DE102022115955A1

DE102022115955A1 - Dosierpumpe mit Hubeinstellung

Info

Publication number: DE102022115955A1
Application number: DE102022115955.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Reinhard; Maximilian Göpfert
Original assignee: Prominent GmbH
Current assignee: Prominent GmbH
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2023-12-28
Also published as: CN117307432A; US20230417229A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Fördern eines Fluids mit einem Verdrängungselement und einer Dosierkammer, wobei das Verdrängungselement die Dosierkammer begrenzt und zwischen einer Druckposition und einer Saugposition auf einer Bewegungsachse hin und her bewegbar ist, wobei mit einem Antrieb eine Antriebskraft auf das Verdrängungselement in Richtung der Druckposition aufgebracht werden kann, wobei mit einem Vorspannelement eine Rückstellkraft auf das Verdrängungselement in Richtung der Saugposition ausgeübt wird, wobei ein Anschlagselement vorgesehen ist, welches die Bewegung des Verdrängungselementes in Richtung der Saugposition begrenzt, wobei das Anschlagselement entlang der Bewegungsachse über ein Steuerelement, das entlang einer Steuerachse bewegbar ist, verstellbar ist, um ein Dosiervolumen der Dosierpumpe einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Fördern eines Dosiervolumens eines Fluids mit einem Verdrängungselement und einer Dosierkammer, wobei das Verdrängungselement die Dosierkammer begrenzt und zwischen einer Druckposition und einer Saugposition auf einer Bewegungsachse hin und her bewegbar ist, wobei ein Volumen der Dosierkammer in der Druckposition des Verdrängungselementes kleiner ist als ein Volumen der Dosierkammer in der Saugposition des Verdrängungselementes, wobei ein Antrieb vorgesehen ist, mit welchem eine Antriebskraft auf das Verdrängungselement in Richtung der Druckposition aufgebracht werden kann, wobei ein Vorspannelement vorgesehen ist, welches eine Rückstellkraft auf das Verdrängungselement in Richtung der Saugposition ausübt, wobei ein Anschlagselement vorgesehen ist, welches die Bewegung des Verdrängungselementes in Richtung der Saugposition begrenzt, wobei das Anschlagselement entlang der Bewegungsachse verstellbar ist, um die Saugposition des Verdrängungselementes einzustellen.
Dosierpumpen kommen auf den verschiedensten technischen Gebieten zum Einsatz. Sie werden beispielsweise zur Dosierung von Arzneimitteln oder Chemikalien in chemischen Prozessen, zur Dosierung von Kulturmedien in biotechnischen Prozessen, bei Beschichtungsverfahren, in der Lebensmittelindustrie oder in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Einspritzpumpen eingesetzt. So vielfältig die Einsatzmöglichkeiten für Dosierpumpen sind, so vielfältig sind auch die Anforderungen, die an die Dosierpumpen in der Industrie für verschiedene Anwendungen gestellt werden. Je nach Einsatzzweck werden mit den Dosierpumpen kleinste Flüssigkeitsmengen im Milliliter- oder Mikroliterbereich bis hin zu deutlich größeren Mengen gefördert.
Das Dosiervolumen, welches von einer Dosierpumpe gefördert wird, kann auch während einer einzelnen Anwendung variieren, beispielsweise je nachdem, welche Menge des Fluides in bestimmten Verfahrensschritten benötigt wird.
Um Dosierpumpen in der Industrie damit effektiv einsetzen zu können, ist es häufig wünschenswert, das Dosiervolumen, welches mit der Dosierpumpe gefördert werden kann, individuell einzustellen. Weiter ist es wünschenswert, dass das Dosiervolumen der Dosierpumpe auch während des Betriebes der Dosierpumpe abgestimmt werden kann. Eine Einstellung sollte dabei so einfach wie möglich und so kostengünstig wie möglich erfolgen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, um das Dosiervolumen einer Dosierpumpe einzustellen. Eine Lösung besteht darin, den Antrieb der Dosierpumpe so zu steuern, dass ein bestimmtes Dosiervolumen gefördert wird. Ausgehend von einer Hydraulikpumpe kann beispielsweise die Bewegung eines Hydraulikkolbens so gesteuert werden, dass der Druck der Hydraulikflüssigkeit, der zu der Bewegung des Verdrängungselementes führt, nur in einem bestimmten Bereich variiert und somit das Dosiervolumen eingestellt wird.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung besteht darin, die Bewegung eines Antriebskolbens, der ein Verdrängungselement antreibt, an eine Exzenterwelle zu koppeln, die eine Hubbewegung des Kolbens einstellbar begrenzt, indem sich die Exzenterwelle nur in einem einstellbaren Bereich bewegt und der Kolben damit auch nur in einem bestimmten Bereich bewegt wird. Dabei wird die Exzenterwelle jedoch mit der vollen Antriebskraft des Antriebes belastet, weshalb insbesondere im Hinblick auf die Stabilität hohe Anforderungen an eine solche Hublängeneinstellungsvorrichtung bestehen. Weiter benötigt die Exzenterwelle auch zusätzlichen Bauraum und die Verbindung zwischen Exzenterwelle und Kolben ist allein aufgrund der Komplexität störanfälliger als eine möglichst einfache Ausgestaltung zur Hublängenbegrenzung.
Eine weitere alternative Lösung besteht darin, die Bewegung des Antriebes oder des Verdrängungselementes durch einen metallischen Anschlag zu begrenzen. Dabei kann das begrenzende Element z.B. durch eine Spindel parallel zur Bewegungsachse des Verdrängungselementes verstellt werden. Da die Exzentrizität mechanisch angetriebener Verdrängungselemente im Vergleich zu z. B. hydraulisch ausgelenkten Verdrängungselementen relativ kurz ist, ergibt sich der Nachteil, dass meist durch wenige Umdrehungen der gesamte Einstellbereich des begrenzenden Elementes und damit des Dosiervolumens abgedeckt ist. Entsprechend eingeschränkt ist damit die Auflösung einer Skala des Dosiervolumens, welches mit dem metallischen Anschlag einstellbar ist. Eine Feinabstimmung des Dosiervolumens ist so nicht möglich.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten zur Einstellung eines Dosiervolumens einer Dosierpumpe sind daher meist sehr komplex, kostspielig in der Fertigung und/oder bieten nur eine geringe Genauigkeit für die Einstellung des Dosiervolumens.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe zum Fördern eines Dosiervolumens eines Fluids bereitzustellen, welche eine einfache, kostengünstige und mechanische Verstellmöglichkeit zur Einstellung des Dosiervolumens einer Dosierpumpe bietet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art gelöst, ein Steuerelement vorgesehen ist, wobei das Steuerelement derart eingerichtet ist, dass das Steuerelement auf einer Steuerachse, die mit der Bewegungsachse einen Winkel α > 0°, vorzugsweise α = 90°, einschließt, bewegbar ist, wobei das Steuerelement derart an dem Anschlagselement angeordnet ist, dass eine Bewegung des Anschlagselementes an eine Bewegung des Steuerelementes gekoppelt ist, sodass das Anschlagselement entlang der Bewegungsachse durch eine Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse verstellbar ist.
Das Dosiervolumen der Dosierpumpe wird damit eingestellt, indem das Anschlagselement entlang der Bewegungsachse durch eine Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse verstellt wird. Eine Verstellung des Anschlagselementes erfolgt damit nicht unmittelbar durch Krafteinwirkung in der Richtung der Bewegungsachse an dem Anschlagselement, sondern durch eine Verstellung des Steuerelementes entlang der Steuerachse. Eine Kraft, die für die Verstellung des Anschlagselementes erforderlich ist, hängt damit nicht unmittelbar von der Rückstellkraft des Verdrängungselementes ab.
Unter einer Kopplung der Bewegungen des Steuerelementes und des Anschlagselementes soll im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass eine Bewegung des Steuerelementes ohne eine Bewegung des Anschlagselements nicht möglich ist und umgekehrt. Wird das Steuerelement damit in einer bestimmten Position fixiert, ist auch das Anschlagselement an einer bestimmten Position fixiert.
Je nach Position des Anschlagselementes verändert sich die Saugposition des Verdrängungselementes und damit das Volumen der Dosierkammer in der Saugposition das Verdrängungselementes. Somit kann ein Dosiervolumen je nach Positionierung des Anschlagselementes mit der Dosierpumpe eingestellt werden.
Durch die Kopplung der Bewegungen des Steuerelementes mit der Bewegung des Anschlagselementes und die Übersetzung der Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse in eine Bewegung des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse wird die Genauigkeit der Einstellung des Dosiervolumens verbessert. So kann eine große Bewegung des Steuerelementes zu einer vergleichsweise geringen Bewegung des Anschlagselementes führen, wodurch die genaue Einstellung des Dosiervolumens vereinfacht wird.
Insbesondere ist in einer Ausführungsform das Anschlagselement derart in der Dosierpumpe angeordnet, dass die Antriebskraft nicht auf das Anschlagselement und vorzugsweise nicht auf das Steuerelement wirkt. Es ist also ein Anschlagselement vorgesehen, das mechanisch die Bewegung des Verdrängungselementes in Richtung der Saugposition begrenzt, dabei aber nicht in Kontakt mit einem sich bewegenden Element des Antriebes kommt, dass die Antriebskraft auf das Verdrängungselement ausübt.
Damit ist das erfindungsgemäße Anschlagselement im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Hublängeneinstellungsvorrichtungen einer geringeren Krafteinwirkung ausgesetzt, sodass der Verschleiß des Anschlagselementes geringer ist bzw. das Anschlagselement weniger stabil ausgeführt werden muss, als es bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Fall ist.
In einer Ausführungsform weist das Verdrängungselement eine Antriebsfläche und eine Anschlagsfläche auf, wobei der Antrieb während eines Betriebes der Dosierpumpe die Antriebskraft auf die Antriebsfläche aufbringt, wobei die Anschlagsfläche in der Saugposition mit dem Anschlagselement in Kontakt tritt. Das Anschlagselement tritt damit in einem anderen Bereich, nämlich im Bereich der Anschlagsfläche, mit dem Verdrängungselement in Kontakt als der Antrieb, der im Bereich der Antriebsfläche mit dem Verdrängungselement in Kontakt tritt. Damit wird sichergestellt, dass die Antriebskräfte nicht auf das Anschlagselement wirken.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Aktor vorgesehen, welcher mit dem Steuerelement gekoppelt ist, wobei der Aktor derart ausgebildet ist, dass mit dem Aktor das Steuerelement entlang der Steuerachse verstellbar ist, wobei vorzugsweise der Aktor ein Sperrelement aufweist, wobei mit dem Sperrelement eine Bewegung des Steuerelementes verhindert wird, wenn das Sperrelement aktiviert wird. Der Aktor wirkt also nicht unmittelbar auf das Anschlagselement, sondern übt eine Kraft in Richtung der Steuerachse auf das Steuerelement aus, welches wiederum zu einer Bewegung des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse führt.
Insbesondere kann der Aktor in einer weiteren Ausführungsform eine Spindel aufweisen, die sich in einer Gewindebohrung in einem Gehäuse der Dosierpumpe abstützt. Der Aktor kann damit von außen manuell betätigt werden, sodass eine Einstellung des Dosiervolumens durch die Verstellung der Position des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse durch eine Bewegung des Steuerelementes auch während einem Betrieb der Dosierpumpe ermöglicht wird, ohne dass ein Gehäuse der Dosierpumpe geöffnet werden müsste.
In einer weiteren Ausführungsform weisen das Steuerelement und das Anschlagselement zwei zueinander korrespondierende, ebene Flächen auf, wobei die zwei korrespondierenden Flächen sowohl mit der Bewegungsachse als auch mit der Steuerachse einen Winkel zwischen 0° und 90° einschließen, wobei die zwei zueinander korrespondierenden Flächen derart ausgestaltet und ausgerichtet sind, dass die korrespondierenden Flächen miteinander in Kontakt stehen und in einer Bewegungsrichtung aneinander entlang gleiten, wenn das Anschlagselement aufgrund einer Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse entlang der Bewegungsachse verstellt wird, wobei die Bewegungsrichtung in einer Ebene liegt, die von der Steuerachse und der Bewegungsachse aufgespannt wird.
Insbesondere wird ein Winkel β, den die zwei zueinander korrespondierenden Flächen mit der Steuerachse einschließen, in einer Ausführungsform zwischen 5° und 45° gewählt, wobei vorzugsweise 10° > β > 35° und besonders bevorzugt β = 14° gilt. Es versteht sich, dass ein Winkel γ, den die korrespondierenden Flächen mit der Bewegungsachse einschließen nicht identisch mit dem Winkel β sein muss, den die Flächen mit der Steuerachse einschließen.
Je nach Winkel, den die zwei korrespondierenden Flächen mit der Bewegungsachse und der Steuerachse einschließen, wird die Kraft, die zur Verstellung des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse erforderlich ist, reduziert. Je kleiner der Winkel β ist, den die zwei korrespondierenden Flächen mit der Steuerachse einschließen, desto geringer ist die Kraft, die zur Verstellung des Anschlagselementes erforderlich ist. Gleichzeitig ist eine Verstellstrecke, die durch das Steuerelement erzielt werden kann, im Vergleich zu einem größeren Winkel erhöht. Dies kann ausgenutzt werden, um eine präzise, kleinschrittige Einstellung des Dosiervolumens vorzunehmen. Umgekehrt kann eine kleinere Verstellstrecke bei weniger Bewegung des Steuerelementes durch einen größeren Winkel β zwischen Steuerachse und korrespondierenden Flächen erzielt werden. Der Winkel der zwei korrespondierenden Flächen kann damit so gewählt werden, dass sich für die jeweilige Anwendung ein optimales Nutzungsverhalten ergibt.
Ein für viele Anwendungen optimales Verhältnis zwischen erforderlicher Verstellkraft und Verstellstrecke pro Bewegungseinheit des Steuerelementes kann erzielt werden, wenn die zwei korrespondierenden Flächen mit der Bewegungsachse einen Winkel von 14° einschließen.
In einer weiteren Ausführungsform sind die die zwei zueinander korrespondierenden Flächen derart ausgestaltet, vorzugsweise angeraut, dass die Rückstellkraft nicht ausreicht, um eine Relativbewegung zwischen den korrespondierenden Flächen zu bewirken. Mit anderen Worten führen die Kräfte, die aufgrund der Rückstellbewegung des Verdrängungselementes auf das Anschlagselement und das Steuerelement wirken, nicht zu einer Relativbewegung zwischen dem Anschlagselement und dem Steuerelement. Eine zusätzliche Fixierung zwischen dem Anschlagselement und dem Steuerelement ist damit entbehrlich. Die relative Position zwischen dem Anschlagselement und dem Steuerelement kann dadurch durch eine Fixierung des Steuerelementes beispielsweise über eine Feststellung des Aktors erzielt werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind das Anschlagselement und das Steuerelement formschlüssig miteinander verbunden, wobei die formschlüssige Verbindung eine Relativbewegung zwischen dem Steuerelement und dem Anschlagselement ausschließlich in einer Richtung entlang der korrespondierenden Flächen erlaubt, wobei die Richtung in einer Ebene liegt, die von der Steuerachse und der Bewegungsachse aufgespannt wird. So weist beispielsweise das Anschlagselement in einer Ausführungsform einen über eine Außenfläche stehenden Wulst auf, der in eine Nut des Steuerelementes eingreift oder umgekehrt. So kann sichergestellt werden, dass eine Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse ausschließlich zu einer Bewegung des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse führt und damit die Verstellbarkeit des Anschlagselementes mit einer hohen Genauigkeit erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Antrieb ein Antriebsgehäuse auf, wobei das Anschlagselement und bevorzugt das Steuerelement jeweils eine Öffnung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Antriebsgehäuses aufweisen, wobei besonders bevorzugt ein Abschnitt des Antriebsgehäuses formschlüssig in der Öffnung des Anschlagselementes angeordnet ist, sodass das Anschlagselement ausschließlich entlang der Bewegungsachse bewegbar ist, während zwischen der Öffnung des Steuerelementes und einem Abschnitt des Antriebsgehäuses, der in der Öffnung des Steuerelementes aufgenommen ist, ein Abstand vorgesehen ist, der eine Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse zulässt.
Letztlich darf eine Bewegung des Steuerelementes entlang der Steuerachse nicht durch das Antriebsgehäuse verhindert werden. Aus diesem Grund muss ein gewisser Abstand zwischen den beiden Elementen vorgesehen sein, damit die Verstellbarkeit des Anschlagselementes entlang der Bewegungsachse ermöglicht wird. Die Anordnung des Anschlagselementes und des Steuerelementes an bzw. um ein Antriebsgehäuse bietet eine einfache Möglichkeit der Fixierung des Anschlagselementes und des Steuerelementes, ohne dass diese der Antriebskraft ausgesetzt wären.
Insbesondere kann es sich bei dem Antriebsgehäuse des Antriebes um eine Führungshülse handeln, in welcher ein vorzugsweise zylindrischer Kolben des Antriebes eine Hubbewegung vollführt, um das Verdrängungselement in die Druckposition zu bewegen. Sind das Anschlagselement und das Steuerelement so angeordnet, dass sie das Antriebsgehäuse umlaufen, erfahren die Elemente keine Kraft, die der Kolben auf das Verdrängungselement ausübt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Anschlagselement und vorzugsweise das Steuerelement lösbar in der Dosierpumpe angeordnet. Soll die Dosierpumpe mit voller Leistung betrieben werden, kann damit die durch das Anschlagselement und das Steuerelement bereitgestellte Hublängenbegrenzung einfach entfernt werden, sodass die erfindungsgemäße Dosierpumpe vielseitig einsetzbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosierpumpe ist das Anschlagselement derart in einem Gehäuse der Dosierpumpe angeordnet, dass das Anschlagselement nicht an die Bewegung des Verdrängungselementes gekoppelt ist. Vorzugsweise ist auch das Steuerelement nicht an die Bewegung des Verdrängungselementes gekoppelt. Dies bietet den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Anschlagselement sowie das Steuerelement keinen hohen Kräften ausgesetzt sind, die mit besonders stabilen Materialien aufgefangen werden müssen. Sowohl das Anschlagselement als auch das Steuerelement können damit kostengünstig ausgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich daher bei dem Anschlagselement und vorzugsweise bei dem Steuerelement um ein Kunststoffbauteil.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verdrängungselement eine Membran sowie ein mit der Membran verbundenes Kontaktelement auf, wobei das Kontaktelement dafür vorgesehen ist, sowohl mit dem Antrieb als auch mit dem Anschlagselement in Kontakt zu treten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Gleiche Bestandteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosierpumpe.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts der senkrecht zu dem in 1 gezeigten Schnitt angeordnet ist.

Die in den 1 und 2 gezeigte Dosierpumpe 1 weist ein Verdrängungselement 2 und eine Dosierkammer 3 auf, wobei das Verdrängungselement 2 die Dosierkammer 3 begrenzt. Das Verdrängungselement 2 ist zwischen einer Druckposition und einer Saugposition auf einer Bewegungsachse 100 hin und her bewegbar. Dabei ist ein Volumen der Dosierkammer 3 in der Druckposition des Verdrängungselementes 2 kleiner als ein Volumen der Dosierkammer 3 in der Saugposition des Verdrängungselementes 2.
Während des Betriebes der Dosierpumpe 1 bringt der Antrieb 4 eine Antriebskraft auf das Verdrängungselement 2 in Richtung der Druckposition auf, um das Verdrängungselement 2 in die Druckposition zu bewegen. Dies führt zu einer Entleerung der Dosierkammer 3. Um das Verdrängungselement 2 von der Druckposition in die Saugposition zurückzubringen, weist die Dosierpumpe 1 ein Vorspannelement 5 in Form einer Feder auf, die eine Rückstellkraft auf das Verdrängungselement 2 ausübt.
Im Detail ist das Verdrängungselement 2 als Membran mit einem Kontaktelement 11 ausgeführt, wobei das Kontaktelement 11 eine Antriebsfläche 2a, auf welche der Antrieb 4 die Antriebskraft aufbringt, und eine Anschlagsfläche 2b aufweist.
Die Anschlagsfläche 2b des Kontaktelementes 11 des Verdrängungselementes 2 ist dafür vorgesehen mit einem Anschlagselement 6 der Dosierpumpe 1 in Kontakt zu treten, wenn das Verdrängungselement 2 in der Saugposition angeordnet ist. Das Anschlagselement 6 ist dabei so ausgestaltet, dass es eine Bewegung des Verdrängungselement 2 in Richtung der Saugposition begrenzt.
Der Antrieb 4 weist im Wesentlichen ein Antriebsgehäuse 4a in Form einer Führungshülse auf, in welcher ein Kolben 4b geführt ist.
Wie aus den Figuren ersichtlich, ist ein Abschnitt des Antriebsgehäuses 4a passgenau in einer Öffnung des Anschlagselement 6 aufgenommen, sodass sich das Anschlagselement 6 ausschließlich entlang der Bewegungsachse 100 bewegen kann.
Eine Position des Anschlagselementes 6 ist über ein Steuerelement 8 einstellbar, welches einen Abschnitt des Antriebsgehäuses 4a ebenfalls umschließt. Wie in 1 gezeigt, ist dabei ein Abstand zwischen dem Antriebsgehäuse 4a und dem Steuerelement 8 vorgesehen, der eine Bewegung des Steuerelementes 8 entlang einer Steuerachse 101 erlaubt. Die Steuerachse 101 schließt dabei einen Winkel von 90° mit der Bewegungsachse 100 ein.
Um das Steuerelement 8 weiter entlang der Steuerachse 101 zu bewegen, ist ein Aktor 7 mit einer Spindel 7a vorgesehen, die in einer Gewindebohrung des Gehäuses 10 der Dosierpumpe abgestützt ist und eine Kraft in Richtung der Steuerachse 101 auf das Steuerelement aufbringt.
Damit eine Bewegung des Steuerelementes 8 entlang der Steuerachse 101 zu einer Bewegung des Anschlagselementes 6 entlang der Bewegungsachse 100 führt, weisen das Steuerelement 8 und das Anschlagselement 6 zueinander korrespondierende Flächen 6a, 8a auf. Die zwei korrespondierenden Flächen 6a und 8a schließen mit der Steuerachse 101 einen Winkel von β = 14° ein.
Betätigt ein Anwender der Dosierpumpe 1 den Aktor 7, beispielsweise über einen Betätigungsknopf außerhalb des Gehäuses 10, führt dies zu einer Bewegung des Steuerelementes 8 in Richtung der Steuerachse 101, was wiederum zu einer Bewegung des Anschlagselementes 6 entlang der Bewegungsachse 100 führt, wobei die beiden korrespondierenden Flächen 6a, 8a aneinander entlang gleiten. Damit wird die Druckposition des Verdrängungselementes 2 und somit das Dosiervolumen der Dosierpumpe 1 eingestellt.
Wie aus 2 ersichtlich, sind das Anschlagselement 6 und das Steuerelement 8 mittels einer Nut- und Federverbindung formschlüssig miteinander verbunden. Diese formschlüssige Verbindung erlaubt lediglich eine Relativbewegung zwischen dem Steuerelement 8 und dem Anschlagselement 6 entlang der korrespondierenden Flächen 6a, 8a.
Die korrespondierenden Flächen 6a und 8a sind dabei so ausgestaltet, dass ein Betrag einer Reibkraft, die zwischen den beiden Flächen 6a, 8a wirkt, einen Betrag der Rückstellkraft, die das Vorspannelement 5 auf das Verdrängungselement 2 ausübt, übersteigt. Alternativ kann die Reibkraft zwischen den korrespondierenden Flächen 6a und 8a so gering wie möglich ausgestaltet werden und eine Bewegung des Anschlagselementes 6 relativ zu dem Steuerelement 8 durch ein zusätzliches, nicht dargestelltes Sperrelement an dem Aktor 7 verhindert werden, wenn die Dosierpumpe 1 in Betrieb ist.
Durch die Anordnung des Anschlagselementes 6 sowie des Steuerelementes 8 um das Antriebsgehäuse 4a, sind das Anschlagselement 6 sowie das Steuerelement 8 nur der Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung 5 ausgesetzt. Aus diesem Grund ist es ausreichend, das Anschlagselement 6 sowie das Steuerelement 8 aus einem Kunststoffbauteil zu fertigen. Das Verdrängungselement 2 tritt lediglich über die Anschlagsflächen 2b des Kontaktelementes 11 mit dem Anschlagselement 6 in Kontakt.
Sowohl das Anschlagselement 6 als auch das Steuerelement 8 sind damit von dem Antrieb 4 entkoppelt. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Saugposition des Verdrängungselementes 2 und damit das Dosiervolumen einer Dosierpumpe 1 gezielt einzustellen.
Weiter besteht die Möglichkeit, dass Anschlagselement 6 sowie das Steuerelement 8 aus der Dosierpumpe 1 zu entfernen, da diese durch die Nut- und Federverbindung lösbar mit den Antriebsgehäuse 4a verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Dosierpumpe ist damit flexibel einsetzbar sowohl für Anwendungen, in welchen das Dosiervolumen variiert werden soll, als auch für Anwendungen in denen keine variable Begrenzung der Saugposition erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Dosierpumpe
2: Verdrängungselement
2a: Antriebsfläche
2b: Anschlagsfläche
3: Dosierkammer
4: Antrieb
4a: Antriebsgehäuse
4b: Kolben
5: Vorspannelement
6: Anschlagselement
6a: korrespondierende Fläche des Anschlagselementes
7: Aktor
7a: Spindel
8: Steuerelement
8a: korrespondierende Fläche des Steuerelementes
10: Gehäuse
11: Kontaktelement
100: Bewegungsachse
101: Steuerachse

Claims

Dosierpumpe (1) zum Fördern eines Dosiervolumens eines Fluids mit einem Verdrängungselement (2) und einer Dosierkammer (3), wobei das Verdrängungselement (2) die Dosierkammer (3) begrenzt und zwischen einer Druckposition und einer Saugposition auf einer Bewegungsachse (100) hin und her bewegbar ist, wobei ein Volumen der Dosierkammer (3) in der Druckposition des Verdrängungselementes (2) kleiner ist als ein Volumen der Dosierkammer (3) in der Saugposition des Verdrängungselementes (2), wobei ein Antrieb (4) vorgesehen ist, mit welchem eine Antriebskraft auf das Verdrängungselement (2) in Richtung der Druckposition aufgebracht werden kann, wobei ein Vorspannelement (5) vorgesehen ist, welches eine Rückstellkraft auf das Verdrängungselement (2) in Richtung der Saugposition ausübt, wobei ein Anschlagselement (6) vorgesehen ist, welches die Bewegung des Verdrängungselementes (2) in Richtung der Saugposition begrenzt, wobei das Anschlagselement (6) entlang der Bewegungsachse (100) verstellbar ist, um die Saugposition des Verdrängungselementes (2) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerelement (8) vorgesehen ist, wobei das Steuerelement (8) derart eingerichtet ist, dass das Steuerelement (8) auf einer Steuerachse (101), die mit der Bewegungsachse (100) einen Winkel α > 0°, vorzugsweise α = 90°, einschließt, bewegbar ist, wobei das Steuerelement (8) derart an dem Anschlagselement (6) angeordnet ist, dass eine Bewegung des Anschlagselementes (6) an eine Bewegung des Steuerelementes (8) gekoppelt ist, sodass das Anschlagselement (6) entlang der Bewegungsachse (100) durch eine Bewegung des Steuerelementes (8) entlang der Steuerachse (101) verstellbar ist.
Dosierpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei das Anschlagselement (6) derart in der Dosierpumpe (1) angeordnet ist, dass die Antriebskraft nicht auf das Anschlagselement (6) und vorzugsweise auch nicht auf das Steuerelement (8) wirkt.
Dosierpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verdrängungselement (2) eine Antriebsfläche (2a) und eine Anschlagsfläche (2b) aufweist, wobei der Antrieb (4) während eines Betriebes der Dosierpumpe (1) die Antriebskraft auf die Antriebsfläche (2a) aufbringt, wobei die Anschlagsfläche (2b) in der Saugposition mit dem Anschlagselement (6) in Kontakt tritt.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Aktor (7) vorgesehen ist, welcher mit dem Steuerelement (8) gekoppelt ist, wobei der Aktor (7) derart ausgebildet ist, dass mit dem Aktor (7) das Steuerelement (8) entlang der Steuerachse (101) verstellbar ist, wobei vorzugsweise der Aktor ein Sperrelement aufweist, wobei mit dem Sperrelement eine Bewegung des Steuerelementes (8) verhindert wird, wenn das Sperrelement aktiviert wird.
Dosierpumpe (1) nach Anspruch 4, wobei der Aktor (7) eine Spindel (7a) aufweist, die sich in einer Gewindebohrung in einem Gehäuse (10) der Dosierpumpe (1) abstützt.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerelement (8) und das Anschlagselement (6) zwei zueinander korrespondierende, vorzugsweise ebene, Flächen (8a,6a) aufweisen, wobei die zwei korrespondierenden Flächen (8a, 6a) sowohl mit der Bewegungsachse (100) als auch mit der Steuerachse (101) einen Winkel zwischen 0° und 90° einschließen, wobei die zwei zueinander korrespondierenden Flächen (8a, 6a) derart ausgestaltet und ausgerichtet sind, dass die korrespondierenden Flächen (8a, 6a) miteinander in Kontakt stehen und in einer Bewegungsrichtung aneinander entlang gleiten, wenn das Anschlagselement (6) aufgrund einer Bewegung des Steuerelementes (8) entlang der Steuerachse (101) entlang der Bewegungsachse (100) verstellt wird, wobei die Bewegungsrichtung in einer Ebene liegt, die von der Steuerachse (101) und der Bewegungsachse (100) aufgespannt wird.
Dosierpumpe (1) nach Anspruch 6, wobei ein Winkel β der Winkel ist, den die zwei zueinander korrespondierenden Flächen mit der Steuerachse (101) einschließen, wobei gilt 5° > β > 45°, vorzugsweise 10° > β > 35° und besonders bevorzugt β= 14°.
Dosierpumpe (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die zwei zueinander korrespondierenden Flächen (6a, 8a) derart ausgestaltet, vorzugsweise angeraut, sind, dass die Rückstellkraft nicht ausreicht, um eine Relativbewegung zwischen den korrespondierenden Flächen (6a, 8a) zu bewirken.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlagselement (6) und das Steuerelement (8) formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die formschlüssige Verbindung eine Relativbewegung zwischen dem Steuerelement (8) und dem Anschlagselement (6) ausschließlich in einer Richtung entlang der korrespondierenden Flächen (6a, 8a) erlaubt, wobei die Richtung in einer Ebene liegt, die von der Steuerachse (101) und der Bewegungsachse (100) aufgespannt wird.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (4) ein Antriebsgehäuse (4a) aufweist, wobei das Anschlagselement (6) und bevorzugt das Steuerelement (8) jeweils eine Öffnung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Antriebsgehäuses (4a) aufweisen, wobei besonders bevorzugt ein Abschnitt des Antriebsgehäuses (4a) formschlüssig in der Öffnung des Anschlagselementes (6) angeordnet ist, sodass das Anschlagselement (6) ausschließlich entlang der Bewegungsachse (100) bewegbar ist, während zwischen der Öffnung des Steuerelementes (8) und einem Abschnitt des Antriebsgehäuses (4a), der in der Öffnung des Steuerelementes (8) aufgenommen ist, ein Abstand vorgesehen ist, der eine Bewegung des Steuerelementes (8) entlang der Steuerachse (101) zulässt.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlagselement (6) und vorzugsweise das Steuerelement lösbar in der Dosierpumpe (1) angeordnet ist.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei des Verdrängungselement (2) eine Membran sowie ein mit der Membran verbundenes Kontaktelement (11) aufweist, wobei das Kontaktelement (11) dafür vorgesehen ist, sowohl mit dem Antrieb (4) als auch mit dem Anschlagselement (6) in Kontakt zu treten.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlagselement (6) derart in einem Gehäuse (10) der Dosierpumpe (1) angeordnet ist, dass das Anschlagselement (6) und vorzugsweise das Steuerelement (8) nicht an die Bewegung des Verdrängungselementes (2) gekoppelt ist.
Dosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Anschlagselement (6) und vorzugsweise bei dem Steuerelement (8) um ein Kunststoffbauteil handelt.