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Die
Erfindung betrifft eine Doppelkolbenpumpe, die eine Schmier- und
Montagekammer aufweist, an die zwei Zylinder angeschlossen sind,
in denen jeweils ein Kolben geführt ist, und die Zylinder mit
einer Ansaugkammer verbunden sind, in der ein Schieber zum abwechselnden Öffnen
und Schließen der Zylinder vorgesehen ist.
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Doppelkolbenpumpen
der hier betrachteten Art sind zum Einsatz bei Biogasanlagen, Kläranlagen oder
dergleichen Anlagen vorgesehen. Bei Biogasanlagen werden zur Gewinnung
von Biogas verschiedene Rohstoffe wie beispielsweise Bioabfall oder
Gülle in einen Reaktor eingebracht. Dabei erfolgt die Einbringung
in den Reaktor mit Hilfe von Pumpen. Ebenso erfolgt der Transport
von Klärschlamm in Kläranlagen mit Hilfe von Pumpen.
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Zur
Einbringung der Rohstoffe in den Reaktor bzw. zum Transport des
Klärschlamms finden unter anderem Doppelkolbenpumpen Anwendung.
Diese weisen zwei Zylinder auf, in denen jeweils ein Kolben verfahrbar
angeordnet ist. Durch ein auf die Verfahrenbewegung der Kolben abgestimmtes Öffnen und
Schließen der Zylinder, ist ein Ansaugen und Ausstoßen
des zu befördernden Mediums möglich. Mit diesen
Pumpen sind sehr hohe Drücke erzielbar, die zur Beförderung
der Substrate mit hohem Trockenmasseanteil erforderlich sind.
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Eine
Doppelkolbenpumpe der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der
DE 20 2008 006 766.9 bekannt.
Bei dieser ist in einer Ansaugkammer, mit der die beiden Kolben
verbunden sind, ein Schieber vorgesehen, an den eine Leitung angeschlossen
ist. Der Schieber dient zum abwechselnden Öffnen und Schließen
der Kolben. Über die Leitung wird das Substrat aus der
Pumpe befördert.
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Die
bekannte Doppelkolbenpumpe erfüllt alle an sie gestellten
Aufgaben. Sie weist jedoch den Nachteil auf, dass die Ansaugkammer
relativ groß ausgebildet sein muss, um der Leitung ausreichend Platz
zu bieten. Dieser Platz ist notwendig, da die Leitung an dem Schieber
angeordnet ist und somit eine gewisse Beweglichkeit erfordert, um
der Verfahrbewegung des Schiebers nachfolgen zu können.
Hierdurch ist Baulänge der Doppelkolbenpumpe erhöht, was
unter Umständen zu Schwierigkeiten bei der Anordnung der
Pumpe führen kann.
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Hier
will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Doppelkolbenpumpe zu schaffen, die eine kompakte
Bauweise ermöglicht. Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ansaugkammer eine
zylindrische Form aufweist und das der Schieber in Form eines Drehschiebers
ausgebildet ist.
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Mit
der Erfindung ist eine Doppelkolbenpumpe geschaffen, die eine kompakte
Bauweise ermöglicht. Aufgrund der Ausbildung der Ansaugkammer
in Form eines Zylinders und der Verwendung des Drehschiebers ist
die Baulänge der Ansaugkammer erheblich reduziert, da auf
die Verwendung einer beweglichen Leitung zwischen den Kolben und
der Auslassöffnung der Ansaugkammer verzichtet werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Drehschieber aus Vollmaterial
hergestellt. Die Verwendung eines Drehschiebers aus Vollmaterial
bietet den Vorteil einer sehr hohen Standfestigkeit des Schiebers,
sodass dieser auch außerordentlich hohen Drücken
standhält.
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In
anderer Weiterbildung der Erfindung ist der Drehschieber hohl ausgebildet.
Die Verwendung eines hohlen Drehschiebers bietet den Vorteil, dass der
Drehschieber nur ein geringes Gewicht aufweist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bildet der Drehschieber
lediglich die Kontur des Kreisausschnitts nach. Diese Ausbildung
hat den Vorteil, dass bei gleichem Volumen der Ansaugkammer mehr
Material in die Ansaugkammer eingesaugt werden kann.
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Bevorzugt
sperrt der Drehschieber gleichzeitig Zulauf und Auslassöffnung
ab. Hierdurch ist ein Rückschlag beim Umschalten von Ansaugen
auf Ausstoßen des Substrats verhindert.
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Andere
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen
Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
im Einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 die
Draufsicht auf eine Doppelkolbenpumpe;
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2 die
Seitenansicht von rechts auf die in 1 dargestellte
Doppelkolbenpumpe;
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3 die
Seitenansicht von links auf die in 1 dargestellte
Doppelkolbenpumpe;
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4 die
Ansicht der in 1 dargestellte Doppelkolbenpumpe;
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5 den
Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
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6 den
Schnitt durch die Ansaugkammer in Mittelstellung des Drehschiebers;
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7 den
Schnitt entlang der Linie B-B in 1;
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8 die
perspektivische Darstellung der in 1 dargestellten
Doppelkolbenpumpe;
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9 die
Draufsicht auf den Drehschieber;
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10 die
Ansicht des in 9 dargestellten Drehschiebers
und
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11 die
perspektivische Darstellung der in 9 dargestellten
Drehschiebers.
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Die
als Ausführungsbeispiel gewählte Doppelkolbenpumpe
für Biogasanlagen, Kläranlagen oder dergleichen
weist eine Schmier- und Montagekammer 1 auf. An die Kammer 1 sind
zwei Zylinder 2, 3 angeschlossen, die mit einer
Ansaugkammer 4 verbunden sind. In der Ansaugkammer 4 sind
Schieber 5 vorgesehen. Es ist eine Sensorik vorgesehen,
die kontinuierlich den Betriebszustand der Doppelkolbenpumpe ermittelt,
wobei insbesondere die Zylinder, das Druckniveau, die Position der
Schieber usw. überwacht werden.
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Die
Schmier- und Montagekammer 1 ist im Betriebszustand der
Doppelkolbenpumpe mit Öl angefüllt. Das Öl
dient zur Schmierung der gesamten Pumpe und erhöht die
Betriebssicherheit. Durch Ablassen des in der Kammer 1 befindlichen Öls
kann diese als Montagekammer verwendet werden, um beispielsweise
Reparaturen an der Pumpe durchführen zu können.
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Die
Zylinder 2, 3 sind einerseits an die Kammer 1,
andererseits an die Ansaugkammer 4 angeflanscht. In den
Zylindern 2, 3 sind Kolben 21 und 31 geführt.
Die Kolben 21 und 31 sind über eine gemeinsame
Steuerung steuerbar und ar beiten gegenläufig. Dies hat
zur Folge, dass der Kolben 21 sich in seiner maximalen
Ausstoßposition befindet, wenn der Kolben 31 in
seiner äußersten Ansaugposition ist und umgekehrt.
Hierdurch ist ein quasi-kontinuierlicher Pumpvorgang erzielt.
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Die
Ansaugkammer 4 ist zweigeteilt, sodass Teilkammern 4' und 4'' ausgebildet
sind. Die Teilkammer 4' ist dem Zylinder 2, die
Teilkammer 4'' dem Zylinder 3 zugeordnet. In beiden
Teilkammern 4' und 4'' ist jeweils ein Schieber 5 vorgesehen.
Die Ansaugkammer 4 ist mit Zuläufen 41 und 42 versehen, über die
Substrat mit einem hohen Feststoffanteil in die Ansaugkammer 4 eingebracht
wird. Die Kammer 4 ist weiterhin mit Öffnungen 43 und 44 versehen,
die der Verbindung mit den Zylindern 2 und 3 dienen.
Zudem ist die Kammer 4 mit Auslassöffnungen 45 und 46 versehen,
die der Verbindung mit den nachgestalteten Anlagenteilen dienen.
Die Zuläufe 41, 42 und die Auslassöffnungen 45, 46 sind
im Ausführungsbeispiel in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander
unter einem Winkel von 55° angeordnet.
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Die
Schieber 5 sind als Drehschieber ausgebildet. Sie sind
um die Längsmittellinie der Ansaugkammer 4 schwenkbar.
Die Drehschieber 5 haben die Form eines Kreisausschnitts.
Im Ausführungsbeispiel bilden die Drehschieber 5 lediglich
die Kontur des Kreisausschnitts nach. Sie haben daher in der Draufsicht
eine im Wesentlichen U-förmige Ausbildung (9),
wodurch Wangen 51 ausgebildet sind. Die freien Enden der
Wangen 51 nehmen das Drehgelenk auf, über die
die Schwenkbewegung der Schieber 5 ermöglicht
wird. Die die Wangen 51 verbindende Basis 52 der
Schieber 5 hat eine gebogene Form und verläuft
in montiertem Zustand in unmittelbarer Nähe zur Wandung
der Ansaugkammer 4. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels
besteht auch die Möglichkeit, die Wangen 51 nicht
lediglich als Kreisausschnitt, sondern als Vollkreis oder Halbkreis auszubilden.
Insbesondere die Ausbildung als Vollkreis(-scheibe) bietet die Möglichkeit,
eine zusätzliche Führung des Drehschiebers 5 in
der Ansaugkammer 4 bereit zu stellen.
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Der
in Form eines Kreisausschnitts ausgebildeten Drehschieber 5 haben
im Ausführungsbeispiel einen Winkel von 145°.
Dadurch ist gewährleistet, dass die Schieber 5 mit
ihrer Basis 52 gleichzeitig sowohl die Zuläufe 41, 42 als
auch die Auslassöffnungen 45, 46 der
Ansaugkammer 4 abdecken können. Hierdurch ist
eine Rückschlagsicherung hervorgerufen, wenn der Betriebszustand
von Ansaugen auf Auspumpen umgeschaltet wird, und umgekehrt. Die Schwenkbewegung
der Schieber 5 ist mit der Bewegung der Kolben 21 und 31 getaktet.
Während des Betriebs schwenken die Schieber 5 getaktet
zwischen Freigabe der Zuläufe 41, 42 und
Sperren der Auslassöffnungen 45, 46 sowie
Sperren der Zuläufe 41, 42 und Freigabe
der Auslassöffnungen 45, 46.
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Die
erfindungsgemäße Doppelkolbenpumpe ermöglicht
die Beförderung von Substrat mit einem hohen Anteil Trockenmasse.
Durch die Zuläufe 41, 42 wird die Ansaugkammer 4 mit
Substrat angefüllt, so dass diese vollständig
verfüllt ist. Im Ausgangszustand ist der Drehschieber 5 in
der Kammer 4' vor dem Zulauf 41 angeordnet, der
Drehschieber 5 in der Kammer 4'' vor der Auslassöffnung 46.
Gleichzeitig befindet sich der Kolben 21 in seiner Ausstoßposition,
der Kolben 31 in seiner Ansaugposition. Bei Arbeitsbeginn
fährt der Kolben 21 entlang des Zylinders 2 in
Richtung der Ansaugkammer 4 und stößt
Substrat durch die Auslassöffnung 45 aus. Gleichzeitig fährt
der Kolben 31 entlang des Zylinders 3 in Richtung
der Schmier- und Montagekammer 1 und saugt dabei Substrat
aus der Ansaugkammer 4'' an.
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Sobald
der Kolben 31 seine äußerste Position
erreicht hat, schwenkt der Schieber 5 in der Kammer 4'' hydraulisch
in Richtung der Auslassöffnung 46 und gibt damit
den Zulauf 42 frei. Der Schieber 5 durchläuft
dabei die in 6 dargestellte Mittelstellung,
in der sowohl Zulauf 42 als auch Auslassöffnung 46 abgesperrt
sind. Gleichzeitig zum Kolben 31 hat auch der Kolben 21 seine äußerste
Position erreicht und der Schieber 5 in der Kammer 4' schwenkt in
Richtung des Zulaufs 41 und gibt damit die Auslassöffnung 45 frei.
Auch der Schieber 5 in der Kammer 4' durchläuft
dabei die in 6 dargestellte Mittelstellung,
in der sowohl Zulauf 41 als auch Auslassöffnung 45 abgesperrt
sind, wodurch ein Rückschlag beim Umschalten von Ansaugen
auf Ausstoßen bzw. umgekehrt verhindert ist.
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Sobald
der Schwenkvorgang der Schieber 5 in den Kammern 4' und 4'' beendet
ist, wird der Kolben 21 entlang des Zylinders 2 in
Richtung der Kammer 1 verfahren. Dabei saugt der Kolben 21 durch den
Zulauf 41 Substrat an. Gleichzeitig verfährt der Kolben 31 entlang
des Zylinders 3 und drückt das angesaugte Substrat
durch die Kammer 4'' durch die Auslassöffnung 46.
Sobald der Kolben 21 seine äußerste Position
in der Nähe der Schmier- und Montagekammer 1 erreicht
hat, hat auch der Kolben 31 seine äußerste
Position in der Nähe der Kammer 4'' erreicht.
In diesem Moment werden die Schieber 5 in den Kammern 4' und 4'' aus
ihrer Position vor der Auslassöffnung 45 bzw.
dem Zulauf 42 in die Position vor dem Zulauf 41 bzw.
der Auslassöffnung 46 geschwenkt. Der vorbeschriebene
Vorgang beginnt dann von neuem, indem der Kolben 21 wieder
in Richtung der Kammer 4' verfährt und dabei Substrat aus
dem Zylinder 2 durch die Kammer 4' in die Auslassöffnung 45 drückt.
Gleichzeitig saugt der Kolben 31 Substrat an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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