DE19726698A1 - Membrandosierpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Dosierpumpen dieser Art werden in der Verfahrenstechnik zum genauen Dosieren kleiner Flüssigkeitsmengen einge­ setzt. Sie arbeiten nach dem Verdrängerprinzip. Die elastische Dosiermembran saugt die zu dosierende Flüssig­ keit beim Rückhub aus einem Vorrat des Dosiermediums in die Dosierkammer und fördert das angesaugte Volumen an die Verbrauchsstelle. Die Dosiermenge kann durch die Hublänge eingestellt werden.

Um die Dosiermembran vor Beschädigungen durch Überlastung zu schützen, sind verschiedene Maßnahmen bekannt, bei­ spielsweise mechanische Abstützungen der Membran. Über­ lastungen, die aus einem zu hohen Gegendruck resultieren, werden durch ein Überströmventil in der Druckleitung vermieden, das beispielsweise als Membranventil ausgebil­ det ist. Die Membran öffnet bei Überschreiten eines vorgegebenen Betriebsdrucks eine unter normalen Arbeits­ bedingungen geschlossene Rückführleitung, über die das Dosiermedium dann in den Vorrat zurückfließt. Hält der zu hohe Druck längere Zeit an, wird ständig Dosiermedium zurückgeleitet. Dieses Membranventil kann auch in die Dosierpumpe integriert und durch einen mittels einer Membran verschlossenen Überströmkanal in der der Dosier­ membran gegenüberliegenden Wand der Dosierkammer gebildet sein. Auch bei dieser Ausführung fließt das Medium bei zu hohem Betriebsdruck in den Vorrat zurück.

Nachteilig bei diesen Ausführungen ist der zusätzliche konstruktive Aufwand für die Rückführleitung. Ferner werden Druckspitzen bei langer druckseitiger Leitungsfüh­ rung nicht schnell genug abgebaut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpum­ pe zu schaffen, die auf konstruktiv einfache und funk­ tionssichere Art und Weise die Dosiermembran und das druckseitige Leitungssystem vor Überlastungen schützt.

Die Aufgabe wird bei einer Dosierpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran eine elastische Begrenzung einer Ausgleichskammer bildet und ihrerseits zwischen der Ausgleichkammer und der Wand der Dosierkammer dicht eingespannt ist.

Bei Überschreiten des durch die Vorspannung der Membran vorgegebenen Drucks hebt die Membran von dem Überströmka­ nal ab und verformt sich in die Ausgleichskammer hinein, so daß ein Teil des Dosiervolumens in den frei werdenden Raum vor die Membran verdrängt wird. Fällt der Druck in der Dosierkammer beim Rückhub der Dosiermembran wieder ab, wird das verdrängte Volumen wieder durch die Rück­ stellung der Membran aufgrund der Vorspannung in die Dosierkammer zurückgedrängt. Die dicht eingespannte Membran bildet in Verbindung mit der geschlossenen Aus­ gleichskammer einen elastischen Puffer, der bei Auftreten eines zu hohen Drucks in der Dosierkammer ein Teilvolumen aufnimmt und auch bei Anhalten des überhöhten Drucks über eine größere Hubzahl das Teilvolumen immer wieder in die Dosierkammer zurückdrängt. Es entfällt folglich jede Einrichtung zur Rückführung des Dosiermediums. Durch die kurzen Wege und die direkte Reaktion der Membran können sich Druckspitzen erst gar nicht ausbilden.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Membran unter dem einstellbaren Druck eines die Vorspannung bildenden kompressiblen Mediums in der Ausgleichskammer steht. Als kompressibles Medium dient vorzugsweise Druck­ luft. Dadurch ist eine besonders weiche Betriebsweise gewährleistet. Zudem ist der konstruktive Aufwand gering.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausführung weist die Ausgleichskammer einen Füllanschluß zum Einbringen und Regulieren des Vordrucks des kompressiblen Mediums auf. Zur Kontrolle der Vorspannung weist die Kammer zusätzlich ein Manometer oder einen Druckschalter auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Membran zusätzlich durch eine Druckfeder belastet, die ein Verschließen des Überströmventils im Versagensfall der Membran gewährleistet. Die Vorspannung dieser Druckfeder ist dabei kleiner zu wählen als der Vorspanndruck des kompressiblen Mediums.

Statt einer pneumatischen Vorspannung kann die Membran auch von einer einstellbaren Druckfeder belastet sein. Überlastungen können in diesem Fall durch einen Nähe­ rungsschalter vermieden bzw. indiziert werden.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführung sind dem Über­ strömkanal wenigstens zwei, vorzugsweise vier weitere Überströmkanäle symmetrisch zugeordnet, die von den Randbereichen der Membran verschlossen sind, um eine zu hohe Drosselung beim Überströmen zu vermeiden und eine gleichmäßige Belastung und vollflächige Auslenkung der Membran zu gewährleisten. Der im Einbaustand oben liegen­ de Überströmkanal sorgt zudem für eine Entlüftung der Dosierkammer.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung im Schnitt wiedergegebenen Ausführungsbeispiels einer Dosierpumpe beschrieben.

Die Dosierpumpe weist eine Dosiermembran 1 auf, die von einem Hubstößel 2 angetrieben ist. Beim Saugbub, dem Rückhub der Dosiermembran 1, wird die Dosierflüssigkeit über den Zulauf 3, in den ein nach innen öffnendes Rück­ schlagventil eingesetzt ist, in die Dosierkammer 5 ange­ saugt und beim Druckhub über den Ablauf 4, in dem ein nach außen öffnendes Rückschlagventil sitzt, zur Ver­ brauchsstelle gefördert.

Die der Dosiermembran 1 gegenüberliegende Wand 6 der Dosierkammer 5 weist eine einen Überströmkanal 7 bildende Bohrung auf, die im Normalbetrieb von einer Membran 8 verschlossen ist. Die zusätzlich vorgesehenen Überström­ kanäle 9a, 9b sind symmetrisch zu dem Überströmkanal 7 angeordnet. Die Membran 8 bildet die elastische Begren­ zung einer Ausgleichskammer 10 und ist zwischen dieser und der Wand 6 der Dosierkammer dicht eingespannt. Die Ausgleichskammer 10 steht unter dem Vorspanndruck eines pneumatischen Mediums, vorzugsweise Druckluft, und weist ein Füllventil 11 für die Druckluft auf. Der die Vorspan­ nung bildende Druck wird über das Manometer 12 oder einen Druckschalter kontrolliert.

Steigt der Arbeitsdruck in der Dosierkammer 5 über den auf einen Sicherheitswert eingestellten Vorspanndruck in der Ausgleichskammer 10, hebt die Membran 8 von den Überströmkanälen 7, 9a, 9b ab und wird beispielsweise in die gestrichelt dargestellte Position 8 bewegt. Dabei wird die Luft in der Ausgleichskammer komprimiert und das Volumen der Dosierkammer 5 entsprechend der Verformung der Membran um ein Volumen 13 vergrößert, das zur Ent­ lastung der Dosiermembran 1 sowie des druckseitigen Leitungssystems der Dosierpumpe führt. Sinkt der Arbeits­ druck in der Dosierkammer 5 beim Rückhub der Dosiermem­ bran 1 wieder auf einen zulässigen Wert ab, wird das Volumen 13 durch Rückstellen der Membran 8 in die Ruhepo­ sition wieder in die Dosierkammer 5 verdrängt, bis die Membran wieder dem Überströmkanal anliegt.

Der oben liegende Kanal 9b erfüllt zugleich die Funktion einer Entlüftung der Dosierkammer 5, indem sich dort im oberen Teil gegebenenfalls sammelnde Luft beim Druckhub in den Kanal bzw. den Raum vor der Membran 8 verdrängt wird.

Claims (9)

1. Dosierpumpe mit einer Dosierkammer mit Saug- und Druckanschluß und einer eine Hubbewegung aus führen­ den Dosiermembran sowie mit einem Druckbegrenzer der von einem in der der Dosiermembran gegenüberliegen­ den Wand der Dosierkammer angeordneten Überströmka­ nal und einer einstellbar vorgespannten Membran besteht, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks in der Dosierkammer den Überströmkanal frei­ gibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (8) eine elastische Begrenzung einer Ausgleichskammer (10) bildet und ihrerseits zwischen der Ausgleich­ kammer (10) und der Wand (6) der Dosierkammer (5) dicht eingespannt ist.

2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran unter dem einstellbaren Druck eines die Vorspannung bildenden kompressiblen Mediums in der Ausgleichskammer (10) steht.

3. Dosierpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kompressible Medium Druckluft ist.

4. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (10) einen Füllanschluß (11) für das kompressible Medium aufweist.

5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (10) ein Manometer (12) oder einen Druckschalter auf­ weist.

6. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran unter Wirkung einer die Vorspannung bildenden, einstellbaren Druckfeder in der Aus­ gleichskammer (8) steht.

7. Dosierpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (10) einen Näherungsschal­ ter für die Druckfeder bzw. die Membran (8) auf­ weist.

8. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (8) zusätzlich durch eine Druckfeder belastet ist, deren Vorspan­ nung kleiner ist, als der voreingestellte Druck des kompressiblen Mediums.

9. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Überströmkanal (7), dessen Achse mit der Bewegungsachse der Membran (8) fluchtet, wenigstens zwei weitere Überströmkanäle (9a, 9b) symmetrisch zugeordnet sind, die durch die Randbereiche der Membran (8) verschlossen sind.