgemäße Kolbenpumpe
im allgemeinen mit der Bezugsziffer 100 versehen.
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Die
Kolbenpumpe umfaßt
ein rohrförmiges Gehäuse 1,
das sich von einer Zulaufseite (Saugseite) 3 zu einer Abgabeseite
(Druckseite) 5 erstreckt. In dem Gehäuse 1 ist ein rohrförmiger Verdrängungskörper 7 in
Axialrichtung A verschieblich gelagert. Der Verdrängungskörper 7 hat
eine zylindrische Außenseite
und einen kontinuierlichen axialen Durchgang 9, der sich von
dem zulaufseitigen Ende zu dem abgabeseitigen Ende hindurch erstreckt.
An dem abgabeseitigen Ende des Durchgangs 9 ist ein teilsphärischer
Ventilsitz 11 ausgebildet.
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An
dem abgabeseitigen Ende des Verdrängungskörpers 7 ist ein Drahtkäfig 13 befestigt,
der aus wenigstens vier Drahtarmen 15 besteht.
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Innerhalb
des Drahtkäfigs 13 ist
eine Ventilkugel 17 lose axial beweglich untergebracht,
wobei der Ventilsitz 11 an die sphärische Gestalt der Ventilkugel 17 angepaßt ist.
An der Ablaufseite 5 ist Absatzanschlag 19 innenseitig
dem Gehäuse 1 angeordnet,
um die axiale Beweglichkeit des Verdrängungskörpers 7 hin zur Abgabeseite 5 zu
begrenzen. Ebenfalls auf der Zulaufseite 3 ist ein Absatzanschlag 21 an
der Innenseite des Gehäuses 1 angeordnet, um
die Verlagerungsamplitude des Verdrängungskörpers 7 in Axialrichtung
auf der Zulaufseite 3 zu begrenzen.
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An
der Ausgabeöffnung 23 des
Gehäuses 1 ist
eine Dichtungsplatte 25 eines Rückschlagventils angeordnet,
das beispielsweise mit einem Schwimmer in einer Biogasanlage funktional
zusammenwirken kann. Der nicht dargestellte Schwimmer dient dazu,
die Rückstellkraft
zum Schließen
des Rückschlagventils
bereitzustellen. In der geschlossenen Position liegt die Platte 25 an
der ablaufseitigen Öffnung 23 des
Gehäuses
dichtend an.
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An
der Außenseite
des Gehäuses 1 in
einem Abstand davon ist ein Arbeitsantrieb 27 angeordnet, der
als Induktionsspule ausgebildet ist. Axial versetzt zu dem Arbeitsantrieb 27 ist
ein Rückstellantrieb 29 angeordnet,
der ebenfalls als Induktionsspule ausgeführt ist. Der Rückstellantrieb 29 liegt
proximal zur Zulaufseite 3 und distal zur Abgabeseite 5,
während der
Arbeitsantrieb distal zur Zulaufseite 3 und proximal zur
Ablaufseite 5 angeordnet ist.
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Auf
der zulaufseitigen Seite des Rückstellantriebs
ist eine Sensorspule 31 zum Erfassen der Position des Verdrängungskörpers 7.
Die Sensorspule 31 dient vor allem dazu, die Position des
Verdrängungskörpers zu
erfassen, wenn der Rückstellantrieb 29 aktiviert
wird.
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Auf
der abgabeseitigen Seite des Hauptantriebs 27 ist eine
weitere Sensorspule 33 zum Erfassen der Position des Verdrängungskörpers 7 angeordnet.
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Um
eine elektromagnetische Beschleunigung des Verdrängungskörpers 7 zu erreichen,
ist der Verdrängungskörper 7 aus
einem magnetischen Material gebildet. Damit die Beschleunigung der
Kolbenstruktur nicht negativ beeinflußt wird, ist das Gehäuse 1 aus
einem nicht magnetischen Material gebildet. Gleiches gilt für die Ventilkugel 17.
Diese soll ausschließlich
von den Trägheitskräften und
den innerhalb der Ablaufseite befindlichen Medium beeinflußt werden.
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Im
folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 100 beschrieben.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 100 in
der sogenannten Füllposition
dargestellt. In der Füllposition
ist der Verdrängungskörper 7 hin
zur Zulaufseite zurückgezogen,
wobei die Ventilkugel 17 aufgrund deren Trägheit und
des Widerstands durch den sich um die Ventilkugel 17 herum befindlichen
Pumpmedium 41 in einer distalen Anschlagsposition relativ
zu dem Rückstellungskörper 7 liegt.
Aufgrund der distalen Anschlagsposition der Ventilkugel 17 kann
das Pumpmedium 41 durch den Durchgang 9 hindurch
hin zu der Abgabeseite 5 gelangen, welche sich annährend, wie
in 2 dargestellt ist, vollständig mit dem Pumpmedium 41 füllt. Bei
einer vertikalen Anordnung der Kolbenpumpe 100 wird der
Füllvorgang
des Volumens auf der Abgabeseite 5 unter dem Einfluß der Gewichtskraft
des Pumpmediums 41 erreicht. Bei einer Aufbewahrung des
Pumpmediums in einer geringeren Höhe relativ zur Abgabeseite 5 kann
ein zusätzlicher
Fördermechanismus
zum Laden des Pumpmediums auf der Abgabeseite 5 zulaufseitig
vorgesehen sein.
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In 2 ist
der Rückstellantrieb 29 mit
einer Parallelschraffur versehen, um dessen Aktivierung anzudeuten.
Hingegen ist der Arbeitsantrieb 27 ohne Schraffur als deaktiviert
angedeutet.
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Um
den Füllvorgang
zu kontrollieren, erfaßt die
Sensorspule 31 die zurückgezogene
Position des Verdrängungskörpers 7.
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In
der in 2 dargestellten Position ist nun die Kolbenpumpe 100 für das Ausstoßen des
Pumpmediums aus der Öffnung 23 bereit.
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In 3 ist
ersichtlich, daß der
Arbeitsantrieb 27 mit einer Parallelschraffur versehen
ist, was ein Zünden
der Kolbenpumpe 100 mit sich bringt. Der Verdrängungskörper 7 ist
bereits hin zur Abgabeseite 5 beschleunigt und bewegt dargestellt,
wodurch die noch beim Füllvorgang
freigelassenen Füllfreiräume 43 (2)
gefüllt
sind. Der Druckaufbau wird dadurch erreicht, daß aufgrund der Trägheit der
Ventilkugel 17 innerhalb des Pumpmediums letztere in Dichtanschlag
mit dem Ventilsitz 21 gelangt. Ab dieser Bewegungsphase
baut sich ein Überdruck
innerhalb des Volumens auf der Abgabeseite 5 auf. In dem Betriebszustand
gemäß 3 ist
dieser Druck noch offensichtlich geringer als die Rückstellkraft
des Rückschlagsventils
an der Öffnung 23 des
Gehäuses 1.
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Wie
in 3 dargestellt ist, erfaßt die aktive Sensorspule 33 die
Position des Verdrängungskörpers 7.
In diesem Fall erfaßt
die Sensorspule 33 den Eingriff der Ventilkugel 27 in
dem Ventilsitz 21, weil der Verdrängungskörper 7 einen Verlagerungsweg hinter
sich gebracht hat, der der axialen Längserstreckung des Käfigs 13 entspricht.
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In 4 ist
nunmehr eine weitere Verlagerung der nunmehr als Kolbenstruktur
fungierenden Kombination aus dem Verdrängungskörper 7 und der im
Ventilsitz 21 positionierten Ventilkugel 17. Die
nun wirkende Kolbenfunktion bewirkt einen schlagartigen Druckaufbau
bei jeglicher Weiterverlagerung der Kolbenstruktur zur Ablaufseite 5.
Der Überdruck
innerhalb des Volumens der Abgabeseite 5 nimmt derart stark
zu, daß die
Rückstellkraft
des Rückschlagventils
an der Öffnung 23 nicht
mehr ausreicht, um den Kontakt zwischen der Platte 25 und
der Öffnung 23 aufrecht
zu erhalten, so daß,
wie in 4 angedeutet ist, das Pumpme dium 41 aus
der Öffnung 23 ausgespritzt
wird. Auch während
dieses Spritzvorgangs ist die Sensorspule 33 aktiviert,
genauso wie der Arbeitsantrieb 27.
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Um
den Verdrängungskörper wieder
in die in 2 gezeigte Position zurück zu bringen,
wird der Arbeitsantrieb 27 deaktiviert, indem die jeweilige
Induktionsspule stromlos gestellt wird, wobei der elektromagnetische
Rückstellantrieb 29 aktiviert
wird. Aufgrund der Zurückverlagerung
hin zur Zulaufseite 3 wird ein Unterdruck im Bereich der
Ablaufseite 5 erzeugt, was den Nachlauf vom Pumpmedium
hin zur Ablaufseite 5 verstärkt.
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Um
die Ausstoßmenge
des Pumpmediums 41 zu kontrollieren, kann die jeweilige
Aktivierung und die Deaktivierung der Antriebe 27, 29 durch
eine nicht dargestellt Regelungseinrichtung anhand der Positionsinformationen
durch die Sensorspule 31, 33 geregelt werden.
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Um
beispielsweise die Ausstoßfrequenz
zu erhöhen,
kann der Rückstellantrieb 29 bereits
dann aktiviert werden, wenn sich der Verdrängungskörper 7 samt der im
Ventilsitz 27 liegenden Ventilkugel 17 noch in
Richtung der Ablaufseite bewegt, wodurch der Verdrängungskörper 7 abgebremst
wird, allerdings nicht die Ventilkugel 17, wodurch ein
Nachfüllen
des Volumens auf der Ablaufseite 5 unmittelbar einhergehen
kann.
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Auch
die durch die Kolbenpumpe ausgestoßene Dosiermenge kann mit Hilfe
einer entsprechenden Ansteuerung der Antriebe 27, 29 eingestellt
werden.
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Die
Anschlagabsätze 19, 21 dienen
dazu, die Bewegungsamplitude des Verdrängungskörpers 7 einzuschränken, der
die Beschleunigungskräfte
des Arbeitsantriebs 27 und des Rückstellantriebs 29 erfährt. Hierbei
sei sichergesellt, daß der
Verdrängungskörper stets
im Einflußbereich
des jeweiligen Antriebs 27, 29 verbleibt. Insbesondere
in der senkrechten Einbaulage der Kolbenpumpe dienen die Anschläge dazu,
daß der
Verdrängungskörper 7 nicht ungewollt
in Bereiche absinkt, der von den elektromagnetischen Antrieben nicht
mehr erreicht werden kann.
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Mit
der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 100 ist
es möglich,
ohne komplizierte mechanische Bauteile auch aggressivste Pumpmedien
zu befördern,
ohne einen erhöhten
Wartungsaufwand bereitstellen zu müssen. Die Kolbenpumpe sichert
eine absolut zuverlässige
Trennung des Pumpmediums von der umgebenden Atmosphäre. Die
Kolbenpumpe eignet sich besonders zum Befördern von biologisch empfindlichen
sowie chemisch aggressiven und toxischen Medien. Die Kolbenpumpe 100 bedarf
keiner mechanischen Getriebeelemente, keiner Lager und Dichtungen,
welche anfällig
für Verschleiß sind.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung
der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.
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- 1
- Gehäuse
- 3
- Zulaufseite
- 5
- Abgabeseite
- 7
- Verdrängungskörper
- 9
- Durchgang
- 11
- Ventilsitz
- 13
- Drahtkäfig
- 15
- Drahtarme
- 17
- Ventilkugel
- 19,
21
- Absatzanschlag
- 23
- Ausgabeöffnung
- 25
- Dichtungsplatte
- 27
- Arbeitsantrieb
- 29
- Rückstellantrieb
- 31,
33
- Sensorspule
- 41
- Pumpmedium
- 43
- Füllfreiräume
- 100
- Kolbenpumpe
- A
- Axialrichtung