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Die
Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit einem Gehäuse, einer
Kolben-/Zylinder-Dosiereinheit und einem Antrieb, wobei der Kolben
eine Ein- und Auslassöffnung
aufweist.
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Derartige
Dosierpumpen sind bereits in verschiedener Hinsicht bekannt. Es
besteht ein Bedürfnis,
derartige Dosierpumpen einerseits prozesssicher und andererseits
kostenmäßig günstig zu
realisieren.
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Die
Erfindung beschäftigt
sich mit der Aufgabe, eine Dosierpumpe mit einem Gehäuse und
einer Kolben-/Zylinder-Dosiereinheit sowie einem Antrieb anzugeben,
welche vorteilhaft ausgebildet ist. Insbesondere soll eine Prozesssicherheit
gegeben sein. Es soll aber auch eine kostenmäßig günstige Realisierung erreichbar
sein.
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Eine
mögliche
Lösung
dieser Aufgabe ist nach einem ersten Erfindungsgedanken durch den Gegenstand
des Anspruches 1 gegeben, wobei in diesem Fall darauf abgestellt
ist, dass zwei Kolben-/Zylindereinheiten vorgesehen sind, dass die Kolben-/Zylindereinheiten über einen
Schrittmotor angetrieben sind und dass der Zylinder insgesamt durch
eine am Gehäuse
abgestützte
Feder im Bereich der Ein- und Auslassöffnung in eine Dichtanlage
zu dem Gehäuse
vorgespannt ist.
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Die
beiden Kolben-/Zylindereinheiten ermöglichen, wenn gewünscht, einen
kontinuierlichen Dosierbetrieb. Während der eine Kolben zurückfährt und
der Zylinder gefüllt
wird, kann aus dem anderen Zylinder eine Dosierung vorgenommen werden.
Dies auch in jeder gewünschten
Menge pro Zeiteinheit angesichts des Antriebs über einen Schrittmotor. Die Abstützung der
Zylinder am Gehäuse
im Bereich der Ein- und Auslassöffnung
und die durch die Federkraft hierbei erreichte Dichtanlage ermöglicht eine
einfache Montage und ggf. auch Austausch eines entsprechenden Zylinders
bzw. einer entsprechenden Kolben-/Zylindereinheit.
Dies bei gleichwohl gegebener erforderlicher Dichtigkeit.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung,
oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zu dem bereits vorstehend
erläuterten
Anspruchskonzept beschrieben. Sie können aber auch in einer Zuordnung
zu nur einem oder mehreren einzelnen Merkmalen dieses Anspruches
oder unabhängig
in einem anderen Gesamtkonzept von Bedeutung sein.
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So
ist es insbesondere bevorzugt, dass jede Kolben-/Zylindereinheit
durch einen gesonderten Schrittmotor angetrieben ist. Dies ermöglicht die
unabhängige
Steuerung der Einheiten. Die einzelnen Schrittmotoren können auch
kleiner ausgelegt werden.
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Weiter
ist vorgesehen, dass die am Gehäuse abgestützte Feder
spannbar ist. So ist gewährleistet, dass
eine ständige
Anpresskraft wirkt. Geringfügige Erschütterungen
können
so die Prozesssicherheit nicht beeinträchtigen. Weiter ist bevorzugt,
dass die Ein- und Auslassöffnung
des Zylinders gegen einen gehäuseseitigen
Konus vorgespannt ist. Es ergibt sich eine selbsttätige Zentrierung.
Insbesondere beim Wechsel einer Kolben-/Zylindereinheit ist eine günstige Handhabbarkeit
gegeben.
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Auch
ist bevorzugt, dass die Kolben-/Zylindereinheit zum unmittelbaren
Zugang freiliegend angeordnet ist, während der Antrieb und die Steuerung bevorzugt
innerhalb einer Gehäusewandung
angeordnet sind. Die freiliegend angeordneten Kolben-/Zylindereinheiten
ermöglichen
eine unmittelbare optische Kontrolle und Überwachung des Betriebs der
Dosierpumpe. Zudem sind diese Kolben-/Zylindereinheiten auch für eventuelle
Wartungs- oder Austauscharbeiten derart problemlos zugänglich.
Die Anordnung des Antriebs und der Steuerung kann zwar auch außerhalb
des Gehäuses
vorgesehen sein. Es bietet sich aber an, diese Komponenten, jedenfalls
eine dieser Komponenten, innerhalb der Gehäusewandung anzuordnen.
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Hinsichtlich
der Kolben-/Zylindereinheit ist in weiterer Einzelheit bevorzugt,
dass der Zylinder ein Glaszylinder ist. Dies ermöglicht die Benutzung mit unterschiedlichsten
zu pumpenden Medien. Glas wird bekanntlich von den meisten Chemikalien
nicht angegriffen. Zudem ist auch eine erwünschte Temperaturbeständigkeit
ohne Weiteres gegeben. Hinsichtlich des Kolbens bietet sich als
Material Polytetrafluorethylen, PTFE, an. Dieses ist in gleicher
Weise im Hinblick auf schon erwähnte
Chemikalien günstig. Eine
eventuell im Langzeitbetrieb sich einstellende gewisse Verformung
wird durch die genannten Federn, insbesondere auch deren Vorspannung,
ausgeglichen.
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In
weiterer Einzelheit ist hinsichtlich des Zylinders bevorzugt, dass
er an seinem der Ein- und Auslassöffnung abgewandten Ende einen
Flansch aufweist. Auf diesen Flansch bzw. ein bevorzugt den Flansch
untergreifendes Halterungsteil kann dann die genannte Feder wirken.
Das Halterungsteil kann lediglich lose anliegend zur Einwirkung
auf den Flansch des Zylinders vorgesehen sein.
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Die
Gegenlagerung der Kolben-/Zylindereinheit, im Hinblick auch auf
die mittels der Feder darauf einwirkenden Kräfte, erfolgt bevorzugt – allein – im Bereich
der Ein- und Auslassöffnung
des Zylinders. Nämlich
durch Gegenlagerung am Gehäuse,
also an dem diesbezüglich
bereits beschriebenen Kunststoffteil.
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Weiter
bevorzugt weist der Zylinder eine düsenartige Spitze auf. Speziell
eine Spitze, wie sie auch von Spritzen her bekannt sind. Es kann
sich um eine Spritze handeln, die einen Metallkopf aufweist, deren
Spitze also auch aus Metall aus gebildet ist. Mitunter wird eine
solche Spritze auch als Rekordspritze bezeichnet. Mündungsseitig
ist die Spitze der Spritze in einem eine Ansaug- und Druckleitung aufweisenden
Verteilungsblock aufgenommen. Der an seinem freien Ende mit einem
Antrieb zusammenwirkende Kolben kann so die in dem Zylinder enthaltene
Flüssigkeit
in eine entsprechende Leitung im Gehäuse einbringen. Durch geeignete
Ventilschaltung, bevorzugt allein durch geeignet angeordnete Rückschlagventile,
kann so das Einsaugen von Flüssigkeit
aus einem Vorratsbehältnis
und das Abgeben von Flüssigkeit
in einen nachgeschalteten Prozess durchgeführt werden.
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Die
Antriebsgestaltung ist in weiterer Einzelheit bevorzugt derart vorgesehen,
dass der Schrittmotor eine Spindel antreibt, mittels welcher ein Schlitten
verfahren wird. Der Schlitten ist mit dem Kolben durch einen Kopplungsstab
verbunden. Der Kopplungsstab muss entsprechend eine Gehäuseöffnung durchsetzen,
wenn wie bevorzugt angegeben der Antrieb und die genannte Spindel
innerhalb des Gehäuses
angeordnet sind. Dadurch, dass der Kopplungsstab in dem Schlitten
lediglich steckgehaltert ist, ist auch in dieser Hinsicht ein einfacher
Austausch einer Kolben-/Zylindereinheit, wenn gewünscht, unterstützt.
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Das
Gesamtkonzept der beschriebenen Dosierpumpe, hierbei auch unterstützt durch
die bereits beschriebenen unabhängigen
Antriebe der Kolben-/Zylindereinheiten, arbeitet pulsationsfrei.
Es kann eine kontinuierliche, unterbrechungsfreie Eindüsung einer
gewünschten
Substanz in einen Prozess beispielsweise erreicht werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe,
wobei die Dosierpumpe ein Gehäuse,
eine Kolben-/Zylinder-Dosiereinheit und einen Antrieb aufweist,
wobei weiter der Kolben eine Ein- und Auslassöffnung aufweist.
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Um
einen vorteilhaften Betrieb einer solchen Dosierpumpe zu erreichen,
ist vorgeschlagen, dass zwei Kolben-/Zylindereinheiten vorgesehen
sind und dass zum pulsationsfreien Betrieb ein Kolben nach erfolgtem
Ansaugen in Ausdrückrichtung
bewegt wird, so weit, dass Spiel und Totvolumina im Ventil vor Förderbeginn
hierdurch ausgeglichen werden. Es kann steuerungstechnisch entsprechend
vorgesehen werden, dass die Bereitschaftsstellung zum Eindüsen einer
Flüssigkeit
in einen Prozess bereits Spiel und Totvolumina, die ggf. in der
Leitung oder im Ventil enthalten sind, vor Förderbeginn ausgeglichen ist. Dies
auch unterstützt
durch einen Antrieb beispielsweise in Form eines Schrittmotors.
Die genannten Ein- und Auslassventile können bevorzugt als Magnetventile
ausgebildet sein.
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Nachstehend
ist die Erfindung des Weiteren mit Bezug zu der beigefügten Zeichnung,
die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellt, erläutert. Hierbei
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht von vorne der Dosierpumpe;
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2 eine
schematische Darstellung der Anordnung der Kolben-/Zylindereinheiten
verbunden mit Ansaugleitung und Druckleitung;
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3 die
Einzeldarstellung einer eingebauten Kolben-/Zylindereinheit;
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4 einen
Schnitt durch den Gegenstand gemäß 3,
geschnitten entlang der Linie IV-IV; und
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5 eine
Ansicht von oben, bei abgenommenem Deckel.
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Dargestellt
und beschrieben ist, zunächst
mit Bezug zu 1, eine Dosierpumpe 1 mit
einem Gehäuse 2 und
zwei Kolben-/Zylinderdosiereinheiten 3, 4 und
einem Antrieb 5 vorgesehen, vgl. 4, der hier
aber nur schematisch dargestellt ist. Es handelt sich um zwei elektrische
Schrittmotoren, die jeweils auf einen Kolben 6, 7 der
jeweiligen Kolben-/Zylindereinheit 3 bzw. 4 einwirken.
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Ein
elektrischer Schrittmotor ist ein Synchronmotor, bei welchem der
Rotor durch ein gesteuertes schrittweise rotierendes elektromagnetisches Feld
der Statorspulen jeweils um einen minimalen Winkel (Schritt) oder
sein Vielfaches gedreht werden kann. Im Einzelnen unterscheidet
man Reluktanz- und Permanentmagnet-Schrittmotoren. Beide Formen
können
auch zu einem Hybrid-Schrittmotor kombiniert
sein.
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Der
jeweilige Zylinder 8, 9 einer Kolben-/Zylindereinheit 3, 4 ist
an dem Gehäuse 2 gehaltert.
In diesem Zusammenhang weist der Zylinder 8, 9,
vgl. insbesondere 2, zugeordnet seiner Ein- und Auslassöffnung 10 einen
Konusabschnitt 11 auf, der in einem Gegenkonus 12 des
Gehäuses
einliegt. Mittels Federn 13, 14, die über ein
Halterungsteil 15 auf den Zylinder 8 einwirken,
ist die Dichtigkeit im Bereich der Konusausformungen 11, 12 gewährleistet. Dies
ist insbesondere von Bedeutung im Hinblick auf ein für diese
Abschnitte bevorzugt gewähltes
Kunststoffmaterial. Nämlich
PTFE, das sich unter Druck und Langzeiteinwirkung nämlich ggf.
verformen kann.
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Wie
beim Ausführungsbeispiel
auch ersichtlich, ist das zur genannten austrittsseitigen Lagerung der
Zylinder 8, 9 dienende Gehäuseteil 16 als insgesamt
Kunststoffteil, nämlich
bevorzugt PTFE-Teil, ausgebildet, dass vorderseitig eine Wandung
des Gehäuses
aufgesetzt ist.
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Die
Kolben-/Zylindereinheiten 3, 4 sind zum unmittelbaren
Zugang freiliegend angeordnet, während
der Antrieb 5 und eine nicht dargestellte Steuerung innerhalb
der Gehäusewandung
angeordnet sind. So ist insbesondere der schon angesprochene einfache
Austausch etwa eines Zylinders 8, 9 ermöglicht.
Zwar kann noch ein bspw. durchsichtiges, etwa aus Glas bestehendes
Deckelteil vorgesehen sein, hinter dem die genannten Kolben-/Zylinderanordnungen
vorgesehen sind. Bevorzugt ist jedoch der unmittelbare Freistand.
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Weiter
ist bevorzugt, dass ein Zylinder 8, 9 ein Glaszylinder
ist. Der Kolben 6 bzw. 7, jedenfalls in seinem
mit in den Zylinder eingesaugte oder aus diesem ausgestoßene Flüssigkeit
in Kontakt kommenden Bereich, besteht wiederum bevorzugt aus Kunststoff
und insbesondere bevorzugt aus PTFE.
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Weiter
weist der Kolben 8, 9 an seinem der Ein- und Auslassöffnung 10 abgewandten
Ende einen unmittelbar an dem Kolben ausgebildeten oder fest mit
diesem verbundenen Flansch 17 auf. Mit diesem Flansch 17 liegt
der Zylinder auf dem Halterungsteil 15 auf.
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Das
Halterungsteil 15 weist weiter Bohrungen 18 auf,
die von Haltestangen 19 durchsetzt sind. Diese Halterungsstangen 19 weisen
unterseitig, unterhalb des Halterungsteils 15 einen Gewindeabschnitt
auf. Hierauf sind die Federteile 20, die entsprechend hülsenartig
geformt sind, aufgeschraubt. Hierdurch lässt sich die Feder 13, 14 in
ihrer Federkraft einstellen bzw. vorspannen. Die Feder kann, um ihre
Unverlierbarkeit zu erreichen, auch unmittelbar mit dem Teil 20 bleibend
verbunden sein.
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Eine
Kolben-/Zylindereinheit 3, 4 ist insbesondere
bevorzugt durch eine handelsübliche
Spritze gebildet. Erkennbar eine solche Spritze bevorzugt, die einen
Glaszylinder aufweist und die angesprochenen Teile aus Kunststoff
bzw. PTFE.
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Der
Kolben 6, 7, wie sich wiederum insbesondere aus 4 ergibt,
ist an seinem freien Ende mit einem Kopplungsteil 21 versehen.
Dieses Kopplungsteil wirkt bspw. über ein Gewinde 22 oder
eine sonstige Formschlussverbindung mit dem freien Kolbenende zusammen.
Das Kopplungsteil 21 ist weiter mit einem Kopplungsstab 23 versehen,
der in einen Schlitten 24 eingreift. Der Schlitten 24 wird
durch den Antrieb 5 und eine Spindel 25 zum Verfahren
nach vertikal oben oder vertikal unten bezogen auf die Zeichnungsdarstellung
angetrieben.
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Die
vordere Gehäusewand
weist hierzu, siehe auch etwa 3, jeweils
einen Durchgriffsschlitz 26, der sich entsprechend vertikal
erstreckt, für
die Kopplungsstange 23 auf.
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Der
Schlitten 24 ist zur Stabilisierung von zwei feststehenden
Stangen 27, 28 durchsetzt.
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Von
Bedeutung ist weiterhin, dass die Dosierpumpe so ausgebildet ist,
dass sie pulsationsfrei arbeitet. Hierzu ist verfahrensmäßig vorgesehen, dass
ein Kolben 6, 7 der einen Kolben-/Zylindereinheit 3, 4 nach
erfolgtem Ansaugen eines zu dosierenden Mittels über eine Ansaugleitung 32,
die mit einem nicht weiter dargestellten Vorratsbehältnis in
Verbindung stehen kann, in Ausdrückrichtung
bewegt wird, und zwar so weit, dass Spiel und Totvolumina im Ventil,
nämlich
insbesondere dem jeweiligen Auslassventil 29, 30 vor
Förderbeginn
hierdurch ausgeglichen sind. Sobald das Fördern einsetzt, wird unmittelbar
die gewünschte
Dosiermenge ausgegeben. Beim Ausführungsbeispiel über eine
Austrags- bzw. Dosierleitung 33. Hiermit wird beispielsweise
ein Zusatzmittel im Rahmen eines chemischen Prozesses eingedüst. Aufgrund
der starren Ausbildung der Dosiereinheit durch den Zylinder, insbesondere
Glaszylinder und den starren Kolben ist auch keine Wechselwirkung
im Hinblick auf eine Druckbeaufschlagung zu beobachten. Eine hochpräzise Steuerung
ist daher ermöglicht.
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Die
genannten Auslassventile 29, 30 aber auch die
Einlassventile 31, 32 sind bevorzugt als Magnetventile
realisiert.
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Eine
Montage bzw. Demontage einer Kolben-/Zylindereinheit 3 bzw. 4 kann
in sehr einfacher Weise vorgenommen werden. Zunächst werden die Teile 20 abgeschraubt,
woraufhin aufgrund gewisser Lockerung des jeweiligen Zylinders 8, 9 ein
leichtes Verkippen des unteren Bereiches vom Gehäuse weg ermöglicht ist. Hierdurch kann
die Kopplungsstange 23 aus dem Schlitten 24 gelöst werden
und dann die Kolben-/Zylindereinheit 3 bzw. 4 insgesamt
nach unten entnommen werden. In gleicher Weise umgekehrt erfolgt
eine Montage. Da hierzu keinerlei Werkzeug erforderlich ist und
auch nur wenige Handgriffe durchgeführt werden müssen, lässt sich
ein Austausch einer Kolben-/Zylindereinheit 3 bzw. 4 sogar während des
Betriebs der Dosiereinheit vornehmen.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.