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Mit Druckmittelverdrängung arbeitende Pumpe Die Erfindung betrifft
eine mit Druckmittelverdrängung arbeitende Pumpe, deren beweglich gelagertes, geschlossenes
Gefäß in Abhängigkeit von dem Gewicht der zu pumpenden Flüssigkeit abwechselnd über
ein gesteuertes Ventil mit einer Druckluftquelle oder der Außenluft in Verbindung
gebracht wird.
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Derartige Pumpen dienen insbesondere zur Förderung von Flüssigkeiten,
welche mit Feststoffen oder schlammigen Bestandteilen beladen sind und daher mit
Rücksicht auf den an den Dichtflächen des Kolbens und an den Ventilen hervorgerufenen
Verschleißes mit gewöhnlichen Pumpen nur unter Schwierigkeiten zu bewegen sind.
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Bei bekannten Vorrichtungen zu dem genannten Zweck wird daher Druckmittel
abwechselnd in eine von zwei gegeneinander durch eine Trennwand abgeschlossene Kammern
eines geschlossenen Gefäßes eingeleitet, wobei das Gefäß kippbar gelagert ist und
sich je nach der Füllung der einen oder anderen Kammer nach der entsprechenden Seite
neigt. Diese Kippbewegung des Gefäßes wird zur Steuerung der Luftzufuhr in die Einzelkammern
benutzt, da ein unter dem Gefäßboden gleichachsig mit der Kippachse angeordneter
Drehschieber je nach der eingenommenen Stellung des Gefäßes die Druckluftleitung
zur einen Kammer freigibt und zur anderen Kammer absperrt. Das kippbar gelagerte
Gefäß selbst ist unterhalb des Wasserspiegels der zu pumpenden Flüssigkeit angeordnet.
Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch die Schwierigkeit auf, daß der Gefäßinhalt
bei jedem Arbeitszyklus nur zum Teil ausgenutzt wird, weil das Gefäß bereits in
die entgegengesetzte Endlage kippt, bevor die eine Kammer völlig geleert und die
andere Kammer völlig gefüllt ist. Als weitere Schwierigkeit ergibt sich, daß das
Gefäß in einem verhältnismäßig großen Sammelbehälter für die zu pumpende Flüssigkeit
angeordnet werden muß und während des Betriebs nicht überwacht und gewartet werden
kann.
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Zweck der Erfindung ist es, eine mit Druckmittel-verdrängung
arbeitende Pumpe zu schaffen, welche außerhalb der zu pumpenden Flüssigkeit von
allen Seiten gut zugänglich neben einem Sammelbehälter für die Flüssigkeit eingebaut
werden kann und der die Flüssigkeit von diesem Sammelbehälter mit entsprechendem
Gefälle zugeführt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Gefäß an einem Waagebalken hängt, der das das obere Ende des Gefäßes mit der Druckluftquelle
oder der Außenluft verbindende Ventil steuert, und das Gefäß am unteren Ende beweglich
mit einem das Einlaß- und Auslaßrückschlagventil für den Einlaß- und Auslaßstutzen
enthaltenden Gehäuse verbunden ist. Durch die Aufhängung des geschlossenen Gefäßes
an einem beweglichen Waagebalken kann die Steuerung des Drucklufteinlaßventils so
auf die Bewegung des Gefäßes abgestimmt werden, daß die Druckluft erst dann in das
Gefäß eintritt, wenn dieses vollständig mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt
ist. In gleicher Weise kann die Vorrichtung so abgestimmt werden, daß die den Gefäßinnenraum
mit der Außenluft verbindende Leitung erst dann geöffnet wird, wenn das Gefäß bei
der während der Leerung erfolgenden Aufwärtsbewegung sich kurz vor seiner oberen
Endlage befindet. Die Anbringung eines das Eimaß- und Auslaßrückschlagventil für
den Einlaß-und Auslaßstutzen enthaltenden Gehäuses am unteren Ende des Gefäßes ermöglicht
es, die Vorrichtung an einer Abzweigung der eigentlichen Flüssigkeitsleitung anzuordnen.
Das zum geschlossenen Gefäß führende Verbindungsrohr zweigt hierbei zwischen den
beiden Rückschlagventilen von der Hauptflüssigkeitsleitung ab, so daß beim Betrieb
der Pumpe die in der Hauptleitung stehende Flüssigkeit beschleunigt wird, ohne daß
sie mit ihrer ganzen Menge durch das Gefäß zu gehen braucht. Dies ist insbesondere
bei stark verschmutzten Flüssigkeiten von Bedeutung, weil hierdurch die Bildung
von Absätzen und Krusten im Gefäß vermieden wird, durch die sich das Leergewicht
und der Rauminhalt des Gefäßes und damit die Wirkungsweise der Pumpe sonst verändert.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist das
Gefäß oberhalb des Gehäuses angeordnet.
Hierdurch wird erreicht,
daß nur die verhältnismäßig flüssigen Bestandteile der zu pumpenden Flüssigkeit
in das Gefäß aufsteigen, während die schweren Bestandteile in der Hauptleitung bleiben.
Ferner ist es auch möglich, das Pumpengefäß nach Art einer Rohrschlange auszubilden.
Auf Grund der Elastizität einer solchen Rohrschlange in Richtung ihrer Mittelachse
erübrigt sich eine bewegliche Verbindung zwischen dem unteren Rohrende und dem Gehäuse,
da die Rohrschlange den Bewegungen des Waagebalkens an ihrem oberen Ende folgt,
ohne daß sich die Verbindung zum Gehäuse bewegt. Die Elastizität der Rohrschlange
ermöglicht es darüber hinaus, das Gegengewicht am Waagebalken wesentlich kleiner
auszubilden, da sich die Rohrschlange in Axialrichtung streckt, wenn die Flüssigkeit
mit Hilfe des Druckmittels aus der Rohrschlange verdrängt wird.
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Nachfolgend werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Pumpe nach der Erfindung, bei angehobener
leerer Kammer, Fig. 2 die gleiche Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit gefüllter und
nach unten bewegter Kammer, Fig. 3 und 4 Teilansichten von weiteren Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die in den Fig.1 und 2 dargestellte Pumpe nach der Erfindung weist
ein feststehendes Gehäuse 1 mit einem Einlaß- und einen Auslaßstutzen 2 und 3 auf,
die an einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet sind, sowie einen
weiteren Verbindungsstutzen 4, der zwischen den Stutzen 2 und 3 angeordnet ist.
Die Flüssigkeitsströmung durch das feststehende Gehäuse wird durch Einlaß- und Auslaßrückschlagventile
5 und 6 gesteuert, die dann, wenn keine weitere Kraft einwirkt, unter der Einwirkung
der Schwerkraft geschlossen sind. An dem Verbindungsstutzen 4 ist ein biegsames
Rohr 7 angeschlossen, das zu einem Gefäß 8 führt, welches bei 9 schwenkbar am Waagebalken
10 aufgehängt ist. Der Waagebalken 10 ist bei 11 schwenkbar gelagert und trägt ein
verstellbares Gewicht 12, welches das Gewicht des Gefäßes 8 ganz oder teilweise
ausgleicht. An Stelle des Gewichts 12 oder auch zusätzlich dazu kann eine Feder
vorgesehen sein.
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Am anderen Ende des Waagebalkens 10 ist bei 13 eine Stange
14 angelenkt, die bei 15 mit einem Ventilhebel 16 schwenkbar verbunden ist. Der
Ventilhebel 16 steht mit einem Dreiwegeventil in Verbindung, dessen Gehäuse mit
17 bezeichnet ist.
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Am Ventilhebel 16 ist ferner ein in der Zeichnung nach oben
gerichteter Hebel 18 mit einem Gewicht 19 befestigt.
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Vom Gehäuse 17 führt eine Leitung 20 zu dem Verbindungsstutzen 21
am oberen Ende des Gefäßes 8, wobei der letzte Teil der Leitung 20 aus einer flexiblen
Leitung 22 besteht, die einerseits mit der Leitung 20 und andererseits mit dem Verbindungsstutzen
21 des Gefäßes 8 verbunden ist.
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Das Gehäuse 17 weist ferner einen Einlaßstutzen 23 für ein Druckmittel
auf und einen Auslaßstutzen 24, der eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 17 und
der umgebenden Atmosphäre herstellt.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform kann die
Flüssigkeit über den Einlaßstutzen 2 in das Gehäuse 1 einströmen und das Einlaßrückschlagventil5
in die dargestellte geöffnete Lage bringen, so daß der Verbindungsstutzen 4, das
biegsame Rohr 7 und das Gefäß 8 mit Flüssigkeit gefüllt werden, wobei die Luft auf
dem Gefäß 8 verdrängt wird, da bei diesem Betriebszustand die Leitung 20 über das
Dreiwegeventil mit der Außenluft in Verbindung steht. Wenn das Gefäß 8 mit der vorgesehenen
Gewichtsmenge gefüllt ist, wird es sich unter dem Eänfluß der in ihm enthaltenen
Flüssigkeit gegen die Wirkung des Gewichts 12 nach abwärts bewegen, wobei der Hebel
18 zusammen mit dem Gewicht 19 nach Durchlaufen seiner Totpunktstellung in die in
Fig.2 dargestellte Lage gebracht wird. Bei dieser Stellung des Dreiwegeventils,
bei der das Dreiwegeventil um 90° verstellt wurde, werden die Leitung
20
und der Innenraum des Gefäßes 8 mit einer Druckmittelquelle verbunden,
wobei vorzugsweise Druckluft verwendet wird, so daß die in dem Gefäß 8, in dem biegsamen
Rohr 7 und in dem Verbindungsstutzen 4 enthaltene Flüssigkeit nach unten verdrängt
wird, wobei das Einlaßrückschlagventi15 geschlossen und das Auslaßrückschlagventil6
geöffnet werden, so daß die Flüssigkeit aus dem Auslaßstutzen 3 austreten kann.
Infolge der durch das Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Gefäß 8 und dem biegsamen
Rohr 7 erfolgten Gewichtsverminderung wird das Gefäß 8 angehoben und betätigt dabei
das Dreiwegeventil, so daß die Leitung 20 wiederum mit der Außenluft verbunden ist
und der Betriebszyklus von neuem beginnen kann.
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Wenn jedoch bei bestimmten Betriebsbedingungen die Flüssigkeit nicht
unter der Einwirkung .der Schwerkraft in das Gehäuse 1 und das Gefäß 8 gelangen
kann, weil z. B. die Pumpe höher angeordnet ist als die Flüssigkeitsquelle, kann
das in dem Gefäß 8 vorhandene Druckmittel dadurch herausgesaugt werden, daß der
Auslaßstutzen 24 des Dreiwegeventils, anstatt in die Atmosphäre zu öffnen, mit einem
Vakuum in Verbindung gebracht wird, so daß die Flüssigkeit an dem Einlaßrückschlagventil5
vorbei zum Verbindungsstutzen 4 gelangt und nach Passieren des biegsamen Rohres
7 in das Gefäß 8 eintritt.
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Obwohl in der Zeichnung ein durch Drehen zu betätigendes Ventil dargestellt
ist, kann jede Ventilart zu diesem Zweck verwendet werden. Der Übertragungsmechanismus
kann wahlweise ein Steuerventil betätigen, das seinerseits auf die Ventile einwirkt,
welche das Zuführen und Abführen des Druckmittels bewirken.
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Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist das Gefäß 8 zylindrisch ausgebildet
und mit Hilfe des biegsamen Rohres 7 mit dem feststehenden Gehäuse 1 verbunden.
Es kann manchmal zweckmäßig sein, an Stelle des zylindrischen Gefäßes 8 ein hin-
und hergebogenes oder zu einer Spirale oder Spule aufgewundenes Rohr zu verwenden,
welches das gesamte Flüssigkeitsgewicht aufnehmen kann. wie Fig. 3 zeigt. Die Rohrschlange
25 ist oben durch ein Verschlußglied 26 verschlossen, welches bei 9 schwenkbar mit
dem Waagebalken 10 verbunden ist. Ihr unteres Ende ist direkt mit dem Verbindungsstutzen
4 des Gehäuses 1 verbunden.
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Eine derartige Vorrichtung ist einfach herzustellen und beim Reinigen
leicht auszuspülen. Ferner besteht der Vorteil, daß die Rohrschlange 25 verhältnismäßig
lang sein kann, so daß sie auch sehr biegsam wird und ein beträchtliches Flüssigkeitsvolumen
in ihren Windungen aufnehmen kann.
Der Waagebalken 10 weist auch
in diesem Fall ein Gewicht 12 auf, mit dessen Hilfe das Gewicht der Rohrschlange
25 teilweise ausgeglichen wird, während das andere Ende des Waagebalkens über die
Stange 14 mit dem Dreiwegeventil verbunden ist, wie dies bereits bei dem vorigen
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
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Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, daß das Rohr 7 oder die Rohrschlange 25
in dem Bereich, in dem es bzw. sie mit dem Verbindungsstutzen 4 verbunden ist, fast
horizontal liegt. Vorzugsweise weist aber das Rohr 7 bzw. die Rohrschlange 25 in
diesem Bereich eine geringe, zum Verbindungsstutzen 4 nach abwärts gerichtete Neigung
auf, um das Entleeren des Rohres 7 bzw. der Rohrschlange 25 zu erleichtern.
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Bei der zuvor beschriebenen, durch die Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsform
muß das Rohr 7 biegsam sein, da das Gefäß 8, um das Ventil direkt beeinflussen zu
können, einen erheblichen Vertikalweg durchlaufen können muß. Dagegen wurde die
Ausführungsform nach Fig.4 geschaffen, um auch dann eine befriedigende Arbeitsweise
der Vorrichtung zu gewährleisten, wenn das Rohr 7 aus einem festen Werkstoff, wie
z. B. Metall oder Glas, gefertigt ist. Ein derartiges Rohr ist in der Lage, wenigstens
kleine Längsbiegungen durchzuführen, welche genügen, das Arbeiten eines für die
Vorrichtung erforderlichen Ventils einzuleiten.
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Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist der Waagebalken
10 ein Gewicht 12 auf und ist mittels einer Spiralfeder 27 mit einem festen Punkt
verbunden, die eine Einstellvorrichtung 28 aufweist, so daß das Gefäß 8 genau ins
Gleichgewicht gebracht werden kann.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Ventil jedoch, anstatt direkt,
elektrisch betätigt und weist ein durch einen Solenoid betätigtes Solenoidventil29
auf, wobei die Windungen des Solenoid mit Hilfe von Leitungen 30 mit Schaltern 31
und 32 verbunden sind, die an den gegenüberliegenden Seiten des Waagebalkens angeordnet
sind. Dabei können beide oder auch nur ein Schalter 31 und 32 mit Hilfe einer handbetätigten
Einstellvorrichtung 33 in Vertikalrichtung einstellbar angeordnet sein, wobei die
Mutter mit einem ortsfesten Teil der Vorrichtung verbunden ist.
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Mit dieser Vorrichtung kann das Solenoidventil29 bei richtiger Einstellung
der Verstellvorrichtungen 28 und 33 mit einem Mindestmaß von Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Gefäßes 8 sowie Längsbiegung des Rohres 7 betätigt werden.
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Die Gewichte 12 und 19 und die Feder 27, welche das Gewicht des Gefäßes
und der Flüssigkeit ausgleichen, sind verstellbar, so daß die verschiedenen spezifischen
Gewichte der verschiedenen zu fördernden Flüssigkeiten ausgeglichen werden können.
Diese Verstellvorrichtungen können vor allem dann verwendet werden, wenn die Pumpe
nach dem Gebrauch durch Durchpumpen einer Reinigungsflüssigkeit völlig gereinigt
werden soll, so daß die Reinigungsflüssigkeit etwas höher in dem Gefäß ansteigen
kann als die zu fördernde Flüssigkeit selbst.
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Anstatt ein biegsames Rohr 7 zu verwenden oder wahlweise eine Rohrschlange
25, kann ein festes Rohr 7 verwendet werden, das mit dem Gehäuse 1 durch einen Balgen
oder durch eine Schwenkverbindung verbunden ist, die eine Stopfbüchse, einen Dichtungsring
oder andere Mittel zum Verhindern des Leckens am Schwenkpunkt aufweist.
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Das Rohr 7 oder die Rohrschlange 25 kann aus Metall, Glas, Gummi oder
anderem Material gefertigt sein und vorzugsweise teilweise oder völlig durchscheinend
ausgebildet sein, so daß die Flüssigkeitshöhe beobachtet werden kann. So können
das Rohr 7 und die Rohrschlange 25 aus einem durchscheinenden oder im wesentlichen
durchscheinenden thermoplastischen Werkstoff, wie z. B. Polyäthylen, Polyvinylchlorid,
Nylon oder anderem Material, gefertigt sein.