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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur dosierten Förderung von flüssigen und/oder pastösen Medien. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Spritzgießmaschine mit einer Kolbenpumpe zur dosierten Förderung von flüssigen und/oder pastösen Medien.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Spritzgießmaschinen wird zur Einfärbung eines zu plastifizierenden Materials ein in flüssiger oder pastöser Form vorliegender Farbstoff in eine Plastifiziereinheit der Spritzgießmaschine injiziert. Zu diesem Zweck werden Peristaltikpumpen oder auch Endloskolbenpumpen verwendet.
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Diese Peristaltikpumpen oder Endloskolbenpumpen weisen das Problem auf, dass dies nicht sehr exakt zu steuern sind. Somit besteht insbesondere bei der Produktion von Spritzgussteilen mit kleinen Schussgewichten von weniger als 8g (Gramm) das Problem von schwankenden Einfärbqualitäten. Ferner besteht bei diesen bekannten Pumpen das Problem, dass nach Beenden einer Injektion des Farbstoffs in die Plastifiziereinheit ungewollt weiterer Farbstoff in die Plastifiziereinheit nachläuft. Dies wiederum führt zu ungewollten Prozessschwankungen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe bereitzustellen, die die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe zur dosierten Förderung von flüssigen und/oder pastösen Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kolbenpumpe sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Kolbenpumpe zur dosierten Förderung einer Flüssigkeit gelöst, die eine Flüssigkeitskammer, die über einen Ansaugkanal mit der Flüssigkeit befüllbar und mit einen Ausgabekanal zum Ausgeben der Flüssigkeit fluidverbindbar ist, einen in der Flüssigkeitskammer angeordneten Ansaugkolben und einen in der Flüssigkeitskammer angeordneten Ausstoßkolben aufweist. Dabei ist der Ansaugkolben zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position innerhalb der Flüssigkeitskammer frei verschiebbar, wobei der Ansaugkolben in dessen ersten Position den Ansaugkanal verschließt, in dessen zweiten Position den Ansaugkanal freigibt, und in dessen dritten Position den Ausgabekanal freigibt. Die Verschiebung des Ansaugkolbens erfolgt vorzugsweise entlang der Längsachse der Flüssigkeitskammer. Der Ausstoßkolben ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position innerhalb der Flüssigkeitskammer frei verschiebbar. Die Verschiebung des Ausstoßkolbens erfolgt dabei vorzugsweise entlang der Längsachse der Flüssigkeitskammer. In der ersten Position des Ausstoßkolbens gibt dieser den Ansaugkanal frei, und in der zweiten Position des Ausstoßkolbens verschließt dieser den Ansaugkanal. Durch Verschieben des Ansaugkolbens von dessen zweiten Position in Richtung dessen dritten Position bei sich in der ersten Position befindlichem Ausstoßkolbens wird die Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer gesaugt, und durch Verschieben des Ausstoßkolbens in Richtung dessen zweiten Position bei sich in der dritten Position befindlichen Ansaugkolben wird die Flüssigkeit durch den Ausgabekanal gedrückt.
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Mittels der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe lassen sich sehr kleine Flüssigkeitsmengen mit einer hohen Genauigkeit dosieren. Ferner kann ein Nachlaufen der zu fördernden Flüssigkeit dadurch entgegengewirkt werden, dass nach einer Injektion bzw. Ausgabe der Flüssigkeit der Ausstoßkolben in eine von dem Ausgabekanal weg gerichtete Richtung bewegt wird, folglich ein sogenannter Dekrompressionshub seitens des Ausstoßkolbens durchgeführt wird, so dass ein Unterdruck in der Flüssigkeitskammer entsteht, der ein Nachlaufen der Flüssigkeit nach einem Ausgabestopp verhindert.
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Die Kolbenpumpe kann auch als Kolbenpumpe zum Dosieren einer Flüssigkeit oder allgemein von flüssigen und/oder pastösen Medien bezeichnet werden.
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Die Kolbenpumpe ist insbesondere zur dosierten Ausgabe von kleinen und kleinsten Mengen geeignet. Daher kann die Kolbenpumpe auch als Mikro-Kolbenpumpe bezeichnet werden.
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Da die Kolbenpumpe zwei Kolben, nämlich einen Ansaugkolben und einen Ausstoßkolben aufweist, kann die erfindungsgemäße Kolbenpumpe auch als Doppelkolbenpumpe und/oder als Zwei-Kolbenpumpe bezeichnet werden. Mittels des Ausstoßkolbens ist in der Flüssigkeitskammer ein Unterdruck erzeugbar, indem der Ausstoßkolben von der dem Ansaugkanal weg verschoben wird. Dabei ist auch der Ansaugkolben für die Erzeugung des Unterdrucks innerhalb der Flüssigkeitskammer notwendig.
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Die Flüssigkeit kann allgemein auch als flüssiges und/oder pastöses Medium bezeichnet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Flüssigkeit um einen Farbstoff. Ferner kann es sich bei dem flüssigen und/oder pastösem Medium um ein Additiv, beispielsweise einen Flammschutz handeln.
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Bei der Kolbenpumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Kolbenpumpe zum Injizieren eines Farbstoffs in eine Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine.
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Die Flüssigkeitskammer kann auch als Ansaug- und/oder Ausgabekammer, als Ausgabekammer oder als Ausgabevolumen bezeichnet werden.
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Die Flüssigkeitskammer weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Folglich ist die Flüssigkeitskammer in diesem Fall zylinderförmig ausgestaltet.
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Sowohl der Ansaugkolben als auch der Ausstoßkolben weisen eine der Querschnittsgeometrie der Flüssigkeitskammer entsprechende Querschnittsgeometrie auf, weisen folglich bei einer Flüssigkeitskammer mit kreisförmigen Querschnitt ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Durchmesser des Ansaugkolbens und des Ausstoßkolbens sind ein wenig kleiner als der Durchmesser bzw. die lichte Öffnung der Flüssigkeitskammer, da andernfalls ein Verschieben des Ansaugkolbens und des Ausstoßkolbens in der Flüssigkeitskammer nicht möglich wäre.
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Durch Verschieben des Ansaugkolbens und/oder des Ausstoßkolbens verändert sich das Volumen der Flüssigkeitskammer, so dass die Flüssigkeitskammer auch als volumenveränderliche Flüssigkeitskammer bezeichnet werden kann.
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Der Ausgabekanal ist auf der Seite der Flüssigkeitskammer angeordnet, an der auch der Ansaugkolben in die Flüssigkeitskammer eintritt. Der Ansaugkanal ist auf der Seite der Flüssigkeitskammer angeordnet, an der auch der Ausstoßkolben in die Flüssigkeitskammer eintritt.
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Vorzugsweise stehen der sich in dessen ersten Position befindlicher Ausstoßkolben und der sich in dessen ersten Position befindlicher Ansaugkolben miteinander in Kontakt. D.h., dass deren Stirnflächen miteinander in Kontakt stehen.
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In der zweiten Position des Ansaugkolbens und der ersten Position des Ausstoßkolbens stehen der Ansaugkolben und der Ausstoßkolben vorzugsweise miteinander in Kontakt. D.h., dass deren Stirnflächen miteinander in Kontakt stehen.
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In einer Ansaugphase bzw. Ladephase der Kolbenpumpe gibt der sich in dessen ersten Position befindliche Ausstoßkolben den Ansaugkanal frei, und der sich in dessen zweiter Position befindliche Ansaugkolben verschließt den Ausgabekanal, wobei der Ansaugkolben den Ansaugkanal freigibt und sich in Richtung des Ausgabekanals entlang der Längsachse der Flüssigkeitskammer verschiebt, so dass sich das Volumen in der Flüssigkeitskammer vergrößert, wodurch das flüssige und/oder pastöse Medium über den Ansaugkanal in die Flüssigkeitskammer aufgrund der Bildung eines Unterdrucks gesaugt wird.
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In einer Ausgabephase bzw. Ausstoßphase der Kolbenpumpe gibt der sich in dessen dritten Position befindliche Ansaugkolben den Ausgabekanal frei, und der Ausstoßkolben verschließt sowohl den Entlüftungskanal als auch den Ansaugkanal und bewegt sich in Richtung des Ausgabekanals und somit auch in Richtung des Ansaugkolbens entlang der Längsachse der Flüssigkeitskammer. Dadurch wird das Volumen der Flüssigkeitskammer verkleinert und das flüssige und/oder pastöse Medium wird aus dem Ausgabekanal heraus gefördert bzw. gedrückt.
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Die Ansaugphase kann auch als Ansaugzyklus bezeichnet werden. Die Ausgabephase kann auch als Ausstoßphase oder Ausgabezyklus oder Ausstoßzyklus bezeichnet werden.
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Vorzugsweise ist die Kolbenpumpe derart ausgebildet, dass die Flüssigkeitskammer über einen Entlüftungskanal mit der Atmosphäre fluidverbindbar ist, wobei der Ansaugkanal zwischen dem Ausgabekanal und dem Entlüftungskanal angeordnet ist, und wobei in einer dritten Position des Ausstoßkolbens dieser sowohl den Ansaugkanal als auch den Entlüftungskanal freigibt, so dass die Flüssigkeitskammer mit der Atmosphäre fluidverbunden ist.
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Durch die Bereitstellung eines Entlüftungskanals ist es ermöglicht, dass der Ansaugkolben und/der der Ausstoßkolben innerhalb der der Flüssigkeitskammer verschoben werden, ohne dass Flüssigkeit über den Ansaugkanal angesaugt und/oder Flüssigkeit über den Ausgabekanal ausgegeben wird. Beispielsweise ist so eine Durchmischung der sich in der Flüssigkeitskammer befindlichen Flüssigkeit ermöglicht, wodurch eventuelle sich am Boden der Flüssigkeitskammer befindliche Ablagerungen mit der Flüssigkeit durchmischt werden. Bei als Farbstoff ausgebildeter Flüssigkeit können so sich am Boden der Flüssigkeitskammer abgelagerte Pigmentablagerungen in der Flüssigkeit wieder gleichmäßig verteilt werden.
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Der Flüssigkeitsspeicher kann auch als Vorratsvolumen bezeichnet werden.
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In der Flüssigkeitskammer ist der Ansaugkanal zwischen dem Entlüftungskanal und dem Ausgabekanal angeordnet. Der Entlüftungskanal ist auf der Seite der Flüssigkeitskammer angeordnet, an der auch der Ausstoßkolben in die Flüssigkeitskammer eintritt. Der Ausgabekanal ist auf der Seite der Flüssigkeitskammer angeordnet, an der auch der Ansaugkolben in die Flüssigkeitskammer eintritt.
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In einer Ansaugphase bzw. Ladephase der Kolbenpumpe verschließt der sich in dessen ersten Position befindliche Ausstoßkolben den Entlüftungskanal (gibt aber den Ansaugkanal frei) und der Ansaugkolben verschließt den Ausgabekanal, wobei der Ansaugkolben den Ansaugkanal freigibt und sich in Richtung des Ausgabekanals entlang der Längsachse der Flüssigkeitskammer verschiebt, so dass sich das Volumen in der Flüssigkeitskammer vergrößert, wodurch das flüssige und/oder pastöse Medium über den Ansaugkanal in die Flüssigkeitskammer aufgrund der Bildung eines Unterdrucks gezogen wird.
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Weiter vorzugsweise ist die Kolbenpumpe derart ausgebildet, dass diese ferner einen Flüssigkeitsspeicher zum Bevorraten der Flüssigkeit aufweist, wobei der Flüssigkeitsspeicher mittels des Ansaugkanals mit der Flüssigkeitskammer fluidverbindbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist der Ansaugkolben mittels eines Motors antreibbar.
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Vorzugsweise ist der Motor zum Antreiben des Ansaugkolbens als steuerbarer bzw. regelbarer Motor und/oder als Servomotor und/oder als Schrittmotor ausgebildet.
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Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist der Ausstoßkolben mittels eines Motors antreibbar.
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Vorzugsweise ist der Motor zum Antreiben des Ausstoßkolbens als steuerbarer bzw. regelbarer Motor und/oder als Servomotor und/oder als Schrittmotor ausgebildet.
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Eine entsprechende Ausgestaltung der Kolbenpumpe, bei der der Ansaugkolben und/oder der Ausstoßkolben mittels eines Motors antreibbar ist/sind, bietet eine nochmals erhöhte Ausgabegenauigkeit hinsichtlich des auszugebenden Volumens der Flüssigkeit.
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Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießmaschine bereitzustellen, die eine gleichmäßigerer Einfärbqualität der zu produzierenden Spritzgussteile erreicht, und die verminderte Prozessschwankungen aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Spritzgießmaschine sind in den von Anspruch 6 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Genaueren wird diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Spritzgießmaschine mit einer Plastifiziereinheit gelöst, die eine Kolbenpumpe oder mehrere der oben beschriebenen Kolbenpumpen aufweist, wobei der Ausgabekanal der Kolbenpumpe mit der Plastifiziereinheit der Spritzgussmaschine fluidverbunden ist.
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Wie bereits beschrieben kann die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine eine, zwei oder allgemein mehrere der oben beschriebenen Kolbenpumpen aufweisen. Somit besteht bei der erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine die Möglichkeit, dass mehrere Farben - auch synchron - und/oder Additive, beispielsweise Flammschutzmittel in die Plastifiziereinheit der Spritzgießmaschine injiziert werden.
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Vorzugsweise ist die Spritzgießmaschine derart ausgestaltet, dass der Ausgabekanal der Kolbenpumpe in die Plastifiziereinheit in einem Injektionsbereich der Plastifiziereinheit mündet, der zwischen einem Einführbereich zum Einführen des zu plastifizierenden Materials in die Plastifiziereinheit und einem Ausgabebereich zum Ausgaben des plastifizierten Materials aus der Plastifiziereinheit angeordnet ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Ausgabekanal der Kolbenpumpe im Einführbereich der Plastifiziereinheit angeordnet ist.
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Hierdurch wird eine gleichmäßige Färbung des zu plastifizierenden Materials erreicht. Ferner wird eine Kontamination mit Flüssigkeit bzw. Farbstoff des Einführbereichs der Plastifiziereinheit vermieden, wodurch Wechselzeiten zum Wechseln einer Farbe der zu produzierenden Spritzgussteile reduziert ist.
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Vorzugsweise ist die Spritzgießmaschine derart ausgestaltet, dass diese eine erste Kolbenpumpe und eine zweite Kolbenpumpe aufweist, die jeweils wie oben beschrieben ausgebildet sind, wobei die jeweiligen Ausgabekanäle in die Plastifiziereinheit in den Injektionsbereich der Plastifiziereinheit münden, wobei die erste und zweite Kolbenpumpe derart gesteuert sind, dass wenn bei der ersten Kolbenpumpe sich der Ansaugkolben in dessen dritten Position befindet und der Ausstoßkolben mit dem Ansaugkolben in Kontakt steht, bei der zweiten Kolbenpumpe sich dessen Ansaugkolben in der zweiten Position und der Ausstoßkolben in dessen ersten Position befindet.
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Die entsprechend ausgebildete Spritzgießmaschine bietet den Vorteil, dass ein kontinuierliches Abgeben der Flüssigkeit / des Farbstoffs, d.h. ohne Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr / Farbstoffzufuhr in die Plastifiziereinheit ermöglicht ist. Denn die erste Kolbenpumpe und die zweite Kolbenpumpe sind derart gesteuert, dass nach Beenden einer Ausgabephase einer der Kolbenpumpen die andere Kolbenpumpe am Beginn ihrer Ausgabephase steht.
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Bei der entsprechend ausgebildeten Spritzgießmaschine kann beispielsweise die erste Kolbenpumpe mit einer ersten Farbe und die zweite Kolbenpumpe mit einer zweiten Farbe oder alternativ mit der ersten Farbe beladen sein.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
- 1: eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe; und
- 2A bis 2K: die in 1 dargestellte Kolbenpumpe in verschiedenen Arbeitsphasen.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
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1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10. Die Kolbenpumpe 10 weist eine Flüssigkeitskammer 11 auf, die auch als Pumpenkammer 11 bezeichnet werden kann. Die Flüssigkeitskammer 11 ist über einen Ansaugkanal 14 mit Flüssigkeit befüllbar und mit einem Ausgabekanal 15 zum Ausgeben der Flüssigkeit fluidverbindbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kolbenpumpe 10 einen Flüssigkeitsspeicher 13 zum Bevorraten der Flüssigkeit auf, wobei der Flüssigkeitsspeicher 13 mittels des Ansaugkanals 14 mit der Flüssigkeitskammer 11 fluidverbindbar ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Kolbenpumpe 10 keinen Flüssigkeitsspeicher 13 aufweist, sondern dass der Ansaugkanal 14 mit einer Ansaugleitung einer externen Flüssigkeitsquelle fluidverbunden ist.
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Die Kolbenpumpe 10 weist einen in der Flüssigkeitskammer 11 angeordneten Ansaugkolben 17 und einen ebenfalls in der Flüssigkeitskammer 11 angeordneten Ausstoßkolben 18 auf. Sowohl der Ansaugkolben 17 als auch der Ausstoßkolben 18 sind entlang einer Längsachse 12 der Flüssigkeitskammer 11 bewegbar/verschiebbar, so dass die Längsachse 12 der Flüssigkeitskammer 11 auch die Bewegungsachse 12 des Ansaugkolbens 17 und/oder des Ausstoßkolbens 18 darstellt.
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Die Flüssigkeitskammer 11 ist über einen Entlüftungskanal 16 mit der Atmosphäre fluidverbindbar, wobei der Ansaugkanal 14 zwischen dem Ausgabekanal 15 und dem Entlüftungskanal 16 angeordnet ist. Aus 1 ist ersichtlich, dass der Ausgabekanal 15 senkrecht zu dem Entlüftungskanal 16 orientiert ist und senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft.
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Der Ansaugkolben 17 ist zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position innerhalb der Flüssigkeitskammer 11 verschiebbar. In der ersten Position des Ansaugkolbens 17, die in 2A dargestellt ist, verschließt der Ansaugkolben 17 den Ansaugkanal 14. In der in 2L gezeigten zweiten Position des Ansaugkolbens 17 gibt dieser den Ansaugkanal 14 frei. In der in 2C gezeigten dritten Position des Ansaugkolbens 17 gibt dieser den Ausgabekanal 15 frei.
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Der Ausstoßkolben 18 ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 11 entlang der Längsachse 12 der Flüssigkeitskammer 11 verschiebbar. In der in den 2A, 2B, 2F und 2L dargestellten ersten Position des Ausstoßkolbens 18 gibt dieser den Ansaugkanal 14 frei, und in der in den 2C und 2D dargestellten zweiten Position des Ausstoßkolbens 18 verschließt dieser den Ansaugkanal 14.
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Mit Bezug auf die 2A bis 2E wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10 erläutert. Dabei ist in den 2A bis 2L der Ausgabekanal 15 nicht dargestellt. Dieser weist jedoch die aus 1 ersichtliche Position auf. In 2A befindet sich der Ansaugkolben 17 in dessen ersten Position und verschließt den Ansaugkanal 14. Der Ausstoßkolben 18 steht mit dem Ansaugkolben 17 im Kontakt, im Genaueren stehen die Stirnfläche 17' des Ansaugkolbens 17 und die Stirnfläche 18' des Ausstoßkolbens 18 miteinander in Kontakt. In diesem Zustand befindet sich keine Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer 11.
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Durch Verfahren des Ansaugkolbens 17 in Richtung von dessen dritter Position, die in 2B dargestellt ist, wird der Ansaugkanal 14 durch den Ansaugkolben 17 freigegeben, und durch Verfahren des Ansaugkolbens 17 in Richtung dessen dritter Position wird in der Flüssigkeitskammer 11 ein Unterdruck erzeugt, sodass sich in dem Flüssigkeitsspeicher 13 befindliche Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer 11 gesaugt wird. Dieser Unterdruck kann erzeugt werden, da der Ausstoßkolben 18 den Entlüftungskanal 16 verschließt.
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Durch Verschieben des Ausstoßkolbens 18 in Richtung von dessen zweiter Position, in der der Ausstoßkolben 18 den Ansaugkanal 14 verschließt, wird das Volumen der Flüssigkeitskammer 11 verkleinert, sodass die sich in der Flüssigkeitskammer 11 befindliche Flüssigkeit unter Druck gesetzt wird und über den Ausgabekanal 15 ausgegeben wird. Diese Ausgabephase ist insbesondere in 2C ersichtlich.
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Wenn die Kolbenpumpe 10 ein Steuersignal zum Beenden einer Ausgabe von Flüssigkeit erhält, wird der Ausstoßkolben 18 in einer von der Ausgabekanal 15 weg gerichtete Richtung gezogen, sodass in der Flüssigkeitskammer 11 ein Unterdruck erzeugt wird, wodurch ein Nachlaufen der Flüssigkeit aus der Ausgabekanal 15 durch einen entsprechenden Dekompressionshub des Ausstoßkolbens 18 vermieden wird.
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Anschließend kann der Ausstoßkolben 18 bei Empfang eines entsprechenden Steuersignals zum weiteren Ausgeben von Flüssigkeit aus dem Ausgabekanal 15 weiter in Richtung des Ausgabekanals 15 verschoben werden, bis die Stirnfläche 18' des Ausstoßkolbens 18 mit der Stirnfläche 17' des Ansaugkolbens 17 in Kontakt tritt. In diesem in 2E dargestellten Zustand ist die Flüssigkeitskammer 11 gänzlich durch den Ansaugkolben 17 und den Ausstoßkolben 18 gefüllt, sodass sich in der Flüssigkeitskammer 11 keinerlei Flüssigkeiten mehr befindet.
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Anschließend können in einer gemeinsamen Bewegung des Ansaugkolbens 17 und des Ausstoßkolbens 18 diese in die in 2A dargestellte Ausgangsstellung zurückverfahren werden, woraufhin ein neuer Ausgabezyklus gestartet werden kann.
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Mit anderen Worten ist die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10 derart, dass in einer Ansaugphase bzw. Ladephase der Kolbenpumpe 10 der sich in dessen ersten Position befindliche Ausstoßkolben 18 den Ansaugkanal 16 freigibt, und der sich in dessen zweiten Position befindliche Ansaugkolben 17 den Ausgabekanal 15 verschließt, wobei der Ansaugkolben 17 den Ansaugkanal 16 freigibt und sich in Richtung des Ausgabekanals 15 entlang der Längsachse 12 der Flüssigkeitskammer 11 verschiebt, sodass sich das Volumen in der Flüssigkeitskammer 11 vergrößert, wodurch die Flüssigkeit über den Ansaugkanal 16 in die Flüssigkeitskammer 11 aufgrund der Bildung eines Unterdrucks gesaugt wird.
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In einer anschließenden Ausgabephase bzw. Ausstoßphase der Kolbenpumpe 10 gibt der sich in dessen dritten Position befindliche Ansaugkolben 17 den Ausgabekanal 15 frei, und der Ausstoßkolben 18 verschließt sowohl den Entlüftungskanal 16 als auch den Ansaugkanal 14 und bewegt sich in Richtung des Ausgabekanals 15 und somit auch in Richtung des Ansaugkolbens 17 entlang der Längsachse 12 der Flüssigkeitskammer 11. Dadurch wird das Volumen der Flüssigkeitskammer 11 verkleinert und die Flüssigkeit wird aus dem Ausgabekanal 15 heraus gefördert bzw. gedrückt.
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In den 2F bis 2I ist ein Prozess dargestellt, in dem die sich in der Flüssigkeitskammer 11 befindliche Flüssigkeit durchmischt wird. Dies kann beispielsweise notwendig sein, wenn die Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer 11 als Farbstoff ausgebildet ist und sich Farbpigmente im Bodenbereich der Flüssigkeitskammer 11 abgesetzt haben. In 2F ist der Ausgangszustand dargestellt, in dem der Ansaugkolben 17 den Ausgabekanal 15 verschließt, und in dem der Ausstoßkolben 18 den Ansaugkanal 14 frei gibt jedoch den Entlüftungskanal 16 verschließt. Wie aus 2G ersichtlich ist, wird dann der Ansaugkolben 17 in Richtung von dessen dritten Position verschoben, und der Ausstoßkolben 17 wird ebenfalls in eine dritte Position verschoben, in der der Ausstoßkolben 18 sowohl den Ansaugkanal 14 als auch den Entlüftungskanal 16 freigibt, sodass die Flüssigkeitskammer 11 mit der Atmosphäre fluidverbunden ist.
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Anschließend wird der Ansaugkolben 17 in Richtung von dessen ersten Position verschoben (siehe 2H), bis der Kolben die in 2I dargestellte Endposition erreicht. Hierdurch wird ein Durchmischen der Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer 11 durchgeführt, wobei die sich in der Flüssigkeitskammer 11 befindliche Flüssigkeit zurück in den Flüssigkeitsspeicher 13 befördert wird.
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In den 2J bis 2L ist ein Prozess dargestellt, bei dem sich in der Flüssigkeitskammer 11 befindliche Flüssigkeit zurück in den Flüssigkeitsspeicher 13 befördert wird. Sowohl der Ansaugkolben 17 als auch der Ausstoßkolben 18 werden zusammen in Richtung des Ansaugkanals 14 verschoben, wobei das Volumen der Flüssigkeitskammer 11 unverändert bleibt. Sobald der Ausstoßkolben 18 dessen erste Position erreicht hat, in dem der Ausstoßkolben 18 den Ansaugkanal 14 freigibt, stoppt der Ausstoßkolben 18 seine Bewegung, wohingegen der Ansaugkolben 17 weiter in Richtung des Ansaugkanals 14 verschoben wird. Dadurch verkleinert sich das Volumen der Flüssigkeitskammer 11, sodass die sich in der Flüssigkeitskammer 11 befindliche Flüssigkeit in den Flüssigkeitsspeicher 13 zurückbefördert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolbenpumpe
- 11
- Flüssigkeitskammer / Pumpenkammer
- 12
- Längsachse (der Flüssigkeitskammer) / Bewegungsachse (des Ansaugkolbens und/oder des Ausstoßkolbens)
- 13
- Flüssigkeitsspeicher
- 14
- Ansaugkanal
- 15
- Ausgabekanal
- 16
- Entlüftungskanal
- 17
- Ansaugkolben
- 17'
- Stirnfläche des Ansaugkolbens
- 18
- Ausstoßkolben
- 18'
- Stirnfläche des Ausstoßkolbens
