DE2137569A1 - Einspritzpumpe - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem, B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN JL \ 3 I >) Q \J

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Schu/Fi <98392l/22>

FMC COEPOEATION, 1105 Coleman Avenue, San Jose,California/USA

Einspritzpumpe

Die vorliegende Erfindung "betrifft Pumpen und insbesondere Einrichtungen, um eine Flüssigkeit in einem festen Verhältnis in die ausgepumpte Flüssigkeit einer Kolbenpumpe einzuspritzen«

Auf vielen Anwendungsgebieten, wie etwa beim Waschen von Kraftfahrzeugen, bei landwirtschaftlichen und industriellen Sprühvorgängen ist es erwünscht, ein Fluid, das als gelöster Stoff bezeichnet werden soll, direkt mit einem zweiten Fluid zu mischen, das als Lösungsmittel bezeichnet werden soll, und die sich ergebende Lösung sodann ohne einen getrennten Mischvorgang zu versrpühen. Für derartige Anwendungen wird ein System, das zwei Pumpen benutzt, verwandt» Das Lösungsmittel, das bei den meisten Anwendungen aus Wasser besteht, wird durch die größere der beiden Pumpen gepumpt, und der gelöste Stoff, der aus einem Seifenmittel, einem Insektenvertilgungsmittel oder einem Düngemittel bestehen

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kann, wird in die ausgepumpte Flüssigkeit der größeren Pumpe durch eine kleinere Pumpe eingespritzt, die mit dem Arbeitsvorgang der größeren Pumpe in fester Beziehung steht.

Bei einem zur Zeit in Betrieb befindlichen System wird eine Membranpumpe dazu verwandt, den gelösten Stoff in den ausgepumpten Flüssigkeitsstrom einer Kolbenpumpe einzuspritzen, mit der sie verbunden ist. Die Membranpumpe ist jedoch für diesen Zweck nicht in zufriedenstellender Weise geeignet. Ein Nachteil der Membranpumpe besteht darin, daß sie für jede gegebene Drehzahl der Hauptpumpe eine feste Fördermenge aufweist und daß keine Einstellung vorgenommen werden kann, um das Verhältnis der eingespritzten Flüssigkeit zu der von der Kolbenpumpe gepumpten Flüssigkeit zu verändern. Auch hängt das geförderte Volumen von der Flexibilität der Membran ab, und das von einer Membranpumpe geförderte Volumen bleibt über einen längeren Betriebszeitraum hinweg nicht konstant.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzpumpe, die gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung in einem Zylinder einer Dreifach-Pumpe angebracht ist, so daß die Einspritzpumpe synchron durch die Dreifach-Pumpe betrieben wird. Die Einspritzpumpe weist einen röhrenförmigen Körper auf, dessen eines Ende so ausgebildet ist, daß es fluiddicht an den Zylinder der Dreifach-Pumpe angepaßt ist. Eine in dae Ende des röhrenförmigen Körpers eingesetzte Hülse, die an die Dreifach-Pumpe angepaßt ist, bildet eine Kammer, in der ein Kolben hin und her verschiebbar ist. Der Kolben der Einspritzpumpe wird während jedes von der Dreifach-Pumpe ausgeführten Arbeitszyklus über einen vollen Zyklus' mit Ansaug,- und Ausstoßhub hin und her bewegt. Während sich der Kolben über den Ansaughub bewegt, wird Fluid von

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einem Vorratstank für Einspritzflüssigkeit in die Einspritzpumpe angesaugt. Während des Ausstoßhubs wird ein vorbestimmtes Volumen der Einspritzflüssigkeit in eine Aueflußleitung von der DreifachrPumpe eingespritzt.

Das Flüssigkeitsvolumen, das während jedes Zyklus durch die Einspritzpumpe eingespritzt wird, und folglich das Volumenverhältnis der eingespritzten Flüssigkeit zu der geförderten Flüssigkeit der Dreifachpumpe, kann nach Belieben eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt durch eine Einstellnas_be, an der eine Bedienungsperson von Hand die länge des Hubes des Korbens der Einspritzpumpe einstellen kann.

Dementsprechen strebt die vorliegende Erfindung eine verbesserte Einrichtung zum Einspritzen eines Flüssigkeitsstromes in einen anderen Flüssigkeitsstrom an·

Ferner soll gemäß der Erfindung eine Vorrichtung angegeben werden, um eine Flüssigkeit in eine zweite Flüssigkeit in einem festen Volumenverhältnis einzuspritzen.

Weiterhin wird eine Vorrichtung angestrebt, bei der das Volumenverhältnis des einen Flüssigkeitsstromes, der in einen zweiten Flüssigkeitsstrom eingespritzt werden soll, einfach und genau eingestellt werden kann.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein System angestrebt, bei dem ein Flüssigkeitsstrom in einen größeren Flüssigkeitsstrom eingespritzt wird, wobei beide Flüssigkeitsströme durch dieselbe Energiequelle gefördert werden.

Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Vorrichtung angegeben werden, um äußerst karodierende Flüssigkeiten in die ge-

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förderte Flüssigkeit einer Kolbenpumpe einzuspritzen, ohne daß die Kolbenpumpe angegriffen oder verschmutzt wird.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine schematisehe Darstellung eines die vorliegende Erfindung umfassenden Sprühsystems,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Einspritzpumpe, die betriebsmäßig mit einer Dreifach-Pumpe gekoppelt ist, wobei zur besseren Übersichtlichkeit Teile weggebrochen sind,

Pig· 3 einen vergrößerten Teilmittelschnitt durch die Einspritzpumpe, und

Fig« 4 eine graphische Darstellung, in der die Pördermengen der Einspritzpumpe und der Dreifach-Pumpe als Punktion der Länge des Hubes der Einspritzpumpe dargestellt sind.

G-emäß einer vorzugsweisen Ausführungsform enthält die erfihdungsgemäße Vorrichtung (Pig. 1) eine Einspritzpumpe oder eine Plüssigkeitsbemsssungsvorrichtung 10, die betriebsmässig in einem Zylinder 12 (Pig. 2) einer Dreifachpumpe 14 angebracht ist. Durch geeignete Leitungen ist ein Einspritzpumpenvorratstank 16 mit der Einspritzpumpe 10, und die Einspritzpumpe 10 mit einer Abflußleitung 18 verbunden, durch die die geförderte Flüssigkeit der Dreifachpumpe 14 geführt wird. An dem Ende der Abflußleitung ist mit Hilfe eines Schlauches 19a eine Spritzpistole 19 angebracht. Kurz gesagt wird eine abgemessene Menge einer Flüssigkeit aus

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dem Vorratstank 16 abgezogen rad durch die in den Förderetrom der Dreifachpumpe ©ingespritst_e

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, umfaßt die Einspritzpumpe ader die Flüssigkeitseinspritzvorrichtung 10 einen allgemein röhrenförmigen Körper 20_s der symmetrisch rar Achs© 1 ist, einen Korben oder ein hin und her bewegbares Element 22 _f das in dem Körper 20 hin und her verschieblieh, angebracht ist, eine Kammer 24» um das IPlüssigkeltsvolumen ₉ das eingespritzt werden soll, unter Druck su eetaen₉ einen EInIaS 26 zu der Kammer und einen Auslaß 28 aus &@r Kammer <> waä. sin einstellbares Bemessungsglied ©der einen einstellbaren Anschlag 30, um das Flüssigkeitsvolumen einzustellen j, das bei jedem Arbeitshub der Einspritzpumpe 10 abgegeben wird« Im einzelnen ist das linke Ende des Körpers 20 @o ausg©bildet_f daß es mit dem Zylinder 12 (Figo 2) der Sreifachpumpe 14 zusammenpaßt, so daß eine fltissiglseitsdicfeto Y@rbi5sd.mig gebildet wird. Um sicherzustellen» daß die Einspritzpumpe 10 richtig in den Zylinder 12 eingepaßt ist, Ist da® linke Ende des Körpers so bearbeitet, daß ee einen IMrefemegsor aufweist, der etwas kleiner als äer Durchmesser des Zylinders 12 ist, und es ist an diesem Ende ein flansch 32 mit einem größeren Durchmesser ausgebildet, der snr Anlaga gegen einen abgestuften Abschnitt 34 mit größerem Durchmesser an dem Ende des Zylinders kommt. Zwischen dem flansch 32 und einer radial verlaufenden Wand 34a des abgsstmften Abschnittes ist ein Dichtungsring 35 angeordnet ₉ ά@τ für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Einspritzpumpe und dem Zylinder 12 sorgt. In einer Nute 37 in der Iahe des linken Endes der Einspritzpumpe sind gleichfalls O-Ringe 36 angebracht. Wenn die Einspritzpumpe in dem Zylinder angebracht ist, sind die O-Ringe 36 mit @iaer gemeinsamen Achse B eines Einlaßkugelrückschlagventils 12a und eines Auslaßkugelrücksehlagventils 12b des Zylinders 12

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ausgerichtet« Die O-Ringe 36 dienen als Stoßfänger, um die Bewegung der Kugel des Einlaßventils 12a zu "begrenzen, um auszuschließen, daß luft in den Zylinder gelangt und um das von dem Ventil 12a verursachte Geräusch zu verringern.

In dem linken Ende des Körpers ist ein Zylinder oder eine Hülse 38 angeordnet, durch die die Kammer 24 zur Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 gebildet wird. Im Inneren besteht der Zylinder 38 aus zwei Abschnitten, von denen der erste Abschnitt 40 einen Durchmesser D1 und der zweite Abschnitt 42 einen größeren Durchmesser D2 aufweist, wobei der zweite Abschnitt von dem ersten Absofanitt durch eine radial verlaufende Wand 43 getrennt ist. Eine Schulter 44 in der Nähe des rechten Endes der Hülse 38 liegt gegen eine radiale Wand 46 des Körpers 20 an, um die Lage der Hülse 38 in Bezug auf den Körper beizubehalten« Ein Schnappring 48, der in einer Nute 50 in dem Körper 20 an dem anderen Ende der Hülse 38 angebracht ist, hält die Hülse in dieser Stellung und gestattet ein leichtes Herausnehmen der Hülse aus dem Körper. Die Zwischenräume zwischen der Hülse und dem Körper sind gegen das Austreten von Flüssigkeit durch einen O-Ring 52 abgedichtet, der in einer Nute 54 in der Schulter 44 an der Hülse 38 gehalten wird_e

Wie aus Pig. 3 zu ersehen ist, besteht der Kolben oder das Stempelelement 22 aus einem vollen zylindrischen Glied, das einen inneren Teil 56 mit verringertem Durchmesser, einen mittleren Teil 58 mit einem Durchmesser, der etwas geringer als der Durchmesser D1 des ersten Abschnittes 40 der Hülse 38 ist, und einen äußeren Teil 60 aufweist, der einen Durchmesser besitzt, der etwas kleiner als der Durchmesser D2 des zweiten Abschnittes 42 der Hülse ist. Das innere Ende des Kolbens ist entlang der Achse A mit einem Innengewinde

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versehen, mit dem es mit einem Ende der mit einem Außengewinde versehenen Welle 62 verbunden werden kann.

Ein ringförmiges Dichtungselement 64 aus einem geeigneten Material ist um den abgesetzten inneren Teil 56 des Kolbene 22 herum angeordnet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Zylinderwand 40 und dem Kolben herzustellen· Das Abdichtungselement wird durch eine Beilagscheibe 66, die gegen das Dichtungeelement 64 anliegt, und eineMrtter 68 in seiner Stellung gehalten, die auf dem mit einem Gewinde versehenen Teil der Welle 62 aufsitzt und gegen die Beilagescheibe 66 drückt. Eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder wird ferner durch die Kombination eines 0-Ringes 70 und eines Halteringes 72 sichergestellt, der in einer Nute 74 in dem äußeren Teil 60 des Kolbens 62 angebracht ist, um eine Abdichtung zwischen der Wand des zweiten Abschnittes 42 der Hülse und dem äußeren Teil 60 des Kolbens herzustellen.

Die Welle 62 (Pig· 3) erstreckt sich durch eine Lagerbuchse 76, die in eine Querwand 78 des Körpers 20 eingeschraubt ist, und diese Lagerbüchse lagert die Welle bei ihrer hin- und hergehenden Bewegung. Eine Feder 80, die zwischen der Querwand 78 und dem Kolben 22 schraubenförmig um die Welle 62 herum verläuft, spannt den Kolben nach links -in Pig. 3 vor. Ein O-Ring 82, der in eine Nute in der Lagerbüchse 76 eingesetzt ist, dient dazu, die Zwischenräume zwischen der Welle 62 und der Lagerbüchse 76 gegen das Eindringen von Flüssigkeit abzudichten. Das äußere Ende der Welle steht durch eine kreisförmige Öffnung 84 in dem Einstellglied oder dem ein-' stellbaren Anschlag 30 vor, und es wird in einer Bewegung nach links durch einen Schnappring 86 begrenzt, der in einer Nute auf der Welle angebracht ist und der gegen eine Fläche

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des einstellbaren Anschlags 30 zur Anlage kommt. Der Anschlag 30kann axial in Bezug auf den Kolben 22 bewegt werden, um die Länge des Kolbenhubes einzustellen.

Der Anschlag 30, der kontinierlich bzw· durchgehend verstellbar ist, besteht aus einem hohlzylindrischen Glied, dessen eines Ende mit Ausnahme der kreisförmigen Öffnung 84 verschlossen ist. Der einstellbare Anschlag 30 ist in das rechte Ende des Körpers 20 mit geeignetem Spiel einsetzbar, so daß der einstellbare Anschlag in Bezug auf den Körper axial einwärts oder auswärts bewegt werden kann· Eine zylindrische Aussparung an dem linken Ende (Pig. 3) des Anschlages 30 bildet einen freien Raum für das rechte Ende der lagerbuchse 76. Ein eingelassener Gewindegang 90, der einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt, verläuft schraubenförmig um die Außenfläche des Anschlages oder des mit einem Gewinde versehenen Gliedes 30 und steht im Eingriff mit drei Peststellschrauben 92 (von denen lediglich eine dargestellt ist), die ovale Spitzen besitzen. Die Schrauben 92 sind in einem Abstand von 120° um den Körper herum angeordnet. Eine zylindrische Kappe oder Hülse 94» die an dem Anschlag 30 mit Hilfe von Peststellschrauben 96 befestigt ist, bildet eine Oberfläche, die von Hand ergriffen werden kann, um den Anschlag 30 zu verdrehen.

Der einstellbare Anschlag 30 wird normalerweise, um schnelle Einstellungen ausführen zu können, geeicht. Die Eichung kann einfach durch eine Reihe von an dem Körper 20 angebrachten Markierungen ausgeführt werden, um die länge des Kolbenhubes oder des Volumens der Kammer oder das Verhältnis des Plüssigkeitsvolumens, das von der Einspritzpumpe erzeugt wird, zu dem abströmenden Plüssigkeitsvolumen der Dreifach-Pumpe bei jeder Umdrehung des einstellbaren Anschlags anzuzeigen. Die Pluchtung einer Führungskante 30a

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des Anschlages 30 mit einer eingezeichneten Markierung bezeichnet sodann die eingestellte Länge des Kolbenhubes.

Der Einlaß 26 zu der Einspritzpumpe besteht aus einem Kugelrückschlagventil 98, das mit dem Körper der Einspritzpumpe durch einen Abschnitt des Rohres 100 verbunden ist. Das Kugelrückschlagventil 98, das sich während des Ansaughubes öffnet und das während des Ausstoßhubes der Einspritzpumpe geschlossen ist, besteht aus einem zylindrischen Körper 102, der eine Einlaßöffnung 104 und eine Auslaßöffnung 106 besitzt, und aus einer Kugel 108, die durch eine Feder 109 so vorgespannt ist, das sie gegen die Einlaßöffnung 104 anliegt. Die Einlaßöffnung 104 ist zum Anschluß an eine Leitung 110 (Pig. 1), die von dem Einspritzvorratstank 16 ausgeht, mit Gewinde versehen. Die Auslaß- oder Ausströmöffnung 106 ist zur Verbindung mit dem Abschnitt 100 des Rohres, der mit der Kammer 24 der Pumpe verbunden ist, mit einem Gewinde versehen. Das gegenüberliegende Ende des Rohres ist in eine Öffnung 112 eingeschraubt, die mit der Kammer 24 in Verbindung steht.

Der Auslaß 28 von der Einspritzpumpe umfaßt ein kurzes Rohrstück 114» das an einem Ende in eine Öffnung 116 von der Kammer 24 und das an seinem gegenüberliegenden Ende in eine Einlaßöffnung 118 eines Kugelrückschlagventils 120 eingeschraubt ist. Das Kugelrückschlagventil 120, das denselben Aufbau aufweist wie das Einlaßkugelrückschlagventil, schließt sich während des Ansaughubes der Einspritzpumpe und öffnet sich während des Ausstoßhubes. Ein anderer Abschnitt 122 (Pig. 1) einer Rohrleitung, der in eine Auslaßöffnung 124 des Ventils eingeschraubt ist, verbindet das Kugelrückschlagventil 120 und die Abflußleitung 18 von der Dreifach-Pumpe 14.

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Die Einspritzpumpe kann dazu verwandt werden, korrodierende Flüssigkeiten in den abfließenden Strom aus der Dreifach-Pumpe einzuspritzen, anstatt eine vorgemischte Lösung dieser Flüssigkeiten zu pumpen, die die Dreifach-Pumpe verschmutzen und korrodieren würden. Wenn die Einspritzpumpe dazu verwandt wird, korrodierende Stoffe einzuspritzen, so können die Einspritzpumpe und ihre zugehörigen Rohrleitungen, Ventile und der Vorratstank aus korrosionsfestem Stahl oder einem anderen korroeionswiderstandsfähigen Material hergestellt werden.

Die Dreifach-Pumpe 14 dieses Systems ist ähnlich wie die Pumpe ausgestaltet, die in der US-Patentschrift 2 038 747 "beschrieben ist. Die Dreifach-Pumpe umfaßt drei in einer Linie liegende Zylinder mit einem Kolben oder einer Kompressionsschale 126, die in den Zylindern angeordnet sind. Die Schalen 126 werden von Stangen 128 gehalten, die sich von den Kolben 130 aus erstrecken, die mit Hilfe von Kurbelstangen 134 über eine Kurbelwelle 132 miteinander verbunden sind. Der Pumpe wird Energie durch einen Motor (nicht dargestellt) zugeführt, der eine G-egenwelle 136 über einen V-Riemenantrieb 138 antreibt. Die Gregenwelle 136 treibt die Kurbelwelle 132 über eine Gruppe von Stirnzahnrädern.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, wird die Einspritzpumpe 10 in Verbindung mit der Dreifach-Pumpe verwandt, um eine abgemessene Menge eines Fluids, wie etwa einer korrodierenden Flüssigkeit, wie etwa Seife oder Düngemittel, in ein zweites Fluid einzuspritzen, das den Ausfluß von der Dreifach-Pumpe bildet. TJm diese Funktion auszuführen, ist die Einspritzpumpe in einem Zylinder 12 der Dreifach-Pumpe anstelle eines Zylinderkopfes in flüssigkeitsdichter Verbindung mit dem Zylinder eingebaut und durch eine Klemme 142 befestigt, die den äußeren Umfang des Körpers 20 umgibt.

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Die Klemme 142 ist an zwei mit Gewinde versehene Stehbolzen 144- angepaßt, die von dem Körper der Dreifach-Pumpe 14 wegstehen, und normalerweise einen Zylinderkopf halten, und die Klemme wird mit Hilfe von Befestigungsmuttern 146 gegen den Körper gepreßt.

Das diesem System zugeordnete Leitungssystem umfaßt eine Einlaßleitung 148 und eine Auslaßleitung 18 für die Dreifach-Pumpe und die Rohrleitung, die von dem Einspritzpumpenvorratstank zu der Einspritzpumpe und von der Einspritzpumpe zu einem Einspritzpunkt an einer T-Verbindung 150 an dem Ende der Auslaßleitung 18 von der Dreifach—Pumpe führt. Die Einlaßleitung 148 verläuft von einem offenen Fluid-Vorratstank 152 zu einer Einlaßöffnung in der Dreifach-Pumpe 14· Die Auslaßleitung 18 erstreckt sich von einer Auslaßöffnung an der Dreifach-Pumpe zu der T-Verbindung 150 und enthält hierzwischen: ein Überdruckventil 154» das mit dem Vorratstank 152 degi)reifach-Pumpe über eine Überströmrückführleitung 155 verbunden ist, ein Absperrventil 156, eine Luftkammer 158, um Pulsationen und die Stoßwelle zu absorbieren, die durch eine plötzliche Unterbrechung der Wasserströmung in der Leitung hervorgerufen wird, und ein Rückschlagventil 160, um das Einfließen eines eingespritzten Fluids in den Vorratstank der Dreifach-^umpe zu verhindern.

Im folgenden soll anhand der Fig. 1 der Betrieb des oben beschriebenen Sprühsystems mit der Einspritzpumpe 10 erläutert werden. Bevor mit dem normalen Betrieb des Sprühsystems begonnen wird, wird die Einspritzpumpe mit Hilfe des einstellbaren Anschlags 30 eingestellt, um im voraus das Fluidvolumenverhältnis des durch die Einspritzpumpe 10' erzeugten Volumens zu dem Ausfluß- bzw. Fördervolumen der Dreifach-Pumpe 14 einzustellen. Die Einstellung erfolgt dadurch, daß der einstellbare Anschlag 30 gedreht

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wird, wobei der Anschlag axial in Bezug auf den Kolben verschoben wird, bis die Pührungskante 30a mit einer Anzeigemarlce auf dem Körper 20 ausgerichtet ist, die die gewünschte Hublänge der Einspritzpumpe bezeichnet. nachdem die Einspritzpumpe 10 so eingestellt worden ist, daß sie ein gewünschtes Fluidvolumen im Vergleich zu dem geförderten Volumen der Dreifach-Pumpe 14· abgibt, kann eine Bedienungsperson mit einem Sprühvorgang beginnen.

Wenn die Dreifach-Pumpe H läuft, kann die Bedienungsperson den Sprühstrom durch das Absperrventil 156 in der Auslaßleitung 18 steuern. Und wenn das Absperrventil 156 geöffnet ist, arbeitet die Einspritzpumpe synchron mit der Dreifach-Pumpe 14» so daß ein gewünschtes Volumenverhältnis an eingespritztem Fluid zu dem Fördervolumen, das von der Dreifach-Pumpe gefördert wird, abgegeben wird. D.h. die Einspritzpumpe führt bei federn Zyklus der Dreifach-Pumpe einen vollständigen Zyklus aus. Eine Steuerung ist gleichfalls an der Sprühdüse mit einem Schalter möglich, der das Absperrventil 156 mit Hilfe einer Magnetspule steuern würde.

Um den Sprühstrom an dem Sprühkopf abzuschalten, schließt die Bedienungsperson das Absperrventil 156. Die Dreifach-Pumpe läuft sodann mit geschlossenem Absperrventil weiter, wobei der geförderte Strom durch das Überdruckventil 154 zu dem Vorratstank 152 hin umgelenkt wird. Das zu der Einspritzpumpe fließende !fluid wird durch ein Ventil 162 in der Hiederdruckleitung 110, die von dem Einspritzpumpenvorratstank 16 herkommt, abgesperrt. Dieses Ventil wird normalerweise vor dem Absperrventil 156 gesperrt, so daß in dem Schlauch 19a und dem Sprühkopf 19 verbleibendes Einspritzfluid durch Wasser von der Pumpe ausgespült wird. Der in dieser Weise erfolgende Ausspülvorgang ist insbesondere dann notwendig, wenn durch die Einspritzpumpe äußerst korro-

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dierende Fluide eingespritzt werden*

Während jedes Arbeitszyklus der Einspritzpumpe 10 wird eine bestimmte Fluidmenge, die durch die Verschiebung des Einspritzpumpenkolbens abgemessen wird, in die Ausflußleitung von der Dreifach-Pumpe eingespritzt. Die Druck- bzw, Kompressionsschale 126 des Zylinders 112 deijDreifach-Pumpe, in die die Einspritzpumpe eingebaut ist, führt während jedes Arbeitszyklus oder während eines Umlaufs der Dreifach-Pumpe einen Ansaughub und einen Ausstoßhub aus. Bei jedem Ansaughub der Kompressionsschale 126 führt der Kolben 22 der Einspritzpumpe gleichfalls einen Ansaug- oder Einlaßhub aus, indem der Kolben 22 unter dem Einfluß der Saugkraft, die in dem Zylinder 12 und durch die Vorspannung der Feder 80 erzeugt wird, nach links (Fig. 2 und 3) bewegt wird. Bei jedem Ausstoß- oder Druckhub der Kompressionsschale 126 führt der Kolben 22 der Einspritzpumpe durch die unter Druck stehende Fluidsäule, die bei dem Ausstoßhub der Kompressionsschale 126 erzeugt wird, einen Ausstoßhub aus.

Der Kolben 22 bewegt sich während des Einlaßhubes nach links (Pig. 3). Die länge dieses Einlaßhubes wird durch die Stellung des einstellbaren Anschlages 30 begrenzt. Die Bewegung des Kolbens 22 nach links während des Einlaßhubes wird an- I gehalten, wenn der Schnappring 86 an der Welle 62 gegen die Oberfläche 88 desAnschlages 30 zur Anlage kommt. Der Ausstoßhub ist in seiner Länge gleich dem Einlaßhub, wobei sich der Kolben 22 nach rechts in Fig. 3 bewegt. Die Bewegung des Kolbens 22 wird in dieser Richtung durch die radial verlaufende Wand 43 begrenzt, die als ein feststehender Anschlag oder eine Anlagefläche für das äußere Ende 60 des Kolbens dient. Somit bewegt sich der Kolben bei irgendeiner gegebenen Einstellung des Anschlags 30 über eine Hublänge, die durch die Einstellung des Anschlages 30 bestimmt wird,

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und der Kolben fördert deshalb eine Fluidmenge, die durch die Einstellung des Anschlages 30 bestimmt wird·

Wenn sich der Kolben 22 der Einspritzpumpe 10 über den Ansaughub bewegt, wird das Kugelrückschlagventil 98 in dem Einlaß 26 durch die Ansaugkraft geöffnet, und es wird Fluid von dem Einspritzpumpenvorratstank in einen Bemessungshohlraum gezogen bzw· angesaugt, der durch das Volumen des Kugelrückschlagventils 98, das Einlaßrohr 100, das Auslaßrohr 114 und die Kammer 24 der Einspritzpumpe gebildet wird. Das Kugelrückschlagventil 120 des Auslasses 28 bleibt während des Ansaughubes geschlossen. Am Ende des Ansaighubes sind die Kammer 24 der Einspritzpumpe, die Rohre 100, 114 und das Kugelrückschlagventil 98 mit dem Einspritzfluid gefüllt, und es beginnt der Ausstoßhub. Mit dem Beginn des Ausstoßhubes schließt sich das Kugelrückschlagventil 98 in der Einlaßleitung, um den weiteren Eintritt von Einspritzfluid zu verhindern, und das Kugelrückschlagventil 120 in der Auslaßleitung öffnet sich, da der durch den Ausstoßhub erzeugte Druck die Vorspannung der Feder des Rückschlagventils 120 überwindet. Während dieses Ausstoßhubes wird durch die Einspritzpumpe ein Volumen, das gleich dem Volumen ist, das durch das rechte Ende des Kolbens 22 verdrängt wird, vorwärtsgetrieben und an dem T-Anschlußstüek 150 in die Förderleitung von der Dreifach-Pumpe eingespritzt.

Das Einspritzfluid wird unter einem Druck eingespritzt, der etwas größer als der Druck ist, unter dem das von der Dreifach-Pumpe geförderte Fluid steht, um sicherzustellen, daß das Einspritzfluid geeignet eingespritzt wird. Der Druck des eingespritzten Fluids wird immer größer als der Druck sein, unter dem das von der Dreifach-Pumpe geförderte Fluid steht, da die Kolbenfläche der Einspritzpumpe kleiner als die der Dreifaeh-Pumpe ist.

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- Ip —

Als Beispiel für die Arbeitsweise der Einspritzpumpe in Verbindung mit der Dreifach-Pumpe wird eine Dreifach-Pumpe betrachtet, die eine Kolbenflache von 25,8 cm (4 square inches) und einen Kolbenhub von 5 cm (2 inches) aufweist. Es wird eine Einspritzpumpe, die denselben Aufbau aufweist, wie er oben beschrieben wurde, in einem Zylinder der Dreifach-Pumpe eingebaut. Die Einspritzpumpe besitzt bei diesem Beispiel eine Kolbenfläche von 19,35 cm² (3 square- inches) mit einem Hub, der in der oben beschriebenen Weise eingestellt werden kann. Bei diesem Beispiel kann der Kolbenhub auf irgendeine Hublänge zwischen O und 5 cm (2 inches) ein- " gestellt werden.

Die Dreifach-Pumpe besitzt bei diesem Beispiel eine Kolbenfläche von 25,8 cm (4 square inches) und einen Kolbenhub von 5 cm (2 inches). Somit fördert die Dreifach-Pumpe pro Umdrehung, wenn die Einspritzpumpe so eingestellt ist, daß sie keine geförderte Menge aufweist, eine normale Fördermenge an Fluid von 394 cm (24 cubic inches). Diese Fördermenge pro Umdrehung, die mit V_n. bezeichnet ist, wurde da-

2 durch berechnet, daß die Kolbenfläche von 25,8 cm mit dem Kolbenhub von 5 cm multipliziert und sodann das Produkt aus diesen beiden Zahlen mit der Zahl der Zylinder, die drei | beträgt, multipliziert wurde. Um sodann das tatsächliche Fördervolumen pro Umdrehung der Dreifach-Pumpe, das mit V^ bezeichnet ist, bei jeder Zunahme des Hubes der Einspritzpumpe zu berechnen, wird das von der Einspritzpumpe pro Umlauf geförderte Volumen für 3ede Zunahme des Hubes der Einspritzpumpe von dem normalen Fördervolumen pro Umlauf Vjt der Dreifachpumpe abgezogen. Somit kann das tatsächlich pro Umlauf geförderte Volumen V. aus der Formel berechnet werden: V, = V« - Aj χ S,, worin A^ die Kolbenfläche der Einspritzpumpe und Sj der Kolbenhub der Einspritzpumpe ist.

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Die graphische Darstellung der Pig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem geförderten Volumen der Dreifach-Pumpe und dem Volumen, das von der Einspritzpumpe gefördert wird, wenn die länge des Hubes der Einspritzpumpe über den, Bereich von 0 bis 5 cm verändert wird. Die Kurve I dieser Darstellung zeigt das normale Fö'rdervolumen Vjj pro Umlauf der Dreifach-Pumpe, wenn die Einspritzpumpe nicht in Betrieb ist. Die Kurve II dieser Darstellung zeigt das tatsächliche Fördervolumen pro Umdrehung V. der Dreifach-Pumpe als Punktion der Länge des Hubes der Einspritzpumpe. Und die Kurve III zeigt das geförderte Volumen pro Umlauf der Einspritzpumpe als Punktion des Hubes der Einspritzpumpe. Die letzte Kurve in der graphischen Darstellung, die Kurve IV, gibt das Verhältnis des Volumens, das von der Einspritzpumpe gefördert wird, zu dem von der Dreifach—Pumpe geför-

V V

derten Volumen, I . Der reziproke Wert A dieses Verhältnisses könnte gleichfalls graphisch aufgetragen werden, um das Verhältnis des von der Dreifach-Pumpe geförderten Volumens zu dem von der Einspritzpumpe geförderten Volumens anzugeben.

Mit Hilfe der Kurve IV kann eine Bedienungsperson schnell die länge des Hubes der Einspritzpumpe bestimmen, die notwendig ist, um ein gewünschtes Verhältnis des von der Einspritzpumpe geförderten Volumens zu dem von der Dreifach-Pumpe geförderten Volumens zu erhalten. Und durch eine einfache Einstellung des einstellbaren Anschlages kann die Bedienungsperson die länge des Hubes der Einspritzpumpe so einstellen, daß das gewünschte Verhältnis erhalten wird.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, wird durch die vorliegende Erfindung eine Einspritzpumpe angegeben, durch die ein Pluid in ein zweites Fluid in einem eingestellten Volumenverhältnis eingespritzt werden kann; die einfach und

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genau so eingestellt werden kann, daß ein gewünschtes Volumenverhältnis eines ersten Fluids, das in ein zweites Fluid eingespritzt werden soll,gefördert wird; die dazu verwandt werden kann, äußerst korrodierende Fluide in den Ausfluß einer Kolbenpumpe einzuspritzen; und die dasselbe Volumenverhältnis an eingespritztem Fluid zu dem Ausfluß von der Kolbenpumpe, durch die die Einspritzpumpe betätigt wird, bei allen Drehzahlen der Kolbenpumpe aufrechterhält.

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Claims (14)

1. Patentanspruch

   1 .J Fördervorrichtung zum Fördern von zwei Fluiden in einem bestimmten Verhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptpumpe (14) zum Fördern eines ersten Fluids und eine Hilfspumpe (10) zum Fördern eines zweiten Fluids vorgesehen ist, daß die Hilfspumpe einen Zylinder (20) mit einem Fluiddurchgang aufweist, über den ein Ende der Hilfspumpe mit der Hauptpumpe zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßventil der Hauptpumpe verbunden ist, daß in dem Zylinder (20) der Hilfspumpe ein Kolben (22) vorgesehen ist, daß mit dem anderen Ende des Zylinders der Hilfspumpe wenigstens ein Einlaß- und ein Auslaßventil (26, 28) verbunden sind, und daß die Hilfspumpe durch Druckänderungen in der Hauptpumpe betätigbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (30) zum Begrenzen der Bewegungsbahn des Kolbens (20) der Hilfspumpe vorgesehen
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Begrenzen der Bewegungsbahn des Kolbens der Hilfspumpe durch einen feststehenden Anschlag (43) an einem Ende der Bewegungsbahn des Kolbens (22) und durch einen einstellbaren Anschlag (30) an dem anderen Ende der Bewegungsbahn des Kolbens gebildet werden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Anschlag (30) axial in Bezug auf den Kolben (22) der Hilfspumpe verschiebbar

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   ist, um die Länge des Kolbenhubes zu verstellen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4» dadurch gekennz eichnet , daß der einstellbare Anschlag (30) durch ein schraubenförmiges Glied (30»90) gebildet wird, das in Längsrichtung des Kolbens der Hilfspumpe verstellbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß das schraubenförmige Glied aus einem einseitig geöffneten Hohlzylinder (30) besteht, in dessen Mantelfläche eine schraubenförmige Rille (90) eingelassen ist, daß der einseitig geöffnete Hohlzylinder in Axialrichtung des Kolbens (22) der Hilfspumpe verschiebbar geführt ist, daß wenigstens eine Peststellmutter (92) in die schraubenförmige Rille (90) eingreift, daß eine Kolbenstange (62) des Kolbens (22) durch eine öffnung. (84) in der abgeschlossenen Stirnseite des Hohlzylinders in diesen vorsteht, und daß auf dem in den Hohlzylinder vorstehenden Ende der Kolbenstange ein Vorsprung (88) ausgebildet ist, der mit der verschlossenen Stirnseite des HohlZylinders in Eingriff kommen kann.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (22) der Hilfspumpe durch einen Teil des Stroms des ersten Fluids in der Hauptpumpe angetrieben wird, und daß das zweite Fluid in den Zylinder (20) der Hilf spumpe durch das Einlaßventil (26) angesaugt und durch das Auslaßventil (28) in den Teil des ersten Fluids von der Hauptpumpe eingespritzt wird, der nicht zum Antrieb des Kolbens (22) der Hilfspumpe verwandt wurde.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptpumpe

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   (H) für jeden Arbeitszyklus ein an sich festes Fördervolumen aufweist, das jeweils um den Teil des Fördervolumens verringert ist, der zur Betätigung der Hilfspumpe (10) benötigt wird, und daß die Hilfspumpe ein abgemessenes Volumen des zweiten Fluids fördert, das gleich dem Volumen ist, das von dem Kolben (22) der Hilfspumpe verdrängt wird.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Mischen eines ersten und eines zweiten Fluids in einem bestimmten Verhältnis, dadurch gekennzeichnet daß die Hauptpumpe zyklisch einen stoßweisen, unter Druck stehenden Strom des ersten Fluids erzeugt, daß durch einen Teil der Fördermenge dieser Hauptpumpe die Hilfspumpe betätigt wird, die eine Einspritzvorrichtung bildet, daß der andere Teil der Fördermenge der Hauptpumpe, der nicht zur Betätigung der Hilfspumpe benötigt wird, während jedes Zyklus der Hauptpumpe durch ein festes_/ abgeführtes Volumen gebildet wird, daß der Kolben der Hilfspumpe während jedes Zyklus der Hauptpumpe auf G-rund der stoßweisen Förderung des ersten Fluids einen Ansaughub und einen Ausstoßhub ausführt, daß das Einlaßventil zu der Hilfspumpe während des Ansaughubes geöffnet wird, so daß das zweite Fluid in eine zwischen dem Zylinder (20) und dem Kolben (22) gebildete Kammer (24) einströmen kann, um diese Kammer zu füllen, während sich der Kolben gegen eine seiner Grenzstellungen bewegt, daß das Einlaßventil durch den Druck geschlossen wird, der während des Ausstoßhubes erzeugt wird, wenn sich der Kolben gegen seine andere G-renzstellung hin bewegt, daß das Auslaßventil (28) durch den während des Ansaughubes erzeugten Unterdruck geschlossen ist und durch den Druck geöffnet wird, der während des Ausstoßhubes erzeugt wird, so daß ein vorbestimmtes Volumen des zweiten Fluids aus der Kammer (24) herausgepumpt werden kann, wobei dieses vorbestimmte Volumen des zweiten Fluids gleich dem Volumen

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   ist, das durch den Kolben während des Ausstoßhubes verdrängt wird, und daß eine Rohrverbindung (122) vorgesehen ist, die das Auslaßventil und die Äusflußleitung von der Hauptpumpe verbindet, um das vorbestimmte Volumen des zweiten Fluids in das während jedes Zyklus der Hauptpumpe abfließende Volumen des ersten Fluids einzuspritzen.
10. 10, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das von der Hauptpumpe (H) tatsächlich geförderte Volumen des ersten Fluids und das von der Hilfspumpe (10) geförderte Voliamen des zweiten Fluids von der Hublänge des Kolbens (22) der Hilfspumpe abhängen»
11. 11, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Kolbenpumpe, die mehrere zylindrische 3?umpkammern aufweist, in denen Kolben angeordnet sind, wobei eine Antriebswelle mit den Kolben verbunden ist und die Antriebswelle antreibbar ist, um die Kolben über einen Einlaß- und Auslaßhub zur Urzeugung eines Förderstromes aus einem ersten, unter Druck gesetzten Fluid hin und her zu bewegen, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß die eine Einspritzpumpe (10) bildende Hilfspumpe mit einer Kammer der Kolbenpumpe (12) verbunden ist und durch diese Kolbenpumpe so angetrieben wird, daß sie synchron mit der Kolbenpumpe einen Ansaughub und einen Ausstoßhub ausführt.
12. 12, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e kenn zeichnet , daß die Hilfspumpe das zweite Fluid in den tatsächlich geförderten Strom der Kolbenpumpe bei allen Drehzahlen der Kolbenpumpe in einem vorbestimmten Volumenverhältnis zu dem tatsächlich geförderten Volumen der Kolbenpumpe einspritzt.

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13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 12, dadurch gekennzeichnet , daß der verstellbare Anschlag (30) kontinuierlich verstellbar ist,
14. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge ken η ζ ei chnet , daß der Druck des von der Hilfspumpe geförderten zweiten Pluids größer als der Druck des von der Hauptpumpe geförderten ersten JTuids ist.

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