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Kolbendosierpumpe für flüssige Medien Die Erfindung betrifft eine
neuartige Ausgestaltung einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Dosierpumpe für flüssige
Median. Sie ist entwickelt worden, um der Forderung zu genügen, dosierte Mengen
mit hoher Dosiergenauigkeit und großer Dosiergeschwindigkeit abzugeben.
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Ein spezielles Gebiet, das Anlaß zur Erfindung gab, sind mechanisierte
spanabhebende Bearbeitungsvorgänge in der feinmechanischen Industrie, bei denen
es darauf ankommt, zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt eine ganz bestimmte Menge
Bohröl an die Bearbeitungsstelle des spanabhebenden Werkzeuges abzugeben. Andere
Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung sind beispielsweise Arbeitsverfahren in
der chemischen, pharmazeutisch en und kosmetischen Industrie, bei denen gewissen
Mischungen oder Lösungen Bestandteile in definierten Mengen und in kurzer Zeit in
eine zweite Komponente oder in einen Behälter oder in eine Ampulle eingebracht werden
müssen.
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Die Aufzählung der Abwendungsmöglichkeiten ist nicht erschöpfend.
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Dosieren bedeutet Aufnahme einer bestimmten Menge eines Mediums und
dessen Abgabe mit einem bestimmten Druck an eine Verbrauchsstelle,
um
diesen allgemeinen Ausdruck zu gebrauchen. Der.
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Druck ist dabei insofern die bestimmende Größe, als nach einem bekannten
Strömungsgesetz bei konstantem Austrittsquerschnitt die ausströmende Menge eine
Funktion des Druckes ist. Wenn es also nicht gelingt, den Druck des zu dosierenden
Mediums konstant zu halten, ist eine genaue Mengendosierung nicht möglich. Hier
liegt die Schwierigkeit, mit deren Behendung sich die Erfindung beschäftigt.
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Es würde zu weit führen, die verschiedenen mit Kolbenpumpen arbeit
tenden Dosiersysteme im einzelnen zu besprechen. Es genügt die Feststellung, daß
sie darauf beruhen, die Dosierung der als Drucke pumpe ausgebildeten Kolbenpumpe
nachzuschalten. Die Kolbenpumpe ist das Förderorgan für das unter Druck gesetzte
zu dosierende Medium, dessen Dosiermenge durch nachgeschaltete Organe (Zumeßventile,
Kolbenverteiler u.dgl.) bestimmt wird. Systeme dieser Art setzen einen konstanten
Pumpendruck voraus, der nur sehr schwierig zu schaffen ist. Die Antriebsdrehzahl
der Dosierpumpe muß in sehr engen Grenzen konstant gehalten werden, und es dürfen
keine Nebenerscheinungen (Verschleiß in der Pumpe, undichte Ventile u.dgl.) Einflüß
auf den Förderdruck haben. Es soll nicht gesagt werden, daß das Dosierproblem mit
der unter Druck arbeitenden Dosierpumpe nicht zu lösen sei; abar in Jedem Falle
ist hierfür ein großer Aufwand an Bau- und Steuermitteln erforderlich.
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Die Erfindung beseitigt die Schwierigkeiten der erläuterten Art auf
eine überraschend einfache Weise dadurch, daß dem Dosierpumpenkolben ein Steuerschieber
vorgeschaitet ist, daß der Steuerschieber zum Antrieb des Dosierkolbens dient und
daß in den Antrieb zwischen Steuerschieber und Dosierkolben eine Totwegverbindung
eingeschaltet ist. Daß bei dieser Ausbildung der Dosiereinrichtung eine so hohe
Genauigkeit erzielt werden kann, liegt darin, daß die bisher bestehenden Einflusse
von der Pumpe her beseitigt rind. Die Pumpe arbeitet im Takt der Steuerung und nicht
umgekehrt die Steuerung im Takt der Pumpe. Ein besonderer Vorteil der neuen Dosierpumpe
liegt in ihren geringen Abmessungen und dem Wegfall von Förderleitungen der Druckpumpe.
Die Pumpe kann mit ihrem Ölbehälter dicht an die Gebrauchsstelle herangebracht werden.
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Das Wesen der Erfindung wird am besten an Hand eines Ausführungsbeispiels
erkennbar, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt in zwei Arbeitsstellungen
der Einrichtung, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linis A-A der Fig. 1.
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Das Beispiel zeigt eine doppeltwirkende Pumpe P. Es wird gezeigt werden,
daX sich das gleiche Prinzip auöh b einer einfach wirkenden Dosierpumpe anwenden
läßt. Angenommen ist eine durch
zwei Magnete M betriebene Dosierpumpe
mit dem Anschlußnippel 1 für das zu fördernde Dosiermedium und zwei Abströmnippeln
2 für die dosierten Mengen. Die Anschlußnippel 2 können zu einer gemeinsamen Abgabeleitung
zusammengefaßt oder getrennten Verbrauchsstellen zugeordnet sein. Die Verwendung
von Elektromagneten als Antriebsnippel ist deshalb günstig, weil ihre Ansprechzeiten
sehr kurz sind und sie taktmäßig sehr schnell und genau gesteuert werden können.
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Das Gehäuse ist aus den beiden Teilen 3 und 4 zusammengesetzt.
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Das Gehäuse 3 ist das Gehäuse der Dosierpumpe, das Gehäuse 4 das der
Steuerung. In das Gehäuse 3 ist gleitbar ein doppeltwirkender Pumpenkolben 5 eingepaßt,
der von seiner einen Stellung aus ewells einen Hub h in die andere Stellung ausführen
kann.
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Das Gehäuseteil 4 nimmt den Steuerschieber 6 mit den Steuernuten 7
und 8 auf, der beidendig mit den Magneten M verbunden ist,so daß er taktmäßig hin-und
hergehende Bewegungen zwischen zwei Endstellungen ausführen kann.
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Der Zylinderraum 9 des Steuerschiebers 6 steht über Bohrungen 10,11
und 12,13 mit den Räumen 14 und 15 beiderseits des Kolbens 5 in Verbindung und außerdem
über Bohrungen 16,17 mit einer Längsbohrung 18, in die eine an einem Ölsammelbehilter
angeschlossene
Bohrung 19 mündet. Weiter gehen von dem Zylinderraum
9 Bohrungen 20, 21. aus, die mit den Nippeln 2 in Verbindung stehen.
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Gemäß der Erfindung soll der Steuersohieber 6 zum Antrieb des Kolbens
5 dienen, und es soll in den Antrieb zwischen diesen beiden Teilen eine Totwegverbindung
eingeschaltet sein. Diese Antriebsverbindung ist durch einen Stift 23 am Steuerschieber
6 und eine Nut 22 im Kolben 5 gebildet. Um die Länge der Nut 22 kann sich also der
Steuerschieber 6 frei bewegen, ohne auf den Kolben 5 einzuwirken.
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Mit dieser Einrichtung ergibt sich folgender Betrieb der neuen Dosierpumpe.
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In der Arbeitsstellung der Fig.1 ist der Kolben 5 duroh den linken
Elektromagneten M um den Hub h nach links bewegt worden.
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Das im Baum 14 befindliche Medium, die Dosiermenge, ist über die Bohrung
11 im Gehäuse 3 und die Ringnut 7 zur Leitung 20 gedrückt worden. Der Stift 23 liegt
an der linken Kante der Nut 22 an, da der Steuerschieber 6 durch den linken Magneten
ebenfalls nach links bewegt war.
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Jetzt wird auf den rechten Magneten M umgeschaltet, der den Steuerschieber
6 nach rechts schiebt. Auf dem ersten Teil dieser Bewegung des Steuerschiebers 6
bleibt der Dosierkolben 5 in Ruhe, da der Stift 23 zunächst den Totweg in der Nut
22 zurücklegen muß. Dafür wird durch den Steuerschieber 6 die Umsteuerung
vorbereitet.
Die Ringnut 7 wird von der Bohrung 11 wegbewegt und diese durch den glatten zylindrischen
Teil 61 abgedeckt, während auf der anderen Seite der glatte zylindrische Teil 6"
vor die Bohrung 13 und die Ringnut 8 vor die Bohrung 12 tritt.
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Die während des Totweges ag des Stiftes'23 in der Nut 22 zurückgelegten
Wege sind mit a und a" eingezeichnet. Wenn sich die rechte Kante des Stiftes 23
gegen die rechte Kante der Nut 22 legt, ist also die Bohrung 10 zum Teil an den
Zylinderraum 9 und über die Bohrungen 16, 18, 19 an die Zuflußleitung angeschlossen,
während die Ringnut 8 sich zum Tell mit der Bohrung 12 und zum Teil mit der Abflußleitung
21 deckt.
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Jetzt wird bei einer Weiterbewegung des Steuerschiebers 6 nach rechts
der Dosierkolben 9 über den Stift 23 mitgenommen. Die eigentliche Dosierung beginnt,
in dem der Kolben 3 mit seiner rechten Fläche das Dosiermedium aus dem Raum 15 über
die Bohrung 13 und die Ringnut 8 in die Bohrung 21 und von dieser in die an das
rechte Nippel 2 angeschlossene Leitung drückt.
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Während dieser Bewegung wiri Raum 14 ein Unterdruck entsteht, eine
Dosiermenge über Bohrung 10, Bohrung 9, Bohrungen 16,18,19 angesaugt. Die Endatellung
dieser Bewegung zeigt Fig. 2, die das Spiegelbild zu Fig. 1 darstellt.
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Mitnehmer und Mitnehmernut können verständlicherweise vertauscht
werden
in der Wgfs80 daß sich die Nut im Steuerschieber und der Mitnehmer am Dosierkolben
befindet.
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Es war bereits gesagt, daß die Dosierpumpe auch als einfachwirkende
Pumpe ausgebildet werden könne0 Es leuchtet das ohne weiteres ein, wenn man sich
die links vom Stift 23 liegenden Teile wegdenkt. Allerdings wird dann die Dosierspielzahl
auf die Hälfte herabgesetzt, da dem Saughub des einfachen Kolbens kein Druckhub
auf der anderen Seite entspricht.