DE19546299A1 - Double piston pump for particle analyzer - Google Patents

Double piston pump for particle analyzer

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Abstract

The pump has a pair of pistons coupled together via a piston rod and moved backwards and forwards via an electric linear drive, so that one pump chamber is filled with the pumped medium as the other pump chamber is emptied, with common control valves providing a continuous pumped feed. The pumped quantity and the flow rate are determined by the number of piston strokes and the piston velocity, with a bypass valve (13) allowing operation of the pump with high input pressures. Pref. the pump operates as a dosing device (12) for a particle sensor (14), together with a flow regulating valve (16).

Description

Stand der TechnikState of the art

Mit klassischen Pumpen (Zahnradpumpen, Schlauchpumpen, Kolbenpumpen usw.) ist eine derartige Förderung nur mit sehr hohem technischen Aufwand möglich. Große Totvolumen, Partikelabriebe im Pumpensystem, und zusätzlich benötigte teure Meßsysteme zur Durchflußregulierung und zur Volumenkontrolle müssen beim Einsatz der klassischen Systeme in Kauf genommen werden. Häufig können die Pumpensysteme nicht gegen Eingangsdrücke arbeiten oder sind nicht in der Lage viskose Flüssigkeiten anzusaugen. Zahnradpumpen und Schlauchpumpen verfälschen das Meßergebnis einer Partikelanalyse, da die Partikel von der Pumpenmechanik zerkleinert werden. Zudem verschleißen Zahnradpumpen bei der Förderung von partikelbehafteten Flüssigkeiten.With classic pumps (gear pumps, peristaltic pumps, piston pumps, etc.) Such funding is only possible with very high technical effort. Large dead volume, particle abrasion in the pump system, and additionally required expensive measuring systems for flow regulation and for volume control must be with Use of the classic systems can be accepted. Often they can Pump systems do not work or are unable to work against inlet pressures suck in viscous liquids. Adulterate gear pumps and peristaltic pumps the measurement result of a particle analysis, since the particles from the pump mechanics be crushed. Gear pumps also wear out when pumping liquids containing particles.

Beschreibungdescription Fig. 1 Fig. 1

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Pumpe. Die beiden Kolben (1, 2) werden von dem Getriebemotor mit Linearantrieb (10) hin und her bewegt. Die Kolben werden nach dem Starten in eine Endlage gebracht (Referenz). Bevor die Bewegungsrichtung der Kolben geändert wird, muß das Stellventil (4) von der Steuerung in die richtige Position (S1, S2) gebracht werden. Während eine Kammer (6) die Flüssigkeit durch den Einsaugflansch (5) ansaugt, wird aus der zweiten Kammer (7) die Flüssigkeit über den Auslaß (8) aus der Pumpe gedrückt. Die Kolben werden in diesem Fall beide nach links bewegt. Sobald sich das Kolbenpaar in die linke Endlage bewegt hat, wird das Steilventil (4) umgestellt und das Kolbenpaar bewegt sich wieder nach rechts. Je nach geforderter Fördermenge werden von der Pumpe entsprechend viele Zyklen ausgeführt. Das Volumen in einer Kammer entspricht bei der Musterpumpe einem Volumen von 10 ml. Je nach Einsatzgebiet der Pumpe kann das Kammervolumen jedoch zwischen wenigen µl und mehreren Litern Rauminhalt ausgeführt werden. Fig. 1 shows a section through the pump. The two pistons ( 1 , 2 ) are moved back and forth by the gear motor with linear drive ( 10 ). After starting, the pistons are brought into an end position (reference). Before the direction of movement of the pistons is changed, the control valve ( 4 ) must be brought into the correct position (S1, S2) by the control. While one chamber ( 6 ) sucks the liquid through the intake flange ( 5 ), the liquid is pressed out of the pump via the outlet ( 8 ) from the second chamber ( 7 ). In this case, the pistons are both moved to the left. As soon as the pair of pistons has moved to the left end position, the steep valve ( 4 ) is switched over and the pair of pistons moves to the right again. Depending on the required flow rate, the pump executes a corresponding number of cycles. The volume in a chamber corresponds to a volume of 10 ml with the sample pump. Depending on the area of application of the pump, the chamber volume can be between a few µl and several liters.

Fig. 2 Fig. 2

Fig. 2 zeigt wie das Stellventil (4) aussehen kann. Das Stellventil (4) wird von einem Getriebemotor (11) jeweils um 180° gedreht. Beide Motoren (Motor für Stellventil, Motor für Linearbewegung) werden von einer Elektronikkarte gesteuert. Die Endlage wird mit Hilfe von Endschaltern erfaßt. Ist eine feine Flüssigkeitsmengendosierung erforderlich, wird mit einem Schrittmotor (10) oder mit einem Lineargeber zur Erfassung der Kolbenposition gearbeitet. Fig. 2 shows how the control valve ( 4 ) can look. The control valve ( 4 ) is rotated by 180 ° by a geared motor ( 11 ). Both motors (motor for control valve, motor for linear movement) are controlled by an electronic card. The end position is detected with the help of limit switches. If a fine amount of liquid is required, a step motor ( 10 ) or a linear encoder is used to record the piston position.

Fig. 3 Fig. 3

Fig. 3 zeigt das Verbindungselement (9) zur Kopplung der Kolben (1, 2). Kolben 2 ist mit der Gewindespindel (15) fest verbunden. Die Gewindespindel und das Verbindungsgestell (9) wird vom Linearantrieb (10) hin und her bewegt. Kolben 1 ist ebenfalls mit dem Verbindungselement fest verbunden. Die Pumpe wird am Pumpengehäuse (3) mit Ansaugflansch und Ausgußflansch in ein Gehäuse eingebaut bzw. aufgehängt. Fig. 3 shows the connecting element ( 9 ) for coupling the pistons ( 1 , 2 ). Piston 2 is firmly connected to the threaded spindle ( 15 ). The threaded spindle and the connecting frame ( 9 ) are moved back and forth by the linear drive ( 10 ). Piston 1 is also firmly connected to the connecting element. The pump is installed or suspended in a housing on the pump housing ( 3 ) with suction flange and discharge flange.

Fig. 4 Fig. 4

Fig. 4 zeigt die Integration der Pumpe (12) in ein Flüssigkeitssystem. Die Pumpe fördert die gewünschte Menge durch den Sensor (14). Mit der Ansaugleitung A wird die Probe aus einem Behälter oder aus einem Drucksystem gefördert. Durch das Bypassventil (13) wird erreicht, daß bei hohen Eingangsdrücken eine Druck­ kompensation stattfindet. Der Druck (p1, p2) auf beide Kolbenflächen ist dabei nahezu gleich groß. Der Linearantrieb (10) muß somit lediglich gegen den Differenzdruck (p1-p2) arbeiten. Fig. 4 shows the integration of the pump ( 12 ) in a liquid system. The pump delivers the desired amount through the sensor ( 14 ). With the suction line A the sample is conveyed from a container or from a pressure system. The bypass valve ( 13 ) ensures that pressure compensation takes place at high inlet pressures. The pressure (p1, p2) on both piston surfaces is almost the same. The linear drive ( 10 ) thus only has to work against the differential pressure (p1-p2).

Fig. 5 Fig. 5

Fig. 5 zeigt die Pumpe bzw. Dosiereinheit (12) mit dem Partikelsensor (14) und einem Stromregelventil (16). Die Außenkammern des Pumpensystems sind über ein Stromregelventil miteinander verbunden. Der sogenannte Steuerkreislauf wird mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium befüllt. Das Meßmedium wird dem System unter Druck an Punkt A zugeführt. Die Probennahme erfolgt aus einer Druckleitung. Flaschenproben können mit Hilfe von Preßluft unter Druck gesetzt werden und so dem System zugeführt werden. Fig. 5 shows the pump or metering unit ( 12 ) with the particle sensor ( 14 ) and a flow control valve ( 16 ). The outer chambers of the pump system are connected to each other via a flow control valve. The so-called control circuit is filled with a liquid or gaseous medium. The measuring medium is fed to the system under pressure at point A. Sampling takes place from a pressure line. Bottle samples can be pressurized using compressed air and fed to the system.

Die Durchflußgeschwindigkeit durch den Sensor läßt sich mit Hilfe dieses Steuerkreislaufs durch das Stromregelventil unabhängig von den Eigenschaften des zu messenden Mediums steuern.The flow rate through the sensor can be with the help of this Control circuit through the flow control valve regardless of the properties of the control the medium to be measured.

Claims (11)

1. Pumpe dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch ein Gestänge (9) miteinander verbundene Kolben (1, 2) von einem Antrieb (10) hin und her bewegt werden und die Kolbenkammern (6, 7) durch eine zentrale Steuereinheit (4) wechselseitig entleert bzw. befüllt werden. Die Fördermenge und der Durchfluß pro Zeiteinheit wird durch die Anzahl der Kolbenhübe und die Kolbengeschwindigkeit festgelegt.1. Pump characterized in that two pistons ( 1 , 2 ) connected to one another by a linkage ( 9 ) are moved back and forth by a drive ( 10 ) and the piston chambers ( 6 , 7 ) are emptied alternately by a central control unit ( 4 ) or filled. The delivery rate and flow rate per unit of time is determined by the number of piston strokes and the piston speed. 2. Pumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung von kleinen Flüssigkeitsmengen auch nur ein Teilhub vom Kolbenpaar ausgeführt werden kann.2. Pump according to claim 1, characterized in that for the promotion of small Amounts of liquid can also be carried out only a partial stroke by the piston pair. 3. Pumpe nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung unter Berücksichtigung der Hubrichtung des Kolbenpaares, durch die Stellung des Steuerventiles (S1 bzw. S2) einstellbar ist.3. Pump according to claim 1-2, characterized in that the conveying direction taking into account the stroke direction of the piston pair, by the position of the Control valve (S1 or S2) is adjustable. 4. Pumpe zur Flüssigkeitsanalyse, nach Anspruch 1-3 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (14) zur Prüfung des geförderten Mediums sowohl in der Saugseite als auch in der Druckseite des Systems angebracht werden kann.4. Pump for liquid analysis, according to claims 1-3, characterized in that a sensor ( 14 ) for checking the conveyed medium can be attached both in the suction side and in the pressure side of the system. 5. Pumpe zur Flüssigkeitsanalyse, nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung eines Bypassventiles (13) um das Pumpen - Sensor System (12, 14) auch bei hohen Eingangsdrücken (-500 bar), durch die Kräftekompensation an beiden Kolben, mit nur geringfügig höherem Leistungsbedarf des Antriebes (10) gefördert werden kann.5. Pump for liquid analysis, according to claims 1-4, characterized in that by using a bypass valve ( 13 ) around the pump sensor system ( 12 , 14 ) even at high inlet pressures (-500 bar), by the force compensation on both pistons , can be promoted with only slightly higher power requirements of the drive ( 10 ). 6. Pumpe nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zyklische Hin- und Herbewegung des Kolbenpaares und die zyklische Umstellung des Steuerventiles durch eine Pumpensteuerung ein kontinuierlicher Fluß mit definiertem Fördervolumen möglich ist.6. Pump according to claim 1-5, characterized in that by a cyclical The reciprocation of the piston pair and the cyclical changeover of the Control valves through a pump control a continuous flow with a defined Funding volume is possible. 7. Pumpe nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz einer kleinen zentralen Steuereinheit das Totvolumen und die Flüssigkeits­ kontaminationen auf ein Minimum begrenzt werden. 7. Pump according to claims 1-6, characterized in that by using a small central control unit the dead volume and the liquid contamination to a minimum.   8. Pumpe nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben mit einer zentralen, innenliegenden Kolbenstange verbunden werden. Die Kolbenstange kann gleichzeitig die Steuerfunktion des zu fördernden Mediums übernehmen. Die Flüssigkeitssteuerung kann durch eine Drehbewegung der Kolbenstangeneinheit unterstützt werden.8. Pump according to claim 1-7, characterized in that the piston with a central, internal piston rod are connected. The piston rod can at the same time take over the control function of the medium to be funded. The Fluid control can be achieved by rotating the piston rod assembly get supported. 9. Pumpe nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfunktion der Flüssigkeit mit sämtlichen dem Stand der Technik entsprechenden Ventilen realisierbar ist (z. B. Hubventil, Kugelventile, Drehventile).9. Pump according to claim 1-8, characterized in that the control function of Liquid with all valves corresponding to the state of the art is feasible (e.g. globe valve, ball valve, rotary valve). 10. Dosiereinheit (12) nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammern der Pumpeneinheit über ein Stromregelventil (16) zu einem Steuerkreis verbunden werden. Mit Hilfe des geregelten Durchflusses des Steuerkreislaufes kann eine exakte Volumen und Durchflußkontrolle des Mediums aus Druckleitungen erfolgen. Die Antriebseinheit, welche die lineare Bewegung ausführt, kann entfallen.10. Dosing unit ( 12 ) according to claims 1-9, characterized in that the outer chambers of the pump unit are connected to a control circuit via a flow control valve ( 16 ). With the help of the regulated flow of the control circuit, an exact volume and flow control of the medium from pressure lines can be carried out. The drive unit which carries out the linear movement can be omitted. 11. Pumpe bzw. Dosiereinheit nach Anspruch 1-10 dadurch gekennzeichnet, daß viskose Medien aus Behältern preßluftbeaufschlagt dem System zugeführt werden.11. Pump or dosing unit according to claims 1-10, characterized in that viscous media from containers pressurized with compressed air are fed to the system.
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