DE19837848A1

DE19837848A1 - Pumping of liquid and gases containing solid particles uses positive displacement piston pumps and control valves

Info

Publication number: DE19837848A1
Application number: DE1998137848
Authority: DE
Inventors: Dieter Hericks
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-02-24

Abstract

A fluid containing solid particles is supplied from a tank (11) and through a pipe (7) connecting to a dual pumped line. Each line has a positive displacement piston pump (10,14). On either side of each pump are a pair of shut off valves (2,4,6,8) and these are operated to a sequence to pump the fluid to an output line.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transportieren von fluiden und gasförmigen Medien mittels einer Kolbenpumpenanordnung.The invention relates to a method and a device for transporting fluid and gaseous media by means of a piston pump arrangement.

In Spritzanlagen werden z. B. zwei oder mehr Komponenten zusammengeführt und als Gemisch über eine Spritzdüse ver sprüht. Um einen gleichbleibenden Prozeßdruck sowie einen kontinuierlichen Volumenstrom für die Verarbeitung zu er zielen, ist es üblich, Zahnradpumpen einzusetzen. Kolben pumpen werden dafür üblicherweise nicht verwendet. Mit den durch den Umschaltpunkt beim Kolbenhub bedingten Vo lumenstrom- und Druckschwankungen werden die bei derarti gen Verarbeitungsprozessen gestellten Anforderungen im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit nicht erfüllt.In spray systems, for. B. two or more components merged and ver as a mixture via a spray nozzle sprays. In order to maintain a constant process pressure and one continuous volume flow for processing it it is common to use gear pumps. Piston pumps are usually not used for this. With the Vo caused by the switching point during the piston stroke Lumen flow and pressure fluctuations are those at suchi processing requirements in the Not met in terms of uniformity.

Fluide und gasförmige Medien, die in Zwei- oder Mehrkom ponentenanlagen oder bei anderen Einsatz fällen verarbei tet werden, können auch Feststoffe enthalten bzw. mitfüh ren (sog. gefüllte Materialien). Besonders diese Fest stoffe mit führenden Medien passieren die Zahnradpumpe nicht ohne Schädigungen. Die mitgeführten Feststoffe ver ursachen zudem bei diesen Pumpentypen einen beträchtli chen Verschleiß, der zu einer erheblichen Beeinträchti gung der Pumpenfunktion und sogar zum vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen kann.Fluids and gaseous media that are in two or more com processing component systems or other applications Tet can also contain or carry solids ren (so-called filled materials). Especially this feast substances with leading media pass through the gear pump not without damage. The entrained solids ver causes also a considerable one with these pump types Chen wear, which leads to a considerable impairment pump function and even premature failure of the pump.

Ein weiterer Nachteil der Zahnradpumpen liegt darin, daß die für spezielle Verarbeitungsprozesse erwünschte oder erforderliche Höhe des Druckes nicht erreicht wird.Another disadvantage of gear pumps is that the desired for special processing or required pressure level is not reached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Nach teile zu vermindern oder zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Verarbei tung von fluiden und gasförmigen Medien verbessert wird.The invention has for its object such reduce or eliminate parts and a process and to create a device with which the processing tion of fluid and gaseous media is improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 7.The characteristic ones serve to solve this task Features of claims 1 or 7.

Erfindungsgemäß steuert eine mit der Kolbenpumpenanord nung zusammenwirkende Steuereinrichtung die mindestens zwei Kolben der Kolbenpumpenanordnung derart, daß der Druck und/oder der Volumenstrom des transportierten Medi ums in einem der Kolbenpumpenanordnung nachfolgenden Transportstrom weitgehend konstant hält.According to the invention controls one with the piston pump arrangement cooperating control device the least two pistons of the piston pump arrangement such that the Pressure and / or the volume flow of the transported media um in a downstream of the piston pump arrangement Transport stream keeps largely constant.

Die Unteransprüche 2 bis 6 stellen vorteilhafte Weiter bildungen des Verfahrens dar.The sub-claims 2 to 6 represent advantageous further formations of the process.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Kolbenpumpen anordnung mit mindestens zwei jeweils in einem Zylinder hin- und herbewegbaren, in ihrer Bewegung gesteuerten Kolben auf und die von einer Steuereinrichtung bewirkte Steuerung der Kolbenbewegung erfolgt derart, daß der Druck und/oder der Volumenstrom des transportierten Medi ums in einem der Kolbenpumpenanordnung nachfolgenden Transportstrom weitgehend konstant gehalten wird.The device according to the invention has a piston pump arrangement with at least two in one cylinder back and forth, controlled in their movement Piston on and that caused by a control device Control of the piston movement is such that the Pressure and / or the volume flow of the transported media um in a downstream of the piston pump arrangement Transport stream is kept largely constant.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bil den die Vorrichtungen der Unteransprüche 8 bis 13.Further advantageous embodiments of the invention bil the devices of subclaims 8 to 13.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die transportierten Medien mechanisch schonend be handelt. Die im Vergleich zu den schnellaufenden Teilen der Zahnradpumpen langsame Kolbenbewegung der Kolbenpum pen erlaubt auch die störungsfreie Verarbeitung sog. ge füllter Materialien.With the method and the device according to the invention the transported media are mechanically gentle acts. The compared to the high-speed parts the gear pumps slow piston movement the piston pump pen also allows trouble-free processing of so-called ge filled materials.

Es kann auch mit hohem Druck gearbeitet werden. So können höherviskose Medien vorteilhaft auch ohne Druckluft beim Versprühen zerrissen werden. Damit lassen sich neben ver fahrensbedingten Vorteilen auch Einsparungen durch den Wegfall einer sonst notwendigen Druckluftanlage erzielen.High pressure can also be used. So can Highly viscous media advantageous even without compressed air Spray be torn. In addition to ver advantages due to driving Achieve the elimination of an otherwise necessary compressed air system.

Vorteilhaft dient ein Druckelement zum Erleichtern der Einstellung des Druckes bei gering oder nicht zu kompri mierenden Materialien. Das als Polster ausgebildete und am Kolben oder am Zylinder in Berührung mit dem Medium angeordnete Druckelement ermöglicht das Ausgleichen von geringfügigen Positionierungenauigkeiten bei der Kolben bewegung, die ohne das Druckelement zu erheblichen Druck schwankungen im Medium führen können.A pressure element advantageously serves to facilitate the Setting the pressure at low or not too compressed lubricating materials. The upholstered and on the piston or on the cylinder in contact with the medium arranged pressure element enables the compensation of minor positioning inaccuracies in the piston movement that without the pressure element to considerable pressure can cause fluctuations in the medium.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zei gen:The invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments further explained. It shows gene:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Spritzanlage mit Pumpeneinheiten und Steuereinrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of an injection system with pump units and control device,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfin dungsgemäßen Kolbenpumpenanordnung, Fig. 2 is a schematic representation of the OF INVENTION to the invention piston pump arrangement,

Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpenanordnung, bei der sich jedoch im Vergleich zur Fig. 2 die dargestellten Kolben in entgegenge setzter Richtung bewegen, Fig. 3 is a further schematic view of the piston pump arrangement according to the invention, but in which the pistons move in opposite illustrated modifying direction compared to Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Kol bens mit einem Polster. Fig. 4 is a schematic representation of a Kol ben with a cushion.

In Fig. 1 ist eine Zweikomponentenspritzanlage schema tisch dargestellt, die mit einer Kolbenpumpenanordnung 1 arbeitet. Die Kolbenpumpenanordnung 1 weist zwei Pum peneinheiten 3, 5 mit jeweils zwei in Fig. 2 dargestellten Kolbenpumpen 21, 22 auf. Von einem ersten Behälter 11 ge langt ein Medium, nachfolgend auch Material genannt, das als erste Komponente mit Stamm bezeichnet wird, über die Transportleitung 7 zu der Pumpeneinheit 3 und von einem zweiten Behälter 13 ein anderes Material wie z. B. Härter über die Transportleitung 15 zu der Pumpeneinheit 5. Die Pumpeneinheiten 3, 5 fördern das jeweilige Material über die Transportleitungen 19 zu der als Spritzvorrichtung ausgeführten Verarbeitungseinrichtung 18. Beide Materia lien werden in der Spritzvorrichtung zusammengeführt und dort gemeinsam verspritzt. Ein als Steuereinrichtung 9 wirkender Rechner ist über die Steuerleitungen 17 mit den Pumpeneinheiten 3, 5 und der Spritzvorrichtung verbunden und steuert den Pumpprozeß.In Fig. 1, a two-component spray system is shown schematically, which works with a piston pump assembly 1 . The piston pump arrangement 1 has two pump units 3 , 5 , each with two piston pumps 21 , 22 shown in FIG. 2. From a first container 11 reaches a medium, hereinafter also called material, which is referred to as the first component with a trunk, via the transport line 7 to the pump unit 3 and from a second container 13 another material such as. B. hardener via the transport line 15 to the pump unit 5 . The pump units 3 , 5 convey the respective material via the transport lines 19 to the processing device 18 designed as a spraying device. Both materials are brought together in the spraying device and sprayed together there. A computer acting as a control device 9 is connected via the control lines 17 to the pump units 3 , 5 and the spraying device and controls the pumping process.

Die Funktionsweise der Kolbenpumpenanordnung 1 wird an hand der Fig. 2 und 3 erläutert. Von einem Behälter 11 fließt ein Material über die Transportleitung 7 in Pfeil richtung zu der Pumpeneinheit 3, die eine erste Kolben pumpe 21 mit dem Kolben 10 und dem Zylinder 12 und eine zweite Kolbenpumpe 22 mit dem Kolben 14 und dem Zylinder 16 aufweist. Das Ventil 2 öffnet und schließt den Zufluß vom Behälter 11 zur Kolbenpumpe 21 und das Ventil 4 öff net und schließt den Abfluß von der Kolbenpumpe 21 über die Transportleitung 19 zur Verarbeitungseinrichtung 18. Für die Kolbenpumpe 22 öffnet und schließt das Ventil 6 den Zufluß über die Transportleitung 7 vom Behälter 11 und das Ventil 8 öffnet und schließt den Abfluß über die gemeinsame Transportleitung 19 zur Verarbeitungseinrich tung 18.The operation of the piston pump assembly 1 is explained with reference to FIGS . 2 and 3. From a container 11 , a material flows via the transport line 7 in the direction of the arrow to the pump unit 3 , which has a first piston pump 21 with the piston 10 and the cylinder 12 and a second piston pump 22 with the piston 14 and the cylinder 16 . The valve 2 opens and closes the inflow from the container 11 to the piston pump 21 and the valve 4 opens and closes the outflow from the piston pump 21 via the transport line 19 to the processing device 18th For the piston pump 22 , the valve 6 opens and closes the inflow via the transport line 7 from the container 11 and the valve 8 opens and closes the outflow via the common transport line 19 to the processing device 18 .

Die Steuerung der Kolben 10, 14 und der Ventile 2, 4, 6, 8 läuft wie folgt ab:
In Ruhestellung der Kolbenpumpenanordnung 1 sind alle Ventile geschlossen, die Kolben 10, 14 stehen im unteren Endpunkt ihres Bewegungsbereiches und die Zylinder 12, 16 sind somit leer. The pistons 10 , 14 and the valves 2 , 4 , 6 , 8 are controlled as follows:
In the rest position of the piston pump arrangement 1 , all valves are closed, the pistons 10 , 14 are in the lower end point of their range of motion and the cylinders 12 , 16 are thus empty.

Zu Beginn des Pumpvorganges wird das Ventil 2 geöffnet. Die Ventile 4, 6, 8 sind geschlossen. Der Kolben 10 wird nach oben bewegt und saugt dadurch das Material aus dem Behälter 11 in den Zylinder 12. Kurz vor Erreichen des oberen Ende des Zylinders 12 wird die Bewegungsrichtung des Kolbens 10 umgekehrt, das Ventil 4 geöffnet und das Ventil 2 geschlossen. Der Kolben 10 bewegt sich nun in Pfeilrichtung wie in Fig. 2 dargestellt abwärts und der eigentliche Pumpzyklus beginnt. Das aus dem Behälter 11 angesaugte Material wird nun über die Transportleitung 19 in Pfeilrichtung zur Verarbeitungseinrichtung 18 bzw. einer Spritzvorrichtung gedrückt und das Material beginnt mit konstantem Druck oder konstantem Volumenstrom in der Transportleitung 19 zu strömen.At the beginning of the pumping process, valve 2 is opened. The valves 4 , 6 , 8 are closed. The piston 10 is moved upward and thereby sucks the material from the container 11 into the cylinder 12 . Shortly before reaching the upper end of the cylinder 12 , the direction of movement of the piston 10 is reversed, the valve 4 is opened and the valve 2 is closed. The piston 10 now moves downward in the direction of the arrow as shown in FIG. 2 and the actual pumping cycle begins. The material sucked out of the container 11 is then pressed via the transport line 19 in the direction of the arrow to the processing device 18 or a spraying device and the material begins to flow in the transport line 19 with constant pressure or constant volume flow.

Währenddessen bewegt sich der Kolben 14 im Zylinder 16 in Pfeilrichtung nach oben, das Ventil 6 ist geöffnet und das Ventil 8 geschlossen. Dadurch wird das Material vom Kolben 14 aus dem Behälter 11 angesaugt. Kurz bevor der Kolben 14 das obere Ende des Zylinders 16 erreicht, wird die Kolbenbewegung beendet und der Kolben 14 verbleibt in dieser oberen Warteposition.In the meantime, the piston 14 in the cylinder 16 moves upward in the direction of the arrow, the valve 6 is open and the valve 8 is closed. As a result, the material is sucked out of the container 11 by the piston 14 . Shortly before the piston 14 reaches the upper end of the cylinder 16 , the piston movement is ended and the piston 14 remains in this upper waiting position.

Der Kolben 10 erreicht in seiner Abwärtsbewegung im unte ren Teil des Zylinders 12 eine Zuschaltposition. An die ser Position von Kolben 10 ist das Ventil 6 bereits ge schlossen und Kolben 14 wird nach unten bewegt. Dabei wird das in Zylinder 16 befindliche Material komprimiert, bis der erforderliche bzw. der in der Transportleitung 19 vom Kolben 10 erzeugte Druck erreicht ist. Beim nun vorgenommenen Öffnen von Ventil 8 tritt in der Transport leitung 19 zur Verarbeitungseinrichtung 18 keine Druck veränderung, insbesondere kein Druckabfall auf. Kolben 14 übernimmt mit seiner Abwärtsbewegung das Aufrechterhalten des Druckes oder des Volumenstromes zur Versorgung der Verarbeitungseinrichtung 18. Nach Übernahme der Förde rungsfunktion durch Kolben 14 wird Ventil 4 geschlossen.The piston 10 reaches in its downward movement in the lower part of the cylinder 12 an engagement position. At the water position of piston 10 , valve 6 is already closed and piston 14 is moved downward. The material located in cylinder 16 is compressed until the required pressure or the pressure generated by piston 10 in transport line 19 is reached. When valve 8 is now opened, there is no pressure change in the transport line 19 to the processing device 18 , in particular no pressure drop. With its downward movement, piston 14 takes over the maintenance of the pressure or the volume flow for supplying the processing device 18 . After taking over the promotion function by piston 14 , valve 4 is closed.

Das Ventil 2 wird geöffnet. Der Kolben 10 bewegt sich in Pfeilrichtung wie in Fig. 3 dargestellt nach oben und Zy linder 12 füllt sich wieder mit dem aus dem Behälter 11 angesaugten Material.The valve 2 is opened. The piston 10 moves in the direction of the arrow as shown in Fig. 3 upwards and cylinder 12 fills again with the material sucked out of the container 11 .

Kolben 10 hat nun seine obere Warteposition im oberen Teil des Zylinder 12 erreicht, in der er seinerseits ver harrt, bis Kolben 14 seine untere Zuschaltposition hat. An dieser Position von Kolben 14 schließt Ventil 2 und Kolben 10 beginnt seine Bewegung nach unten. Dabei wird das in Zylinder 12 befindliche Material komprimiert, bis wiederum der erforderliche bzw. der in der Transportlei tung 19 vom Kolben 14 erzeugte Druck erreicht ist. Beim nun vorgenommenen Öffnen von Ventil 6 tritt daher eben falls in der Transportleitung 19 keine Druckveränderung auf. Ventil 8 wird geschlossen, der Kolben 10 übernimmt nun mit seiner Abwärtsbewegung das Aufrechterhalten des Druckes und des Volumenstromes, und der Pumpzyklus be ginnt von neuem.Piston 10 has now reached its upper waiting position in the upper part of the cylinder 12 , in which it in turn waits until piston 14 has its lower switch-on position. At this position of piston 14 valve 2 closes and piston 10 begins its downward movement. The material located in cylinder 12 is compressed until, in turn, the required pressure or the pressure generated in the transport line 19 by piston 14 is reached. When valve 6 is now opened, there is therefore no change in pressure in transport line 19 . Valve 8 is closed, the piston 10 now takes over with its downward movement maintaining the pressure and the volume flow, and the pumping cycle begins again.

Fig. 4 zeigt einen Kolben mit einem als Polster ausgebil deten Druckelement 20 zum Erleichtern der Einstellung des Druckes bei gering oder nicht zu komprimierenden Materia lien. Anstelle eines Polsters kann dafür in einer weite ren Ausbildung auch eine Membran eingesetzt werden. Fig. 4 shows a piston with a ausgebil as a cushion pressure element 20 to facilitate the adjustment of the pressure at low or not compressible materials. Instead of a cushion, a membrane can also be used for this in a further formation.

Reference list

11

Kolbenpumpenanordnung
Piston pump arrangement

22nd

Ventil
Valve

33rd

Pumpeneinheit
Pump unit

44th

Ventil
Valve

55

Pumpeneinheit
Pump unit

66

Ventil
Valve

77

Transportleitung
Transport line

88th

Ventil
Valve

99

Steuereinrichtung
Control device

1010th

Kolben
piston

1111

Behälter
container

1212th

Zylinder
cylinder

1313

Behälter
container

1414

Kolben
piston

1515

Transportleitung
Transport line

1616

Zylinder
cylinder

1717th

Steuereinrichtung
Control device

1818th

Verarbeitungseinrichtung
Processing device

1919th

Transportleitung
Transport line

2020th

Druckelement
Pressure element

2121

Kolbenpumpe
Piston pump

2222

Kolbenpumpe
Piston pump

Claims

1. A method of transporting fluid and gaseous media by means of a piston pump arrangement (1), characterized in that a benpumpenanordnung with the Col (1) cooperating Steuerein direction (9) the at least two pistons (10, 14) of the piston pump arrangement (1) controls in such a way that the pressure and / or the volume flow of the transported medium is kept largely constant in a transport flow following the piston pump arrangement ( 1 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that at least two different media from each pump unit ( 3 , 5 ) of the piston pump arrangement ( 1 ) transported and combined in a processing unit, in particular a Spritzein direction.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the pressure and / or the volume flow of the transported medium is preset.

4. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the control device ( 9 ) determines the required level of pressure and / or the volume flow of the transported medium.

5. The method according to claim 4, characterized in that the height of the pressure by means of a in the piston ( 10 , 14 ) or in the bottom of the cylinder ( 12 , 16 ) arranged pressure element ( 20 ), in particular a membrane or a pad arranged there, one is set.

6. The method according to any one of claims 4 to 5, characterized in that a computer acts as the control device ( 9 ).

7. Device for transporting fluid and gaseous media by means of a piston pump arrangement ( 1 ) and for carrying out the method according to egg nem of claims 1 to 6, characterized in that the piston pump arrangement ( 1 ) at least two each in a cylinder ( 12 , 16th ) back and forth movable, controlled in their movement piston ( 10 , 14 ) and the device caused by a Steuereinrich ( 9 ) control of the piston movement takes place in such a way that the pressure and / or the volume flow of the transported medium in one of the Kol benpumpenanordnung ( 1 ) subsequent transport stream is kept largely constant.

8. The device according to claim 7, characterized in that the piston pump arrangement ( 1 ) has two pump units ( 3 , 5 ) in which two different media are transported from one another and are combined in a processing unit, in particular a fuel unit.

9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized by a control device ( 9 ), by means of which the pressure and / or the volume flow of the transported medium is preset.

10. Device according to one of claims 7 to 9, ge characterized by a control device that the required amount of pressure and / or volume flow rate of the transported medium.

11. The device according to one of claims 7 to 10, there characterized in that the amount of pressure and / or the volume flow within a narrow Tolerance range of ± 2%.

12. Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the pump unit ( 3 , 5 ) in the piston ( 10 , 14 ) or in the bottom of the cylinder ( 12 , 16 ) arranged pressure element ( 20 ), in particular one Has membrane or a Pol arranged there, for adjusting the pressure.

13. Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that a computer acts as the control device ( 9 ).