DE1453610B2

DE1453610B2 - Gegentakt-dosierpumpe zum dosieren von fluessigen oder gasfoermigen medien

Info

Publication number: DE1453610B2
Application number: DE1964P0033785
Authority: DE
Inventors: Simon Dr.; Gössel Dieter Dipl.-Ing.; 2000 Hamburg Duinker
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1964-03-07
Filing date: 1964-03-07
Publication date: 1972-06-29
Also published as: GB1097715A; FR1426572A; US3327633A; NL6502583A; DE1453610A1

Description

den Zylinderwänden (17) festgelegt sind, wobei Kolbendosierpumpen zeichnen sich durch ein

die Kolben gegenüber dem Gleitstück und in 20 großes Hubvolumen und einer damit verbundenen

Richtung auf dieses soweit einen verringerten großen Förderleistung aus. Dieses große Hubvolumen

Querschnitt aufweisen, daß die Dichtungsräume bzw. die damit zusammenhängende große Förder-

(19) zwischen den Membranen und dem Lager bei leistung beruhen auf einem günstigen Verhältnis von

jeder Kolbenstellung den gleichen Rauminhalt dem Hubvolumen zu dem sogenannten »schädlichen

aufweisen. 25 Raum«. Als schädlicher Raum wird dabei der Teil

2. Gegentakt-Dosierpumpe nach Anspruch 1, des Zylinderinhaltes bezeichnet, der vom Kolben bei dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben Quer- seiner Förderbewegung nicht erreicht und der mithin Schnittsbereiche verringerten Durchmessers bei bei einem Hub auch nicht mit entleert wird. Der Förden Hubbewegungen gerade bis an das derhub ist deshalb nur geringfügig druckabhängig.
Lager (3) heranführbar sind und die Zylinder (11) 30 Nachteilig und genauigkeitsmindernd sind bei den bis an das Lager heran einen um etwa den Betrag Kolbendosierpumpen die unvermeidlichen Leckvergrößeren Durchmesser aufweisen, als die KoI- luste an den Stoffbuchsen der Verdrängerkolben, die ben (9) mit einem gegenüber dem Lager kleinerem insbesondere bei kleinen Förderleistungen und bei Durchmesser versehen sind. niedrig viskosen Medien auftreten. Hinzu tritt noch,

3. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- 35 daß das oft aggressive Fördermedium mit den dichchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß tenden Kolbenteilen und den Stoffbuchsen in Berühdie Rauminhalte der Förderräume (11) mittels in rung kommt.

die Förderräume einschiebbarer Anschläge (21) Membrandosierpumpen werden eingesetzt, wenn

veränderbar sind. — meistens durch die Eigenschaften des Förder-

4. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- 40 mediums bedingt — eine stoffbuchsenlose Konstrukchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die tion erforderlich ist. Hierbei entfallen Leckverluste.
Verdrängerkolben (9) mit dem Gleitstück (7) so- Bei den bekannten Membranen wird der Hub durch wie das Lager (3) und die verstellbaren An- elastisches Verspannen der Membran bewirkt, wobei schlage (21) aus magnetisch gut leitendem Werk- die Beanspruchung mit dem Hub steigt. Um zu einer stoff bestehen, während die übrigen Pumpenteile 45 ausreichenden Pumpenlebensdauer zu gelangen, sind aus magnetisch schlecht leitendem Werkstoff ge- daher nur kleine Hübe realisierbar, wodurch das Verfertigt sind. hältnis vom Hubvolumen zum schädlichen Raum un-

5. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- günstig wird. Die Genauigkeit ist dabei nicht besser chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als die von Kolbenpumpen. Außerdem ist die Förderdie Verdrängerkolben-Gleitstückeinheit (5) in 50 leistung, gemessen an der Baugröße, nur niedrig, axialer Richtung magnetisiert ist, so daß eine KoI- Schließlich ist es notwendig, die Membran als hoch benstirnfläche (45) einen magnetischen Nordpol beanspruchtes Verschleißteil in regelmäßigen Abstän- und die andere Kolbenstirnfläche (43) einen den auszuwechseln.

magnetischen Südpol aufweist. Es ist bekannt, bei Verdichtern mittels elastischer

6. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- 55 Membranen, sogenannten Rollmembranen, den Verchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dichtungsraum abzudichten. Die Rollmembranen sind als Polschuh dienende Gleitlager (3) und die dabei entweder nur an der Gehäusewand eingespannt ebenfalls als Polschuhe dienenden Anschläge (21) und legen sich in Form eines abgeflachten Schlauches mittels Feldeisens (35) verbunden und auf den um einen beweglichen Kolben oder aber sie sind im Feldeisenverbindungen Erregerspulen (37, 38) an- 60 Gehäuse und am Kolben befestigt. Bei den Hubbewegeordnet sind. gungen des Kolbens rollt die Membran dann mit dem

7. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- Kolben mit. Um ihr die erforderliche Widerstandschen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fähigkeit und Dichtungsfestigkeit zu verleihen, ist ihr Erregerwicklungen (37, 38) unmittelbar aus einer Hohlraum noch mit einer inkompressiblen Flüssigkeit Wechselstromquelle veränderlicher Frequenz 65 gefüllt. Schwierigkeiten bereiten hierbei die die inspeisbar sind. kompressible Stützflüssigkeit, beispielsweise ein öl,

8. Gegentakt-Dosierpumpe nach den Ansprü- enthaltenden Dichtungsräume zwischen dem Kolben chen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur und dem Gehäuse einerseits sowie der Membran an-

derorsoits, wenn die Pumpen einen so großen Hub und die Anschlüge verbindendes Feldeisen aufgesetzt

aufweisen, daß das Volumen der Räume schwankt. sind, mittels der, von den die Erregerspulen durch-

Es ist bekannt, sich dabei so zu behelfen, daß im fließenden Strömen herrührenden Feldkräften hin-

«nlben öffnungen vorgesehen sind, durch die die und herbewegt. Auf diese Art und Weise entfällt

Stlitzflussigkeit in Hohlräume innerhalb des Kolbons 5 jegliche mechanische Verbindung zwischen den KoI-

abflicßen kann. Dafür ist aber ein großer Aufwand benarbeitsräumen und der Umgebung, wodurch Stoff-

niHig. buchsen-Dichtungsprobleme entfallen.

Die erwähnten Nachteile der bekannten Dosier- Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung pumpen sind bei einer Gegentakt-Dosierpumpe nach dargestellten Ausflihrungsbeispieles näher erläutert,
dem Prinzip der Kolbenpumpe zum Dosieren von io Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausflüssigen oder gasförmigen Medien mit Verdränger- führungsbeispiel einer elektromagnetisch angetriebekolbcn, die gegenüber dem Pumpengehäuse mittels nen Gegentakt-Dosierpumpe nach der Erfindung mit Rollmembranen abgedichtet sind, die von einer in- dem Kolben in einer unteren Endlage;
kompressiblen Flüssigkeit gegenüber dem Förder- Fig. 2 zeigt die Pumpe nach Fig. 1, wobei der medium abgestützt werden, dadurch vermieden, daß 15 Kolben sich jedoch an der oberen Endlage befindet;
die auf einer Achse entgegengesetzt zueinander ange- Fig. 3 zeigt die Pumpe nach Fig. 1 mit durch ordneten Kolben mittels eines im Pumpengehäuse einen Anschlag reduziertem Hub;
gelagerten Gleitstückes verbunden und die Rollmem- F i g. 4 zeigt in schematischer Darstellung den elekbranen, die die Förderräume von dem Lager im tromagnetischen Antrieb der Pumpe nach der Erfin-Gchäuse trennen, in an sich bekannter Weise einer- ao dung für stromrichtungsunabhängige Betätigung;
scits längs der Kolbenstirnränder und andererseits F i g. 5 zeigt einen elektromagnetischen Antrieb für etwa auf halber Hubhöhe an den Zylinderwänden stromrichtungsabhängige Betätigung,
festgelegt sind, wobei die Kolben gegenüber dem Die in F i g. 1 dargestellte Gegentakt-Dosierpumpe Gleitstück und in Richtung auf dieses soweit einen besteht aus einem Pumpengehäuse 1, in dem sich ein geringeren Querschnitt aufweisen, daß die Dichtungs- 25 Gleitlager 3 für eine Kolbenanordnung S befindet, die räume zwischen den Membranen und dem Gleitlager aus einem Gleitstück 7 und zwei entgegengesetzt zubei jeder Kolbenstellung den gleichen Rauminhalt einander an dem Gleitstück 7 angeordneten Kolben 9 aufweisen. besteht. Die Kolbenanordnung wird in dem Gleit-

Die Gegentakt-Dosierpumpe nach der Erfindung lager 3 geführt und kann aus beiderseits des Gleitzeichnet sich gegenüber den bekannten Pumpen durch 30 lagers gelegenen Zylindernil in diesen befindliche die Einfachheit ihrer Konstruktion aus, die es bei gasförmige oder flüssige Medien verdrängen. An den großem Hub und kleinem schädlichen Raum gestat- Kolbenstirnflächen 13 sind Rollmembranen 15 beict, die Hydraulikflüssigkeit, die die Membranen festigt. Außerdem stützen sich die Rollmembranen gegenüber dem Fördermedium abstützt, in einem etwa in halber Hubhöhe an den Zylinderwänden 17 völlig abgeschlossenen, von dem Lager lediglich in 35 ab.

zwei Teile geteilten Hohlraum unterzubringen, der Die Dichtungsräume 19 zwischen den Rollmemkeine Durchführungen nach außen oder innen auf- bran en 15 sind mittels einer inkompressiblen Hydrauweist. Eine geringe Wanderung der Hydraulikflüssig- likflüssigkeit gefüllt; sie sind bei jeder Hubstellung der keit aus dem Dichtungshohlraum des einen Zylinders Kolbenanordnung 5 praktisch gleich. Dies wird da-311 den Dichtungshohlraum des anderen Zylinders 40 durch erreicht, daß die Kolben Querschnittsbereiche wird durch eine gleich große entgegengesetzte Wan- verringerten Durchmessers aufweisen, die bei den dcrung bei der Kolbengegenbewegung kompensiert, Hubbewegungen gerade bis an das Gleitlager 3 herso daß dadurch kein Fehler auftreten kann. anführbar sind, wobei die Zylinder vorzugsweise

Infolge der geringeren Beanspruchung der Roll- gleichzeitig bis an das Gleitlager heran einen um einen

membranen steigt die Lebensdauer der Membranen 45 Betrag größeren Durchmessers aufweisen, als die

in der Dosierpumpe nach der Erfindung. Während Kolben mit einem gegenüber dem Gleitlagerdurch-

bei bekannten Membran-Dosierpumpen bei kleinem messer kleineren Durchmesser versehen sind. Weiter-

Hub eine Membranlebensdauer von 4500 Stunden bei hin trägt dazu die Anordnung die Befestigung der

108 Hüben pro Minute entsprechend etwa 3 · 10⁷Hu- Membranen 15 etwa in halber Hubhöhe an der

ben insgesamt angegeben wird, arbeitet die Pumpe 50 Zylinderwand bei.

nach der Erfindung mit Rollmembianen noch nach Die Fördervolumina der Zylinderhohlräume 11 über 10 000 Betriebsstunden bei 1500 Hüben pro Mi- sind mittels Anschlägen 21 einstellbar. Bei dem in nute entsprechend 9· 10⁸ Hüben insgesamt und einer Fig. 3 dargestellten Kolbenstand ist einer der AnHubhöhe von 65 mm noch vollständig einwandfrei. schlage 21 um ein Stück in den einen Zylinderraum Die Lebensdauer der Rollmembran in der Pumpe 55 11 eingeschraubt.

nach der Erfindung ist mithin also mindestens dreißig- Das zu fördernde Medium strömt durch einen am

mal so groß wie die Lebensdauer der Membran in Pumpengehäuse vorgesehenen Stutzen 23 und sich an

einer Membran-Dosierpumpe üblicher Bauart. den Stutzen anschließende Rohrleitungen 25 in die

Die Gegentakt-Dosierpumpe nach der Erfindung Förderräume 11 ein. Je nachdem, in welcher Richwird vorzugsweise elektromagnetisch angetrieben. Diü 60 tung sich die Kolbenanordnung 5 bewegt, wird dabei Verdrängerkolben mit dem sie verbindenden Gleit- entweder aus dem oberen oder unteren Förderraum stück sowie das Gleitlager und verstellbare Anschläge 11 das zu fördernde Medium über Leitungen 27 und zur Veränderung der Fördervolumen bestehen dabei einen Stutzen 29 abgeführt. Rückschlagventile 31 in aus magnetisch gut leitendem Werkstoff, während die den Leitungen 25 bzw. 27 sorgen dafür, daß das geübrigen Pumpenteile aus magnetisch schlecht leiten- 65 förderte Medium nicht etwa versehentlich zurückdem Werkstoff gefertigt sind. Die Verdrängerkolben strömen kann.

bei der Gegentakt-Dosierpumpe nach der Erfindung Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, sind die schädlichen

werden dann über Erregerspulen, die auf das Lager Räume 33 bei der Pumpe nach der Erfindung äußerst

gering, da die Kolbenstirnflächen bis zum Anschlagen ten, wird die Kolbenanordnung 5 entweder zum einen

an die ins Pumpengehäuse 1 eingesetzten Anschläge oder zum anderen Polschuh 21 gezogen.

21 gelangen und lediglich ringförmige schädliche Bei stromrichtungsabhängiger Betätigung nach

Räume übrig bleiben, die die Rollmembranen auf F i g. 5 ist die Kolbenanordnung 5 magnetisiert. Die

Grund ihrer Konstruktion übrig lassen. 5 eine Kolbenstirnfläche trägt dabei einen magnetischen

Die Kolbenanordnung wird bei der Pumpe nach Südpol 43, während die andere einen magnetischen

der Erfindung auf elektromagnetischem Wege in Nordpol 45 aufweist. Durch ein Umpolen der aus

Betrieb gesetzt. einer Gleichstromquelle 47 gespeisten Wicklungen 37,

Zu diesem Zweck sind die Anschläge 21, das Gleit- 38 mittels eines Kommutierungsschalters 49 wird dalager 3 und die Kolbenanordnung 5 aus magnetisch io bei die Richtung der auf die Kolbenanordnung 5 einleitfähigem Material gefertigt. Das Gleitlager und die wirkenden Antriebskraft geändert.
Anschläge sind dabei mittels weichmagnetischer Joch- Die Wicklungen 37 und 38 können statt über den eisen35 miteinander verbunden (Fig. 4). Als Werk- Schalter 49 auch unmittelbar aus einer Stromquelle stoff für die Jocheisen kommt entweder Eisen oder wechselnder Polarität gespeist werden. Es kommen Ferrit in Betracht. Auf die Eisenverbindungen 35 sind 15 dabei Wechselstrom oder Impulsstromquellen in Be-Erregerspulen 37, 38 aufgesetzt, die mittels eines tracht. Unterhalb der Grenzfrequenz der Pumpe beSchalters 39 wahlweise abwechselnd von einer Span- stimmt dann die Speisefrequenz die Förderleistung, nungsquelle 41 mit Strom versorgt werden. Entspre- Dies ist besonders vorteilhaft für Dosieranlagen, chend der Stellung des Schalters 39 fließt der Strom deren Förderleistung während des Betriebes veränderaus der Gleich- oder Wechselspannungsquelle 41 ent- 20 bar sein soll. Wenn mehrere Dosierpumpen nach der weder durch die Wicklung 37 oder 38. Da die magne- Erfindung parallel zueinander arbeiten und seitlich tischen Kräfte in diesem Fall so wirken, daß sie den gegeneinander verschoben angesteuert werden, dann magnetischen Widerstand im gerade erregten Kreis ist es auch möglich, zu einer vollständig kontinuierunabhängig von der Feldrichtung zu verringern trach- liehen Förderung zu gelangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

■— ι.

Claims

Erzielung einer kontinuierlichen Förderung mit Patentansprüche; mehreren parallelarbeitenden gleichartigen Do- sJerpumpen zusammenwirkt, die zeitlich gegen-

1. Gegentakt-Dosierpumpe zum Dosieren von einander verschoben angesteuert werden,
flüssigen oder gasförmigen Medien mit Verdrän- S

gerkolben, die gegenüber dem Pumpengehäuse
mittels Rollenmembranen abgedichtet sind, die

von einer inkompressiblen Flüssigkeit gegenüber
dem Fördermedium abgestützt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer io
Achse entgegengesetzt zueinander angeordneten

Kolben (9) mittels eines im Pumpengehäuse ge- Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegentakt-

lagerten Gleitstückes (7) verbunden und die Roll- Dosierpumpe zum Dosieren von flüssigen oder gas-

membranen (15), die die Förderräume (I]) von förmigen Medien mit Verdrängerkolben, die gegen-

dem Lager (3) im Gehäuse trennen, in an sich 15 über dem Pumpengehäuse mittels Rollmembranen

bekannter Weise einerseits längs der Kolbenstirn- abgedichtet sind, die von einer inkompressiblen Flüs-

ränder (13) und andererseits in ebenfalls an sich sigkeit gegenüber dem Fördermedium abgestützt

bekannter Weise etwa auf halber Hubhöhe an werden.