DE1173805B - Tauchkolbendosierpumpe zum Foerdern und Vermischen von zwei Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Tauchkolbendosierpumpe zum Fördern und Vermischen von zwei Flüssigkeiten Für die volumetrische Zumessung von Suspensionen oder Dispersionen verwendet man Kolben- oder Membramenpumpen. Wegen ihrer großen Dosiergenauigkeit und Betriebssicherheit werden Tauchkolbenpumpen bevorzugt. Bei Verwendung von Tauchkolbendosierpumpen herkömmlicher Bauart treten dadurch Schwierigkeiten auf, daß beim Eintauchen des Kolbens in die Stopfbuchse immer geringe Feststoffanteile der Suspensionen oder Dispersionen in die Stopfbuchsenpackung gelangen und sich dort festsetzen. Die sich in der Stopfbuchsenpackung festsetzenden Feststoffanteile führen schnell zu einer mechanischen Zerstörung der Stopfbuchsenpackung und der Kolbenoberfläche. Hierdurch wird eine genaue volumetrische Dosierung unmöglich gemacht.
• Die Erfindung betrifft nun eine Tauchkolbendosierpumpe zum Fördern und Vermischen von zwei Flüssigkeiten, insbesondere von Dispersionen oder Suspensionen und einer geeigneten Trägerflüssigkeit, bei der die eine Flüssigkeit bzw. die Dispersion oder Suspension nicht an die Kolbendichtung gelangen soll. Zu diesem Zweck ist bei einer Hauptpumpe, die aus einer Pumpenkammer mit einem Einlaßventil für das Ansaugen der einen Flüssigkeit bzw. der Dispersion oder Suspension und einem Auslaßventil für das Austreten des Flüssigkeitsgemisches und einem im Durchmesser abgetuften Kolben gebildet ist, noch ein Zwischenraum zwischen der Pumpenkammer und einer am Kolbenteil größeren Durchmessers abdichtenden Stopfbuchse vorgesehen, in welchem die Differenzfläche zwischen den Kolbenteilen kleineren und größeren Durchmessers wirkt und in den die Druckleitung von einer Hilfspumpe aus mündet, deren Kolben im gleichen Takt wie diejenigen der Hauptpumpe arbeitet, die aber ansaugt, während die Hauptpumpe den Förderhub ausführt und umgekehrt. Dabei wird sowohl während des Saughubs als auch während des Förderhubs der Hauptpumpe ein Teil der zweiten Flüssigkeit bzw. der zur Herstellung der Dispersion oder Suspension dienenden Trägerflüssigkeit dem Pumpenraum der Hauptpumpe zugeführt. Hierdurch wird der Zutritt der Dispersion oder Suspension in die Zwischenkammer und damit zur Stopfbuchse verhindert.
• Durch die Bauweise der neuen Tauchkolbendosierpumpe wird erreicht, daß das vorgewählte Mischungsverhältnis zwischen den beiden Fördermedien, nämlich Suspension bzw. Dispersion einerseits und Spül-bzw. Trägerflüssigkeit andererseits, unabhängig von einer Veränderung der Gesamtförderleistung unverändert erhalten bleibt.
• Beim Zumessen beispielsweise von Kaolin oder Kalkmilch wird zur Herstellung der Dispersion als Trägerflüssigkeit Wasser benutzt; zur Herstellung von Kunststoffdispersionen dienen Kohlenwasserstoffe. Da die erfindungsgemäß zu dosierende Trägerflüssigkeit oder sonstige Flüssigkeit keinen Feststoffanteil enthält, kann sie ohne Schaden mit der Stopfbuchse in Berührung kommen.
• Vorzugsweise ist der Kolben der Dosierpumpe mit dem Kolben der Hilfspumpe, welche die Trägerflüssigkeit in die Zwischenkammer fördert, starr verbunden. Dabei ist der Kolben der Dosierpumpe vorteilhaft als Stufen- oder Differentialkolben ausgebildet, wobei der Durchmesser des in der Zwischenkammer und im Pumpenraum sich bewegenden Kolbenschaftes größer ist als der Durchmesser des im Pumpenraum der Hilfspumpe sich bewegenden Kolbenschaftes.
• Der Kolben der Hilfspumpe kann auch durch eine gesonderte Antriebsvorrichtung, die synchron mit der Antriebsvorrichtung der Hauptpumpe arbeitet, angetrieben werden. Dabei soll die Ringfläche aus der Differenz der Kolbendurchmesser des Stufenkolbens der Hauptpumpe kleiner sein als die Kolbenfläche der Hilfspumpe.
• Es ist bereits eine Dosierpumpe bekannt, bei der zwei Kolben auf einer gemeinsamen Achse sitzen und in zwei verschiedene Pumpkammern zwei verschiedene Flüssigkeiten fördern. Dabei erfolgt die Vermischung der Flüssigkeiten, wenn überhaupt, außerhalb des Pumpenraumes. Durch eine solche Bauart lassen sich offensichtlich die mit der Erfindung erstrebten und erzielten Wirkungen nicht erreichen. Es ist auch eine Hochdruckpumpe für Kälteabsorptionsmaschinen bekannt, die eine Umführungsleitung zwischen dem Saugraum und einem zum Kolben und Stopfbuchsen liegenden Raum besitzt, welcher als Ölabscheider dienen soll. Die Anordnung einer Hilfspumpe und die Zuführung genau dosierter Mengen einer Spülflüssigkeit zu der durch die Hauptpumpe geförderten Dispersion ist dort nicht vorgesehen. Weiterhin ist eine Benzinpumpe bekannt, bei der die Schmierung der bewegten Teile, welche durch das geförderte Benzin dauernd weggewaschen wird, ständig aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter für das Schmiermittel ergänzt wird. Der dabei vorgesehene zweite Pumpenkolben dient im wesentlichen nur dazu, das Schmiermittel ständig unter Druck zu halten, aber es nicht zu fördern. Es findet also hier keine Zudosierung einer Spülflüssigkeit zu einer Hauptfiüssigkeit statt. Im übrigen soll der Druck für das Schmiermittel im gleichen Rhythmus, also gleichläufig, mit dem Druck des Pumpenkolbens für die Hauptflüssigkeit geregelt werden.
• Schließlich ist es auch bekannt, bei einer sogenannten Differentialwasserpumpe einen dreistufigen Kolben zu verwenden. Mit Hilfe dieser Pumpe wird jedoch nur eine einzige Flüssigkeit, nämlich Wasser, gefördert, wobei die Pumpe zur Erzeugung von Hochdruck dienen soll. Die Zudosierung einer Flüssigkeit zu einer anderen ist dort nicht vorgesehen.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Abt. 1 eine Ausführung der Vorrichtung, bei welcher die beiden Dosierpumpen zu einem Pumpenaggregat zusammengefaßt sind, während in A b b. 2 eine Ausführung dargestellt ist, bei welcher die Dosierpumpe für die Trägerflüssigkeit gesondert von der Dosierpumpe für die Dispersion oder Suspension angetrieben wird.
• Bei der in A b b. 1 dargestellten Dosiervorrichtung 1 wird die Dispersion oder Suspension A, welche mit einer geeigneten Trägerflüssigkeit angesetzt ist, über ein Saugventil 9 angesaugt und gelangt so in den Pumpenraum 7. Gleichzeitig wird die Trägerflüssigkeit oder eine andere geeignete Flüssigkeit B über ein Saugventil 11 in den Raum 6 eingesaugt und durch ein Druckventil 12 über eine Leitungl4, 13 in die Kammer 5 gedrückt. Zwischen dem Pumpenraum 7 und der Kammer 5 ist eine Trennwand 8 angeordnet, derart, daß der Pumpenraum 7 mit der Kammer 5 nur über einen schmalen Spalt 16 verbunden ist.
• Die Durchmesser des Differenzkolbens 3 sind so bemessen, daß der Durchmesser des Kolbenschaftes 2 größer ist als der Durchmesser des Kolbenschaftes 4.
• Hierdurch wird erreicht, daß beim Ansaugen der Dispersion oder Suspension A das im Pumpenraum 6 verdrängte Flüssigkeitsvolumen größer ist als die Volumenvergrößerung in der Kammer 5. Die in die Kammer 5 eindosierte Trägerflüssigkeit oder andere geeignete Flüssigkeit strömt beim Ansaugen der Dispersion A über den Spalt 16 in den Pumpenraum 7 und vermischt sich dort mit der angesaugten Dispersion oder Suspension. Diese wird mit der Trägerflüssigkeit auf die gewünschte Konzentration verdünnt oder, falls anstatt der Trägerflüssigkeit eine zweite geeignete Flüssigkeit zudosiert wird, hiermit vermischt und über ein Pumpenventil 10 der Verbraucherstelle zudosiert. Beim Druckhub des Kolbens 2 wird ein Teil der in der Kammer 5 befindlichen Trägerflüssigkeit über den Spalt 16 in den Pumpenraum 7 verdrängt.
• Da bei der angegebenen Anordnung der Kolben der Dosierpumpe für die Trägerflüssigkeit mit dem Kolben der Dosierpumpe für die Dispersion direkt verbunden ist, genügt ein gemeinsamer Antrieb für die Vorrichtung. Außerdem wird hierdurch erreicht, daß das Verhältnis zwischen Dispersion und zudosierter Trägerflüssigkeit für jede Hublängeneinstellung und Drehzahl konstant bleibt.
• Die beschriebene Anordnung sichert, daß beim Ansaugen und Dosieren der Dispersion oder Suspension die Trägerflüssigkeit oder eine andere geeignete Flüssigkeit während des gesamten Saug- und Druckhubs immer durch den Spalt 16 in den Pumpenraum 7 gedrückt wird, so daß keine Feststoffanteile der Dispersion in die Kammer 5 oder an die Stopfbuchse 15 gelangen können.
• In A b b. 2, in welcher für die Einzelteile die gleichen Bezugszeichen wie in Abb. 1 verwendet sind, ist die Dosierpumpe für die Trägerflüssigkeit oder eine andere geeignete Flüssigkeit getrennt angeordnet. Ihr Pumpenkolben 17 wird durch eine gesonderte Antriebsvorrichtung, die synchron mit der Antriebsvorrichtung der Dispersionsdosierpumpe arbeitet, angetrieben. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Verhältnis zwischen Dispersion und Trägerflüssigkeit bzw. anderer geeigneter Flüssigkeit durch Verstellen der Kolbenhublängen geregelt werden kann. Die Totpunkte der beiden Pumpen müssen in diesem Fall bei jeder Hublängeneinstellung sich überdecken. Außerdem muß das minimale Hubvolumen der Pumpe für die Trägerflüssigkeit B größer sein als das in der Kammer 5 der Dosierpumpe für die Dispersion durch den Differenzkolben 3 beim Druckhub verdrängte Volumen, was, wie bei der Ausführung gemäß A b b. 1, dadurch erreicht wird, daß der Durchmesser des Kolbens der Dosierpumpe für die eindosierte Trägerflüssigkeit geringer ist als der des Kolbenschaftes 2 der Dosierpumpe für die Dispersion oder Suspension.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Tauchkolbendosierpumpe zum Fördern und Vermischen von zwei Flüssigkeiten, insbesondere von Dispersionen oder Suspensionen, und einer geeigneten Trägerflüssigkeit, bei der die eine Flüssigkeit bzw. die Dispersion oder Suspension nicht an die Kolbendichtung gelangen soll, d a -durch gekennzeichnet, daß eine aus einer Pumpenkammer (7) mit einem Einlaßventil (9) für das Ansaugen der einen Flüssigkeit bzw. der Dispersion oder Suspension und einem Auslaßventil (10) für das Austreten des Flüssigkeitsgemisches und einem im Durchmesser abgestuften Kolben (2, 3) gebildete Hauptpumpe noch einen Zwischenraum (5) zwischen der Pumpenkammer (7) und einer am Kolbenteil (3) größeren Durchmessers abdichtenden Stopfbüchse (15) aufweist, in dem die Differenzfläche zwischen den Kolbenteilen kleineren und größeren Durchmessers (2 bzw. 3) wirkt und in den die Druckleitung von einer Hilfspumpe (4, 6, 17, 6a) ausmündet. deren Kolben (4 oder 17) im selben Takt wie derjenige der Hauptpumpe arbeitet, die aber ansaugt, während die Hauptpumpe den Förderhub ausführt und umgekehrt, wobei sowohl während des Saughubes als auch während des Förderhubes der Hauptpumpe ein Teil der zweiten Flüssigkeit bzw. der zur Herstellung der Dispersion oder Suspension dienenden Trägerflüssigkeit dem Pumpenraum (7) der Hauptpumpe zugeführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2, 3) der Dosierpumpe mit dem Kolben (4) der Hilfspumpe, welche die Trägerflüssigkeit in die Zwischenkammer (5) fördert, starr verbunden ist, wobei dem Saughub der Dosierpumpe der Druckhub der Hilfspumpe und umgekehrt zugeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2, 3) der Dosierpumpe als Stufen- oder Differenzkolben ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des in der Zwischenkammer (5) und im Pumpenraum (7) sich bewegenden Kolbenschaftes (2) größer ist als der Durchmesser des im Pumpen- raum (6) der Hilfspumpe sich bewegenden Kolbenschaftes (4).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Hilfspumpe durch eine gesonderte Antriebsvorrichtung, die synchron mit der Antriebsvorrichtung der Hauptpumpe arbeitet, angetrieben wird, wobei dem Saughub der Hauptpumpe der Druckhub der Hilfspumpe und umgekehrt zugeordnet ist, und daß die Ringfläche aus der Differenz der Kolbendurchmesser (2, 3) der Hauptpumpe kleiner ist als die Kolbenfläche (17) der Hilfspumpe.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1 009 486, 670 037, 312 878, 228 943, 179 654; USA.-Patentschrift Nr. 2497300.