DE102014112833A1 - Positive displacement pump with fluid reservoir - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem Förderraum, welcher mit einem Druck- und einem Sauganschluss verbunden ist, einem das Volumen des Förderraum bestimmendes Verdrängerelement, das zwischen einer ersten Position, in der der Förderraum ein kleineres Volumen aufweist, und einer zweiten Position, in der der Förderraum ein größeres Volumen aufweist, hin- und herbewegt werden kann, wobei der Druckanschluss über ein Druckventil mit dem Förderraum verbunden ist und der Sauganschluss über ein Saugventil mit dem Förderraum verbunden ist. Um eine entsprechende Verdrängerpumpe bereitzustellen, die selbst entlüftend ist, einfach aufgebaut ist und zudem auch bei hohen Gegendrücken in der Druckleitung eine druckstabile Dosierleistung hat, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein mit Förderfluid befüllbares Reservoir über ein Entgasungsventil mit dem Förderraum verbunden ist.The present invention relates to a positive displacement pump having a delivery chamber, which is connected to a pressure and a suction port, a volume of the delivery chamber determining displacement element, which has a smaller volume between a first position, and a second position, in the delivery space has a larger volume, can be moved back and forth, wherein the pressure port is connected via a pressure valve to the delivery chamber and the suction port is connected via a suction valve with the delivery chamber. In order to provide a corresponding positive displacement pump, which is self-venting, simple in construction and also has a pressure stable dosing at high pressure surges in the pressure line, the invention proposes that a reservoir to be filled with conveying fluid is connected to the pumping chamber via a degassing valve.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem Förderraum, welche mit einem Druck- und einem Sauganschluss verbunden ist. Die Verdrängerpumpe weist des Weiteren ein das Volumen des Förderraums bestimmendes Verdrängerelement auf, das zwischen einer ersten Position, in der der Förderraum ein kleineres Volumen aufweist, und einer zweiten Position, in der der Förderraum ein größeres Volumen aufweist, hin- und herbewegt werden kann. Üblicherweise ist der Druckanschluss über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil mit dem Förderraum verbunden und der Sauganschluss über ein ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil mit dem Förderraum verbunden.The present invention relates to a positive displacement pump with a delivery chamber, which is connected to a pressure and a suction port. The displacement pump furthermore has a displacement element which determines the volume of the delivery space and which can be moved back and forth between a first position in which the delivery space has a smaller volume and a second position in which the delivery space has a larger volume. The pressure connection is usually connected to the delivery chamber via a pressure valve designed as a check valve and the suction connection is connected to the delivery chamber via a suction valve which is likewise designed as a check valve.

Um ein Medium zu fördern, wird das Verdrängerelement, das beispielsweise eine Membran sein kann, oszillierend zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und herbewegt. Bei der Bewegung des Verdrängerelementes von der ersten in die zweite Position, dem sogenannten Saughub, wird das Volumen des Förderraums vergrößert, wodurch der Druck im Förderraum abfällt. Sobald der Druck im Förderraum unter dem Druck in einer mit dem Sauganschluss verbundenen Saugleitung fällt, öffnet sich das Saugventil und über den Sauganschluss wird zu förderndes Medium in den Förderraum eingesaugt. Sobald das Verdrängerelement sich von der zweiten Position wieder in Richtung der ersten Position bewegt (dies ist der sogenannte Druckhub), verringert sich das Volumen im Förderraum und der Druck im Förderraum steigt an. Das Saugventil wird verschlossen, um ein Zurückströmen des zu fördernden Mediums in die Saugleitung zu verhindern. Sobald der Druck im Förderraum den Druck in einer mit dem Druckanschluss verbundenen Druckleitung überschreitet, wird das Druckventil geöffnet, sodass das sich im Förderraum befindliche Fördermedium in die Druckleitung gedrückt werden kann.In order to convey a medium, the displacer element, which may for example be a membrane, oscillates between the first and the second position. During the movement of the displacement element from the first to the second position, the so-called suction stroke, the volume of the delivery chamber is increased, as a result of which the pressure in the delivery chamber drops. As soon as the pressure in the delivery chamber falls below the pressure in a suction line connected to the suction connection, the suction valve opens and via the suction connection the medium to be delivered is sucked into the delivery chamber. As soon as the displacement element moves back from the second position in the direction of the first position (this is the so-called pressure stroke), the volume in the delivery chamber decreases and the pressure in the delivery chamber increases. The suction valve is closed to prevent backflow of the medium to be pumped into the suction line. As soon as the pressure in the delivery chamber exceeds the pressure in a pressure line connected to the pressure connection, the pressure valve is opened so that the delivery medium located in the delivery chamber can be pressed into the delivery line.

Eine solche als Membranpumpe ausgebildete Verdrängerpumpe ist in der EP 1 546 557 B1 gezeigt und beschrieben.Such designed as a diaphragm pump positive displacement pump is in the EP 1 546 557 B1 shown and described.

Beim Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere von ausgasenden Fördermedien, wie zum Beispiel Natriumhypochlorit (NaOCl), können sich Gasblasen in der mit dem Sauganschluss verbundenen Saugleitung bilden und in den Dosierkopf gesaugt werden. Auch ist es möglich, dass sich in der Förderkammer Gasblasen bilden. Dies ist häufig nach längeren Dosierpausen der Fall. Da der Sauganschluss mit einer Saugleitung verbunden ist, die im einfachsten Fall als Schlauch ausgebildet ist und in einem Vorratsbehälter endet, kann es bei einem Austausch des Vorratsbehälters, insbesondere bei laufender Pumpe, vorkommen, dass die Saugleitung kurzzeitig nicht mehr mit dem Fördermedium verbunden ist und Gas ansaugt.When dosing liquids, in particular outgassing pumped media, such as sodium hypochlorite (NaOCl), gas bubbles can form in the suction line connected to the suction and sucked into the dosing. It is also possible that form gas bubbles in the delivery chamber. This is often the case after longer dosing breaks. Since the suction port is connected to a suction line, which is formed in the simplest case as a hose and ends in a reservoir, it may happen when replacing the reservoir, in particular when the pump is running, that the suction line is temporarily no longer connected to the fluid and Gas sucks.

Befindet sich zu viel Gas im Dosierkopf einer oszillierenden Förderpumpe kann es zu Störungen des Dosiervorgangs kommen, sofern die Eigenkompressionsfähigkeit des Dosierkopfes aufgrund des eingeschlossenen Gasvolumens nicht ausreicht, um das Druckventil gegen die Rückschlagfeder, das Eigengewicht des Schließkörpers sowie den Systemdruck zu öffnen. Mit anderen Worten kann es passieren, dass, wenn der Gasanteil im Förderraum zu hoch wird, trotz der Bewegung des Verdrängerelementes von der zweiten in die erste Position sich der Druck im Förderraum nicht ausreichend erhöht, um das mit dem Druckanschluss verbundene Druckventil zu öffnen. Ursache dafür ist die im Vergleich zu Flüssigkeiten hohe Kompressionsfähigkeit von Gas.If there is too much gas in the dosing head of an oscillating feed pump, the dosing process may be disturbed, provided that the self-compression capability of the dosing head is insufficient to open the pressure valve against the return spring, the dead weight of the closing body and the system pressure due to the enclosed gas volume. In other words, it may happen that, if the gas content in the pumping chamber becomes too high, despite the movement of the displacer from the second to the first position, the pressure in the pumping chamber is not increased sufficiently to open the pressure valve connected to the pressure port. The reason for this is the high compressibility of gas compared to liquids.

Gelingt es daher dem Verdrängerelement nicht mehr, einen genügend hohen Druck zur Öffnung des Druckventils aufzubringen, wird das Fördermedium nicht gepumpt, d.h. die gewünschte Dosierung kann nicht erfolgen.If, therefore, it is no longer possible for the displacer element to apply a sufficiently high pressure to the opening of the pressure valve, the pumped medium is not pumped, i. the desired dosage can not be done.

Um diesen Fehlerzustand verlassen zu können, ist es notwendig, die Kompressionsfähigkeit auf den am Druckanschluss anliegenden Gegendruck wiederherzustellen. Dies kann dadurch erfolgen, dass wieder etwas Flüssigkeit in den Förderraum gebracht wird, um das Verhältnis von kompressiblen zu inkompressiblen Medien so zu verbessern, dass der bei der durch die Bewegung des Förderelementes aufgebaute Druck den an dem Druckanschluss anliegenden Gegendruck wieder erreichen kann.In order to be able to leave this fault condition, it is necessary to restore the compressibility to the back pressure applied to the pressure port. This can be done by again bringing some liquid into the delivery chamber in order to improve the ratio of compressible to incompressible media so that the pressure built up by the movement of the delivery element can reach the counterpressure applied to the pressure connection again.

Bei der in der EP 1 546 557 B1 gezeigten Förderpumpe ist daher eine zusätzliche Verbindung zwischen Förderraum einerseits und Druckanschluss andererseits vorgesehen, die intermittierend geöffnet wird, um Flüssigkeit den Wiedereintritt von der Druckleitung in den Förderraum zu ermöglichen, wodurch gleichzeitig Gas aus dem Förderraum entweichen kann, sodass sich das Verhältnis zwischen kompressiblen Gasen und inkompressiblen Flüssigkeiten wieder verbessert und im Idealfall der am Druckanschluss anliegende Gegendruck in der Förderkammer wieder erreicht werden kann.When in the EP 1 546 557 B1 Therefore, an additional connection between delivery chamber on the one hand and pressure port on the other hand is provided, which is opened intermittently to allow fluid re-entry from the pressure line into the pumping chamber, which simultaneously gas can escape from the pumping chamber, so that the ratio between compressible gases and incompressible fluids again improved and ideally the pressure applied to the pressure port counterpressure in the delivery chamber can be reached again.

Diese Lösung ist jedoch relativ aufwendig, da neben einer zusätzlichen Bypassleitung, ein diese verschließendes Ventil sowie eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Ventils vorgesehen sein muss.However, this solution is relatively expensive, since in addition to an additional bypass line, a valve closing this and a drive device for driving the valve must be provided.

Daher ist in der WO 2013/135681 bereits vorgeschlagen worden, das Druckventil undicht auszuführen, sodass auch bei geschlossenem Druckventil ein Rückflusskanal Förderraum und Druckanschluss verbindet, durch den Medium in den Förderraum gelangen kann und/oder Gas aus dem Förderraum entweichen kann.Therefore, in the WO 2013/135681 has already been proposed to perform the pressure valve leaking, so that even when the pressure valve is closed, a return flow channel delivery chamber and pressure port connects, through the medium can get into the delivery chamber and / or gas can escape from the delivery chamber.

Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, dass die Förderkennlinie von dem Druck in der mit dem Druckanschluss verbundenen Druckleitung abhängt. Insbesondere dann, wenn gegen einen sehr hohen Druck gepumpt werden soll, nimmt die Menge an Förderfluid, die durch das undichte Druckventil in den Förderraum zurückströmt, deutlich zu, sodass die Dosierleistung reduziert wird.However, this embodiment has the disadvantage that the delivery characteristic depends on the pressure in the pressure line connected to the pressure port. In particular, when it is to be pumped against a very high pressure, the amount of delivery fluid, which flows back through the leaking pressure valve in the delivery chamber, increases significantly, so that the dosing is reduced.

Vor dem Hintergrund des beschriebenen Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verdrängerpumpe bereitzustellen, die selbst entlüftend ist, einfach aufgebaut ist und zudem auch bei hohen Gegendrücken in der Druckleitung eine druckstabile Dosierleistung hat.Against the background of the described prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a positive displacement pump which is self-venting, has a simple design and, moreover, has a pressure-stable metering capacity even at high back pressures in the pressure line.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein mit Förderfluid befüllbares Reservoir über ein Entgasungsventil mit dem Förderraum verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in that a reservoir which can be filled with conveying fluid is connected to the delivery chamber via a degassing valve.

Unter einem Reservoir wird dabei ein beliebiger Hohlraum verstanden, der mit Förderfluid befüllbar ist und der gegebenenfalls über Ventile sowohl vom Förderraum als auch vom Druck- und Sauganschluß getrennt ist.Under a reservoir while any cavity is understood, which is filled with conveying fluid and is optionally separated via valves both from the pumping chamber and from the pressure and suction port.

Das Entgasungsventil kann zumindest immer dann während des Saughubes geöffnet werden, wenn zu viel Gas im Förderraum ist, wodurch Förderfluid aus dem Reservoir in den Förderraum übertragen wird und in der Folge während des nächsten Druckhubes der Druck im Förderraum weiter ansteigt.The degassing valve can at least always be opened during the suction stroke if there is too much gas in the delivery chamber, as a result of which delivery fluid is transferred from the reservoir into the delivery chamber and, as a result, the pressure in the delivery chamber continues to rise during the next pressure stroke.

Sollte der Druckanstieg im Förderraum auch dann noch nicht ausreichen, um das Druckventil zu öffnen, kann während des nächsten Saughubes erneut Förderfluid vom Reservoir in den Förderraum zugeführt werden, sodass der Druck im Förderraum während des Druckhubes weiter ansteigt. Dies kann so lange fortgesetzt werden, bis sich im Förderraum wieder genug Druck aufbaut, um das Druckventil zu öffnen, sodass Förderfluid gegebenenfalls zusammen mit gasförmigen Bestandteilen in die Druckleitung gepumpt wird.If the pressure rise in the pumping chamber is then still insufficient to open the pressure valve, during the next suction stroke again conveying fluid can be supplied from the reservoir into the pumping chamber, so that the pressure in the pumping chamber continues to rise during the pressure stroke. This can be continued until enough pressure builds up again in the pumping chamber to open the pressure valve, so that pumped fluid is optionally pumped together with gaseous components into the pressure line.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Entgasungsventil in Richtung von dem Reservoir zum Förderraum einen Durchflusskoeffizient, welcher kleiner als der Durchflusskoeffizient des Saugventiles ist. Beispielsweise kann der Durchflusskoeffizient des Entgasungsventils kleiner als 1% oder vorzugsweise sogar kleiner als 0,2% des Durchflusskoeffizienten des Saugventils betragen. Der Durchflusskoeffizient ist ein Maß für den erzielbaren Durchsatz des Förderfluids durch das betreffende Ventil und ist im Prinzip auch ein Maß für den effektiven Querschnitt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es auf den absoluten Wert des Durchflusskoeffizienten nicht an, sondern lediglich auf das Verhältnis des Durchflusskoeffizienten des Entgasungsventils zu den Durchflusskoeffizienten des Saug- oder Druckventils. Alternativ dazu ist daher der effektive Querschnitt des Entgasungsventils kleiner als 1 % und vorzugsweise sogar kleiner als 0,2% des effektiven Querschnitts des Saugventils. In a preferred embodiment, the degassing valve in the direction from the reservoir to the delivery chamber has a flow coefficient which is smaller than the flow coefficient of the suction valve. For example, the flow rate coefficient of the degassing valve may be less than 1% or, preferably, even less than 0.2% of the flow coefficient of the suction valve. The flow coefficient is a measure of the achievable throughput of the fluid through the valve in question and is in principle also a measure of the effective cross section. In the context of the present invention, the absolute value of the flow coefficient does not matter, but only the ratio of the flow coefficient of the degassing valve to the flow coefficient of the suction or pressure valve. Alternatively, therefore, the effective cross section of the degassing valve is less than 1% and preferably even less than 0.2% of the effective cross section of the suction valve.

Beispielsweise kann als Definition des Durchflusskoeffizienten der Förderfluiddurchflusses des Ventils (ml/min) bei einer Druckdifferenz von 1 bar und einer Förderfluidtemperatur von 25°C definiert werden. Der Durchfluss wird dabei jeweils bei geöffnetem Ventil bestimmt.For example, as a definition of the flow coefficient of the conveying fluid flow rate of the valve (ml / min) at a pressure difference of 1 bar and a delivery fluid temperature of 25 ° C can be defined. The flow rate is determined in each case with the valve open.

Durch die entsprechende Reduzierung des Durchflusskoeffizienten des Entgasungsventils kann dieses auch dann geöffnet werden, wenn kein Gas im Förderraum ist, sodass eine Erfassung der Gasmenge nicht unbedingt notwendig ist. Immer dann, wenn das Entgasungsventil geöffnet ist, strömt eine Förderfluidmenge aus dem Reservoir in den Förderraum, was zu einer Entgasung des Förderraums führt. Allerdings wird dadurch auch Förderfluid aus dem Reservoir entnommen, sodass dieses wiederaufgefüllt werden muss. Zudem reduziert dies die Förderleistung, da weniger Förderfluid über den Sauganschluss gesaugt und über den Druckanschluss in die Druckleitung gepumpt wird. Durch die starke Reduzierung des Durchflusskoeffizienten ist die Druckleistung jedoch nur minimal reduziert. Insbesondere dann, wenn der Durchflusskoeffizient kleiner als 0,2% des Durchflusskoeffizienten des Saugventils ist, kann das Entgasungsventil auch immer geöffnet sein bzw. aus einer entsprechend dimensionierten Drossel bestehen.By the corresponding reduction of the flow coefficient of the degassing valve, this can also be opened when there is no gas in the pumping chamber, so that a detection of the amount of gas is not absolutely necessary. Whenever the degassing valve is opened, a quantity of conveying fluid flows from the reservoir into the delivery space, which leads to a degassing of the delivery space. However, as a result, delivery fluid is also removed from the reservoir, so that it must be replenished. In addition, this reduces the delivery rate, as less delivery fluid is drawn through the suction port and pumped through the pressure port into the delivery line. Due to the large reduction in the flow coefficient, the printing performance is only minimally reduced. In particular, when the flow coefficient is less than 0.2% of the flow coefficient of the suction valve, the degassing valve may also always be open or consist of a correspondingly sized throttle.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Entgasungsventil als Drosselrückschlagventil ausgebildet, welches eine permanente, gedrosselte Verbindung und, wenn der Druck im Förderraum größer als der Druck im Reservoir ist, eine ungedrosselte Verbindung bereitstellt. Durch diese Maßnahme kann das Reservoir auch wieder mit Förderfluid befüllt werden, wenn die Förderkammer entlüftet ist, da dann ein Teil des Förderfluids in das Reservoir gepumpt wird.In a further preferred embodiment, the degassing valve is designed as a throttle check valve, which provides a permanent, throttled connection and, if the pressure in the pumping chamber is greater than the pressure in the reservoir, an unthrottled connection. By virtue of this measure, the reservoir can also be filled again with delivery fluid when the delivery chamber is vented, since then a portion of the delivery fluid is pumped into the reservoir.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Drosselrückschlagventil im ungedrosselten Zustand einen Durchflusskoeffizienten, welcher kleiner als der Durchflusskoeffizient des Druckventils ist, wobei vorzugsweise der Durchflusskoeffizient des ungedrosselten Entgasungsventils kleiner als 15%, besonders bevorzugt kleiner als 5% des Durchflusskoeffizienten des Druckventils ist.In a preferred embodiment, the throttle check valve in the unthrottled state has a flow coefficient which is smaller than the flow coefficient of the pressure valve, wherein preferably the flow coefficient of the unthrottled degassing valve is less than 15%, more preferably less than 5% of the flow coefficient of the pressure valve.

Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass nur ein kleiner Teil des Förderfluids im Förderraum in das Reservoir gepumpt wird und der größere Anteil des Förderfluids in die Druckleitung transportiert wird. This measure ensures that only a small part of the delivery fluid is pumped into the reservoir in the reservoir and the greater proportion of the delivery fluid is transported into the pressure line.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Entgasungsventil ein Rückschlagventil ist, das sich öffnet, wenn der Druck im Förderraum kleiner als der Druck im Reservoir ist. Insbesondere dann, wenn die Verdrängerpumpe in einer Dosieranlage eingesetzt wird, die an der Saugleitung nur einen geringen Druck, beispielsweise Umgebungsdruck, bereitstellt, ist die Ausführungsform mit Rückschlagventil von Vorteil, wenn der Druck im Reservoir größer ist als der Druck in der Saugleitung, da dann während des Saughubes Fluid aus dem Reservoir entnommen werden kann, selbst wenn der Druck in der Förderkammer nicht unter den Druck in der Saugleitung fällt.In a further preferred embodiment, it is provided that the degassing valve is a check valve which opens when the pressure in the delivery chamber is less than the pressure in the reservoir. In particular, when the positive displacement pump is used in a metering, which provides only a low pressure, for example ambient pressure on the suction line, the embodiment with check valve is advantageous if the pressure in the reservoir is greater than the pressure in the suction line, then During the suction stroke fluid can be removed from the reservoir, even if the pressure in the delivery chamber does not fall below the pressure in the suction line.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Reservoir mit dem Druckanschluss verbunden. Dabei ist besonders bevorzugt das Entgasungsventil mit dem Druckventil in Reihe geschaltet, wobei das Entgasungsventil näher am Förderraum angeordnet ist.In a further particularly preferred embodiment, the reservoir is connected to the pressure port. In this case, the degassing valve is particularly preferably connected in series with the pressure valve, wherein the degassing valve is arranged closer to the delivery chamber.

Mit anderen Worten muss Förderfluid, das von dem Förderraum in die Druckleitung gepumpt wird, zunächst das Entgasungsventil und danach das Druckventil durchströmen. Das Reservoir wird dann durch die Verbindungsleitung zwischen Entgasungsventil einerseits und Druckventil andererseits gebildet. Gerade diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Reservoir automatisch wiederaufgefüllt wird, was beim separaten Reservoir ab und an manuell erfolgen muss. Bei dieser Ausführungsform sollte der Durchflusskoeffizient des Entgasungsventils von der Förderkammer in das Reservoir in etwa mit dem Durchflußkoeffizienten des Druckventils übereinstimmen.In other words, delivery fluid, which is pumped from the delivery chamber into the pressure line, must first flow through the degassing valve and then through the pressure valve. The reservoir is then formed by the connecting line between the degassing valve on the one hand and the pressure valve on the other. Especially this embodiment has the advantage that the reservoir is automatically replenished, which must be done manually from the separate reservoir from and to. In this embodiment, the flow coefficient of the degassing valve from the delivery chamber into the reservoir should be approximately equal to the flow coefficient of the pressure valve.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reservoir mit einem Akkumulator verbunden. Ein Akkumulator oder auch Hydraulikspeicher speichert die Flüssigkeit, d.h. das Förderfluid, unter Druck.In a further preferred embodiment, the reservoir is connected to an accumulator. An accumulator or hydraulic accumulator stores the fluid, i. the delivery fluid, under pressure.

Beispielsweise kann ein solcher Akkumulator durch einen Druckbehälter gebildet werden, dessen Innenraum durch ein bewegliches Trennglied in zwei Räume unterteilt wird, wobei in dem einen Raum ein Gas, welches als Druckspeicher dient, und in dem anderen Raum das Förderfluid aufbewahrt wird.For example, such an accumulator can be formed by a pressure vessel, the interior of which is divided by a movable partition member into two spaces, wherein in one space, a gas, which serves as a pressure accumulator, and in the other space, the conveying fluid is stored.

Erfindungsgemäß kann die Verdrängerpumpe in einer Dosieranlage mit einer Druckleitung, in der Förderfluid mit einem Druck p2 enthalten ist, und mit einer Saugleitung, in der Förderfluid mit einem Druck p1 < p2 enthalten ist, eingesetzt werden, wobei die Druckleitung mit dem Druckanschluss und die Saugleitung mit dem Sauganschluss verbunden ist.According to the invention, the positive displacement pump can be used in a metering system with a pressure line in which conveying fluid at a pressure p 2 is contained, and with a suction line in which conveying fluid is contained at a pressure p 1 <p 2 , the pressure line being connected to the pressure port and the suction line is connected to the suction port.

Besonders bevorzugt wird das Förderfluid im Reservoir mit einem Druck p3 beaufschlagt, wobei p1 < p3 < p2 ist.Particularly preferably, the delivery fluid is pressurized in the reservoir with a pressure p 3 , where p 1 <p 3 <p 2 .

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass dann, wenn sich zu viel Gas im Förderraum befindet und daher kein Fördermedium über das Druckventil in die Druckleitung gepumpt und auch am Ende des Saughubes kein weiteres Förderfluid über die Saugleitung das Saugventil in den Förderraum gesaugt wird, stattdessen während des Saughubes über das Entgasungsventil Förderfluid aus dem Reservoir in den Förderraum eingebracht wird mit der Folge, dass der Druck im Förderraum beim nächsten Druckhub ansteigt.This embodiment has the advantage that when there is too much gas in the pumping chamber and therefore no pumped fluid pumped via the pressure valve in the pressure line and at the end of the suction stroke no further pumping fluid through the suction line, the suction valve is sucked into the pumping chamber, instead during the suction stroke is introduced via the degassing valve conveying fluid from the reservoir into the pumping chamber, with the result that the pressure in the pumping chamber increases during the next pressure stroke.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform. 1 a schematic representation of a preferred embodiment.

In 1 ist schematisch eine Dosieranlage mit einer Verdrängerpumpe gezeigt. Die Dosieranlage dient dazu, ein Förderfluid aus einer Saugleitung 1, in der Förderfluid mit dem Fluiddruck p1 enthalten ist, in einer Druckleitung 6 zu pumpen, in der Förderfluid unter einem Fluiddruck p2 ist, wobei p2 > p1 ist. In 1 is schematically shown a dosing with a positive displacement pump. The dosing system serves to convey a fluid from a suction line 1 , in which conveying fluid is contained with the fluid pressure p 1 , in a pressure line 6 in which feed fluid is under a fluid pressure p 2 , where p 2 > p 1 .

Die Verdrängerpumpe weist einen Förderraum 3 auf, in dem ein als Membrane ausgebildetes Verdrängungselement 11 zwischen zwei Positionen hin- und herbewegt werden kann, wobei in der ersten Position, die in der Figur gestrichelt dargestellt und mit der Bezugszahl 4‘ bezeichnet ist, der Förderraum ein kleineres Volumen aufweist, und in der zweiten Position, die durchgezogen dargestellt und mit der Bezugszahl 4 versehen ist, der Förderraum ein größeres Volumen aufweist. The positive displacement pump has a delivery chamber 3 in, in which a membrane designed as a displacement element 11 can be reciprocated between two positions, wherein in the first position, shown in phantom in the figure and with the reference number 4 ' is designated, the delivery chamber has a smaller volume, and in the second position, shown in solid lines and the reference numeral 4 is provided, the delivery chamber has a larger volume.

Wird die Membran von der Position 4‘ in die Position 4 bewegt, vergrößert sich somit das Volumen des Förderraums 3 und der Druck im Förderraum fällt ab. Sobald der Druck im Förderraum kleiner als der Druck p1 in der Saugleitung 1 ist, öffnet das zwischen der Saugleitung 1 und dem Förderraum 3 angeordnete Saugventil 2, welches als Rückschlagventil ausgebildet ist.Will the membrane from the position 4 ' in the position 4 moves, thus increasing the volume of the pumping chamber 3 and the pressure in the pump room drops. As soon as the pressure in the delivery chamber is lower than the pressure p 1 in the suction line 1 is, that opens between the suction line 1 and the pump room 3 arranged suction valve 2 , which is designed as a check valve.

Dadurch wird Förderfluid von der Saugleitung 1 in den Förderraum 3 transportiert.As a result, delivery fluid from the suction line 1 in the pump room 3 transported.

Sobald die Bewegung der Membran umgekehrt wird, d.h. sobald die Membran sich von der Position 4 in Richtung der Position 4‘ bewegt, nimmt das Volumen des Förderraums 3 ab und das Saugventil 2 wird verschlossen. Once the movement of the membrane is reversed, ie as soon as the membrane moves away from the position 4 in the direction of the position 4 ' moves, takes the volume of the delivery chamber 3 off and the suction valve 2 is closed.

Der Druck im Förderraum 3 steigt weiter an, bis der Druck p2 in der Druckleitung 6 erreicht bzw. überschritten wird. In diesem Fall öffnet das Druckventil 5 und Förderfluid wird aus der Förderkammer 3 in die Druckleitung 6 transportiert.The pressure in the pump room 3 continues to rise until the pressure p 2 in the pressure line 6 is reached or exceeded. In this case, the pressure valve opens 5 and delivery fluid is out of the delivery chamber 3 in the pressure line 6 transported.

Erfindungsgemäß ist nun zwischen der Förderkammer 3 und dem Druckventil 5, welches ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildet ist, ein Reservoir 10 und ein Entgasungsventil 7 vorgesehen. Das Reservoir 10 wird durch die Verbindungsleitung zwischen dem Entgasungsventil 7 und dem Druckventil 5 gebildet. Das Entgasungsventil 7 ist als Drosselrückschlagventil ausgebildet, d.h. es besteht aus einer gedrosselten Verbindung 9 und einem Rückschlagventil 8.According to the invention is now between the delivery chamber 3 and the pressure valve 5 , which is also designed as a check valve, a reservoir 10 and a degassing valve 7 intended. The reservoir 10 is through the connecting line between the degassing valve 7 and the pressure valve 5 educated. The degassing valve 7 is designed as a throttle check valve, ie it consists of a throttled connection 9 and a check valve 8th ,

Im Normalbetrieb, d.h. wenn kein oder wenig Gas im Förderraum 3 ist, beeinflusst das Entgasungsventil 7 die Funktionsweise der Verdrängerpumpe nicht. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung des Reservoirs und des Entgasungsventils werden erst deutlich, wenn, was im Betrieb oder nach längerem Stillstand passieren kann, der Förderraum 3 einen zu großen Anteil an gasförmigen Bestandteilen enthält. Aufgrund der vergleichsweise hohen Komprimierbarkeit der gasförmigen Bestandteile führt dies nämlich unter Umständen dazu, dass die Bewegung der Membran von der Position 4 in die Position 4‘ nicht mehr ausreicht, um den Druck im Förderraum 3 soweit zu erhöhen, dass der Druck p2 erreicht wird und das Rückschlagventil 5 geöffnet werden kann. In diesem Zustand wird zwar die Membran zwischen den Positionen 4 und 4‘ hin- und herbewegt, es erfolgt jedoch weder eine Öffnung des Saugventils 2 noch eine Öffnung des Druckventils 5. In normal operation, ie when no or little gas in the pump room 3 is, affects the degassing valve 7 the functioning of the positive displacement pump is not. The advantages of the inventive arrangement of the reservoir and the degassing valve become clear only when, what can happen during operation or after a long standstill, the delivery chamber 3 contains too large a proportion of gaseous components. Because of the comparatively high compressibility of the gaseous constituents, this may in some circumstances mean that the movement of the membrane from the position 4 in the position 4 ' is no longer sufficient to the pressure in the delivery room 3 to increase so far that the pressure p 2 is reached and the check valve 5 can be opened. In this state, although the membrane between the positions 4 and 4 ' however, there is no opening of the suction valve 2 another opening of the pressure valve 5 ,

In dieser Situation wird jedoch erfindungsgemäß eine geringe Menge des im Reservoir 10 befindlichen Förderfluids über die Drossel 9 zurück in die Förderkammer 3 geführt. Dadurch wird sukzessive der Druck in der Förderkammer 3 am Ende des Druckhubes, d.h. wenn die Membran in der Position 4‘ ist, ansteigen, bis das Rückschlagventil 8 öffnet und komprimiertes Gas in das Reservoir 10 überführt wird. Bei der Rückbewegung der Membran in die Position 4 schließt das Rückschlagventil 8 und das komprimierte Gas im Reservoir 10 kann nur in geringem Maße über die Drossel 9 expandieren.In this situation, however, according to the invention a small amount of the in the reservoir 10 located delivery fluid through the throttle 9 back to the delivery chamber 3 guided. As a result, the pressure in the delivery chamber is successively increased 3 at the end of the compression stroke, ie when the diaphragm is in position 4 ' is, rise until the check valve 8th opens and compresses gas into the reservoir 10 is transferred. During the return movement of the membrane into position 4 closes the check valve 8th and the compressed gas in the reservoir 10 can only slightly over the throttle 9 expand.

Da das Reservoir 10 nun das Gas in komprimiertem Zustand enthält, wird während des Saughubes der Druck im Förderraum 3 so stark abfallen, dass weiteres Förderfluid aus der Saugleitung 1 über das Saugventil 2 angesaugt wird. Auch dies führt zu einer Erhöhung des Druckes im Förderraum 3 am Ende des Druckhubes, da sich jetzt mehr Förderfluid in der Förderkammer 3 befindet.Because the reservoir 10 now contains the gas in a compressed state, during the suction stroke, the pressure in the delivery chamber 3 drop so much that further delivery fluid from the suction line 1 over the suction valve 2 is sucked. This also leads to an increase in the pressure in the delivery chamber 3 at the end of the pressure stroke, as now more fluid in the delivery chamber 3 located.

Wird Druck- und Saughub wiederholt durchgeführt, so wird der Druck in der Förderkammer 3 so lange steigen, bis das Gas so weit komprimiert werden kann, dass es gelingt, das Druckventil 5 zu öffnen und das Gas in die Druckleitung zu drücken.If the pressure and suction strokes are repeated, the pressure in the delivery chamber becomes 3 so long, until the gas can be compressed so far that it succeeds, the pressure valve 5 open and push the gas into the pressure line.

Das Entgasungsventil 7 kann prinzipiell genauso aufgebaut sein, wie dies in der WO 2013/135681 A1 beschrieben ist, d.h. es kann einen Ventilkörper und einen Ventilsitz aufweisen, zwischen dem auch in der geschlossenen Position ein Rückflusskanal, der beispielsweise durch eine Rille gebildet wird, entsteht. Im Grund genommen stellt das Entgasungsventil ein undichtes Rückschlagventil dar. Der beschriebene Aufbau hat den Vorteil, dass auch beim Arbeiten gegen hohe Drücke in der Saugleitung 6 die Dosierleistung nicht abnimmt, da die Druckleitung 6 nicht permanent mit dem Entgasungsventil 7 in Kontakt steht. Dies ist auch aus sicherheitstechnischen Überlegungen von Vorteil, da im Falle eines Membranbruches keine permanente Verbindung zwischen Dosierleitung 6 einerseits und Förderkammer 3 andererseits besteht.The degassing valve 7 In principle, it can be structured in the same way as in the WO 2013/135681 A1 is described, that is, it may have a valve body and a valve seat, between which also in the closed position, a return flow channel, which is formed for example by a groove arises. Basically, the degassing valve is a leaking check valve. The construction described has the advantage that even when working against high pressures in the suction line 6 the dosing does not decrease, as the pressure line 6 not permanently with the degassing valve 7 in contact. This is also advantageous for safety reasons, as in the case of a diaphragm break no permanent connection between dosing 6 on the one hand and delivery chamber 3 on the other hand.

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  • WO 2013/135681 A1 [0045] WO 2013/135681 A1 [0045]

Claims (10)

Verdrängerpumpe mit einem Förderraum, welcher mit einem Druck- und einem Sauganschluss verbunden ist, einem das Volumen des Förderraum bestimmendes Verdrängerelement, das zwischen einer ersten Position, in der der Förderraum ein kleineres Volumen aufweist, und einer zweiten Position, in der der Förderraum ein größeres Volumen aufweist, hin- und herbewegt werden kann, wobei der Druckanschluss über ein Druckventil mit dem Förderraum verbunden ist und der Sauganschluss über ein Saugventil mit dem Förderraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Förderfluid befüllbares Reservoir über ein Entgasungsventil mit dem Förderraum verbunden ist.Positive displacement pump having a delivery chamber, which is connected to a pressure and a suction port, a the volume of the delivery chamber-determining displacement element, which has a smaller volume between a first position, in which the delivery chamber and a second position, in which the delivery chamber has a larger Volume, can be moved back and forth, wherein the pressure port is connected via a pressure valve to the pumping chamber and the suction port is connected via a suction valve to the pumping chamber, characterized in that a fillable with conveying fluid reservoir is connected via a degassing valve with the pumping chamber , Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasungsventil in Richtung von dem Reservoir zum Förderraum einen Durchflusskoeffizient aufweist, welcher kleiner als der Durchflusskoeffizient des Saugventils ist, wobei vorzugsweise der Durchflusskoeffizient des Entgasungsventil kleiner als 1 %, besonders bevorzugt kleiner als 0,2% des Durchflusskoeffizienten des Saugventils ist.Displacement pump according to claim 1, characterized in that the degassing valve in the direction from the reservoir to the delivery chamber has a flow coefficient which is smaller than the flow coefficient of the suction valve, wherein preferably the flow coefficient of the degassing valve is less than 1%, particularly preferably less than 0.2% the flow coefficient of the suction valve is. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasungsventil ein Drosselrückschlagventil ist, welches eine permanente, gedrosselte Verbindung und, wenn der Druck im Förderraum größer als der Druck im Reservoir ist, eine ungedrosselte Verbindung bereitstellt. Positive displacement pump according to claim 1 or 2, characterized in that the degassing valve is a throttle check valve, which provides a permanent, throttled connection and, when the pressure in the pumping chamber is greater than the pressure in the reservoir, an unthrottled connection. Verdrängerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselrückschlagventil im ungedrosselten Zustand einen Durchflusskoeffizient aufweist, welcher kleiner als der Durchflusskoeffizient des Druckventils ist, wobei vorzugsweise der Durchflusskoeffizient des ungedrosselten Entgasungsventils kleiner als 15 %, besonders bevorzugt kleiner als 5 % des Durchflusskoeffizienten des Druckventils ist.Positive displacement pump according to claim 3, characterized in that the throttle check valve in the unthrottled state has a flow coefficient which is smaller than the flow coefficient of the pressure valve, wherein preferably the flow coefficient of the unthrottled degassing valve is less than 15%, more preferably less than 5% of the flow coefficient of the pressure valve , Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasungsventil ein Rückschlagventil ist, das sich öffnet, wenn der Druck im Förderraum kleiner als der Druck im Reservoir ist.Positive displacement pump according to claim 1 or 2, characterized in that the degassing valve is a check valve which opens when the pressure in the delivery chamber is smaller than the pressure in the reservoir. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir mit dem Druckanschluss verbunden ist. Positive displacement pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reservoir is connected to the pressure port. Verdrängerpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasungsventil mit dem Druckventil in Reihe geschaltet ist, wobei das Entgasungsventil näher am Förderraum angeordnet ist.Positive displacement pump according to claim 6, characterized in that the degassing valve is connected in series with the pressure valve, wherein the degassing valve is arranged closer to the delivery chamber. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir mit einem Akkumulator verbunden ist.Positive displacement pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the reservoir is connected to an accumulator. Dosieranlage mit einer Druckleitung, in der Förderfluid mit einem Druck p2 enthalten ist, mit einer Saugleitung, in der Förderfluid mit einem Druck p1 < p2 enthalten ist, und einer Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Druckleitung mit dem Druckanschluss und die Saugleitung mit dem Sauganschluss verbunden ist.Dosing with a pressure line in the conveying fluid is contained at a pressure p 2 , with a suction line in the conveying fluid at a pressure p 1 <p 2 is included, and a positive displacement pump according to one of claims 1 to 8, wherein the pressure line with the Pressure port and the suction line is connected to the suction port. Dosieranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir Förderfluid mit einem Druck p3 enthält, wobei p1 < p3 < p2 ist. Dosing system according to claim 9, characterized in that the reservoir contains conveying fluid at a pressure p 3 , wherein p 1 <p 3 <p 2 .
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