DE2147984A1

DE2147984A1 - Dosierpumpenanordnung

Info

Publication number: DE2147984A1
Application number: DE19712147984
Authority: DE
Inventors: Kurt Gigling
Original assignee: Walter Hellmuth GmbH
Current assignee: Walter Hellmuth GmbH
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1973-04-05
Also published as: IT967854B; FR2153478A1; DE2147984C3; GB1406861A; DE2147984B2; FR2153478B1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.ING. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAUCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTBI,IiUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WAI.I. 41

TKL. 3β 74 28 UND 3β 41 10

TELBGR. NEQEDAFATENT HAMBITHO

Hellmuth Walter GmbH München 15 · mozartstr.28

. . TEL.338038e

, . .1 TBlEQR. NBQBHAPATKNT MÜNCHEN

Projensdorfer Str.* 324

Hamburg, 23. Sept. 1971

Do s i erpump enano r dnunp; L)ie Erfindung "betrifft eine Dosierpumpenanordnung.

:.-g liegt häufig die Aufgabe vor, mehrere Flussigkeits.s+oiie in einen bestimmten Ilengenverhältnis dosiert in den Prozeß einzubringen. Im allgemeinen verlangt die Führung eines solchen Prozesses, daß die Stoffe nacheinander, teilweise gegen hohen Druck und in einem möglichst gleichförmigen Strom, zugeschaltet werden.

Lie Steuerung des Verfahrens erfordert außerdem eine Sychronregelung aller Einzel-Dosierpumpen, sowie eine betriebsmäßige überwachung und ggf. Korrektur des Mengenverhältnisses der einzelnen Komponenten.

Häufig liegt aber auch die Aufgabe vor, mittels einer Dosierpumpenanordnung einen im wesentlichen gleichmäßjlgpn Stoff

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pulsationsfrei gegen hohen Druck zu einer Verbrauchsstelle zu fördern.

Die Aufgabe wird im allgemeinen durch Verdrängerpumpen inJColben- bzw. Membranbauweise gelöst, die als Einfachoder Duplexpumpen infolge ihres Exzenter- oder Kurbeltriebes eine sinus-förmige Fördercharakteristik und somit einen hohen Ungleichförmigkeitsgrad aufweisen. In manchen Fällen läßt sich dieser Mangel durch einen Windkessel, dessen Größe vielfach begrenzt ist, zum Teil ausgleichen. Bei Mehistoff-Systemen werden diese Pumpen mehrfach aneinander gekoppelt und mit einem gemeinsamen, meist elektrisch regelbaren Antrieb versehen. Die Einzelpumpe kann durch Verstellung der Hublänge auf die jeweils gewünschte Fördermenge eingestellt v/erden. Die Synchron-Regelung erfolgt über die Drehzahl des Antriebsmotors. Ein wahlweises Zu- oder Abschalten einer Einzelpumpe ist nur durch eine zugeordnete Schaltkupplung möglich. Wird hierauf verzichtet, so kann die Einzelpumpe für sich nur durch Verstellung des Hubes auf Null stillgesetzt werden. Die Wiederinbetriebnahme erfordert dann allerdings ein neuerliches Einstellen des Hubes. Ein schlagartiges Ein- und Ausschalten der Einzelpumpe gestattet diese Einrichtung dabei nicht. Auch entstehen Schwierigkeiten, wenn die

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Pumpen in einem geschlossenen, unter Vordruck stehenden System arbeiten sollen, da die Pumpe selbst nicht druckkompensiert ist, d.h. sie muß bei jedem Hub den vorliandenen Vordruck zusätzlich zu dem eigentlichen Förderdruck überwinden, was einem Leistungsverlust gleichkommt.

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine Einrichtung zur Urzeugung nahezu gleichförmiger Förderströme - unter Druckkompensation, die in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung auch mit einer stufenlosen Sjnichronregelung s> wie mit einem Mengenverhältnis-Ausgleich und der Möglichkeit einer Abschaltung der einzelnen Pumpen arbeiten können. Obwohl die Erfindung vorzugsweise auf die Erzeugung

mehrerer nahezu gleichförmiger Förderströme gerichtet ist, umfaßt sie auch die Erzagung nur eines gleichförmigen Förderstromes dieser Art.

Erfindungsgeinäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerräume von zwei fliegend angeordneten Kolben einer Dosierpumpeneinheit entgegen der Wirkung eines Kraftspeichers durch einen im wesentlichen gleichförmigen Steuerflüssigkeitsstrom mit untereinander gleichen Volumina derart umschichtig beaufschlagbar sind, daß nahe den entgegengesetzten Totpunkten der beiden Kolben ihre Steuerarbeits-

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räume um etwa den gleichen Teilbetrag ihres Hubes mit der Druckquelle verbunden sind, und daß jeder der beiden Kolben auf zwei Bereitstellungsräume wirkt, von denen der eine (Saug-Bereitstellungsraum) zum Ansaugen der Betriebsflüssigkeit während des durch die Steuerflüssigkeit bewirkten Druckhubes dieses Kolbens dient, durch welchen Hub die in dem Druck-Bereitstellungsraum dieses Kolbens befindliche Betriebsflüssigkeit zur Verbrauchsstelle unter Überwindung des dort herrschenden Gegendruckes/drückt wird, wobei jeder Kolben während seines durch den Kraftspeicher bewirkten Rücklaufes die während seines Druckhubes angesaugte Betriebsflüssigkeit von seinen Saug-Bereitstellungsraum in seinen Druck-Bereitstellungsraum drückt.

Die beiden Druckhübe der beiden Kolben dieser Dosierpumpenanordnung überschneiden sich demgemäß. In dem Maße, wie die Geschwindigkeit des einen Kolbens, der einen Druckhub im wesentlichen beendet, abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit des anderen, in diesem Augenblicke auf die gleiche Förderleitung fördernden Kolbens zu. Durch das Zusammenwirken der beiden Kolben ergibt sich auch in ihren Umkehrpunkten ein im wesentlichen gleichförmiger Förderstrom.

Die Steuerung der beiden Steuerräume der Kolben einer derartigen Dosierpumpenanordnung erfolgt erfindungsgemäß

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mittels eines mit konstanter Drehzahl antreibbaren Umlaufschiebers. Gemäß der "Erfindung ist die von einer hydrostatischen pulsationsarmen Pumpe geförderte Steuerflüssigkeit d§n beiden Steuerräumen der Dosierpumpeneinheit umschichtig mittels eines mit mengenproportionaler Drehzahl antreibbaren UmlaufSchiebers zuführbar, der für jeden Steuerraum der beiden Kolben der Dosierpumpeneinheit zwei Steuersegmentauten aufweist, von denen eine ständig mit der Druckquelle und die andere ständig mit dem Ablauf in Verbindung steht, und von denen die ständig mit der Druckquelle in Verbindung stehende Stauersegmentnut mit Bezug auf die Mittelstellung des Schiebers eine längere Umfangserstreckung hat als die andere Steuersegmentnut entsprechend der gewünschten Überschneidung der Druckbeaufschlagung der beiden gegenläufig geschalteten Steuerräume der Dosierpumpen. Hierbei sind die den beiden Kolben einer Dosierpumpeneinheit zugeordneten Steuersegmentpaare auf den Umteafschieber um 180° gegeneinander versetzt angeordnet.

Grundsätzlich ist hierbei nur erforderlich, daß der Umlaufschieber mit konstanter und vorzugsweise auch regelbarer Umlaufgeschwindigkeit antreibbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die von einer hydrostatischen

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pulsationsarmen Pumpe geförderte Steuerflüssigkeit zur Beaufschlagung einerseits der beiden Steuerräume der Dosierpumpeneinheit über den zugeordneten Umlaufschieber und andererseits zur Beaufschlagung eines Flüssigkeitsmotors mit konstantem Schluckvolumen dient, der unter Zwischenschaltung einer starren Kupplung den ihm zugeordneten Umlaufschieber antreibt.

Die Pumpe zur Erzeugung eines pulsationsarmen Flüssigkeitsstromes dient hierbei demgemäß unter Zwischenschaltung der Flüssigkeitsmotore von konstantein Schluckvolumen auch zum mengenproportionalen Antrieb des UmlaufSchiebers. Die so erfindungsgemäß ausgebildete Dosierpumpenanordnung besteht demgemäß aus drei Teilen: einer durch einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetriebenen hydrostatischen, insbesondere stufenlos regelbaren Pumpe (Regelpumpe), einer den nahezu gleichförmigen Steuerflüssigkeitsstrom teilenden und richtenden Umlaufschieber-Kombination und einer oder mehreren durch die von dem Umlaufschieber ausgesandten gleichförmigen Flüssigkeitsdruckimpulse angetriebenen Dosierpumpeneinheiten. Die genannten drei Anlagenteile sind durch entsprechende Rohrleitungen miteinander verbunden und können also beliebig angeordnet werden.

Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich außerdem bei einer

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bevorzugten Ausf Uhrungsform der Erfindung dadurch aus, daß der Flüssigkeitsmotor zwischen dem Druckstutzen der Pumpe zur Förderung der Steuerflüssigkeit und dem Druckstutzen des Umlaufschiebers geschaltet ist, und daß der zwischen dem Ablauf des Flüssigkeitsmotors und dem Druckstutzen des Umlaufschiebers liegende Zweig der Förderleitung außerdem über eine Absperrvorrichtung mit dem Ablauf der Pumpe zur Förderung der Steuerflüssigkeit verbunden ist.

Auf diese Weise ist durch die gegenseitige Abhängigkeit von Flüssigkeitsstrom und Drehzahl des Flüssigkeitsmotors der Hub der Dosierpumpeneinheit konstant (V« ^ = Qn^x—

J^cnr/Umdr.J = konstant) und jede Dosierpumpeneinheit kann schlagartig durch Öffnen der Absperrvorrichtung stillgesetzt und durch Schließen in Betrieb genommen werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in die Druckleitung der Pumpe zur Förderung der Steuerflüssigkeit parallel zu dem Flüssigkeitsmotor ein den Flüssigkeitsstrom in der Menge regelnder Stromregler geschaltet ist. Auf diese Weise isb auf weiter unten näher beschriebene Art die Fördermenge der einzelnen Dosierpumpeneinlieit im Verhältnis zu möglichen weiteren gleichzeitig betriebenen Dosierpumpeneinheiten, bei Erhaltung des Gesamtfördervolumens, stufenlos regelbar.

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Erfindungsgemäß sind zwecks Dosierung mehrerer Flüssigkeitsstoffe unabhängig voneinander jedem Stoff eine Dosierpumpeneinheit, ein Umlaufschieber und ein Flüssigkeitsmotor eine Absperrvorrichtung und ein Stromregler zugeordnet, wobei die Flüssigkeitsmotore und UmIaufschieber aller Stoffe atarr miteinander verbunden sind.

Die Steuerflüssigkeit für den Betrieb der gesamten Dosierpumpeneinheiten wird dabei von nur einer hydrostatischen Regelpumpe gefördert. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine verhältnisgleiche synchrone Pumpenregelung und außerdem eine Korrektur der Mengenverhältnisse der von den einzelnen Dosierpumpeneinheiten geförderten Ströme der verschiedenen flüssigen Betriebsstoffe. Alle Dosierpumpeneinheiten sind außerdem druckkompensiert, indem jeder Kolben die Betriebsflüssigkeit in die unter dem Verbrauchsgegendruck stehende Leitung von dem Druck-Bereitstellungsraum fördert, in den die Betriebsflüssigkeit vorher aus dem Saug-Bereitstellungsraum gefördert worden ist.

Die Dosierpumpene^-'heit besitzt also zwei Kolben, damit immer ein Kolben in die Druckleitung fördert, während der andere einen Saughub ausführt. Saughub des einen und Druckhub des anderen Kolbens haben jedoch keinen zeitlichen

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gleichen Verlauf, so daß die Übergabe des Arbeitshubes von einem Kolben zum anderen nicht, wie bei der üblichen Duplexpumpe,schlagartig in den Totpunkten erfolgt, sondern die Druckhübe überschneiden sich zeitlich in den Endlagen derart, daß der kurz vor dem Hubende angelaigte Kolben in dem Maße seine Bewegung verzögert, wie der am Hubanfang befindliche Kolben beschleunigt wird.

Ersterer kommt also erst dann zum Stillstand, wenn der zweite seine volle Hubgeschwindigkeit erreicht hat, oder einfach ausgedrückt: die Summe der Kolbengeschwindigkeiten in Richtung des Druckhubes ist immer konstant. Das Maß der Überschneidung richtet sich nach der Größe der zu beschleunigenden Massen, wie nach der zwischen den ausgedehnten Druckhüben verbleibenden Zeit für den Saughubj denn Saug- und Druckhub zusammengenommen haben wegen der Efleichförmigkeit gleiche Zeitabläufe.

Dieser genau definierte Ablauf der Kolbenbewegung wird durch die Umlaufschieberkombination gesteuert. Dadurch, daß der Steuerflüssigkeitsstrom vor Eintritt in den jeweiligen Schieber durch einen ihm zugeordneten und auf gleicher Welle befindlichen Flüssigkeitsmotor mit konstantem Schluckvolumen geleitet wird, erhält der Schieber eine

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gleichförmige Drehbewegung, die dem jeweiligen Steuerflüssigkeitsstrom proportional ist. Die zu leistende sehr geringe Antriebsenergie drückt sich aus in der Druckdifferenz vor und hinter dem St«uerflüssigkeitsmotor.

Die Steuerfunktion wird von einem in einem zylindrischen Gehäuse umlaufenden (rotierenden) Steuerkolben oder diesem entsprechenden Steuerscheiben erfüllt, wobei zwei Steueröffnungen im Gehäuse, die über die zugehörigen Anschlüsse mit je einem der beiden Kolben in der Dosierpumpeneinheit in Verbindung stehen, von dem Steuerkolben bzw. von den Stauerschiben periodisch freigegeben bzw. verschlossen werden, daß der von der Regelpumpe über den Flüssigkeitsmotor in den UmIaufschieber eintretende Steuerflüssigkeitsstrom abwechselnd zu einem- der Kolben in der Dosierpumpeneinheit hingeleitet wird, während das vom anderen Kolben bereits aufgenommene Flüssigkeitsvolumen mit Hilfe einer durch die Kolbenbewegung gespeicherten Kraft (Feder- oder Gasdruckspeicher) über entsprechende Rücklaufkanäle am Steuerkolben in den Flüssigkeits-Vopratsbehälter zurückströmen kann. Dabei ist der Steuerkolben so ausgebildet und die Steueröffnungen im Gehäuse so angeordnet, daß die jareils zu schließende Öffnung erst dann völlig geschlossen ist, wenn von der anderen Öffnung be-

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reits ein Querschnitt freigegeben wird, der groß genug ist, um die ganze von der Regelpumpe über den Flüssigkeitsmotor zugeteilte Flüssigkeitsmenge mit Hilfe der durch die Speicherkraft in der Dosierpumpeneinheit entstandenen Druckdifferenz hindurchzuleiten; denn es versteht sich aus früheren, de.ß der Flüssigkeitsdruck wegen der linear wacheenden npcichorkraft mit fortschreitendem Kolbenweg in Richtung jJrucjdiub ansteigt, während der Gegendruck des am Hubanfang stehenden Kolbens seinen Ilinimalwert hat. Daraus ergibt sich die vorerwähnte Druckdifferenz, die das Umleiten der Korbenbewegung von einem Kolben zum anderen bewirkt. Der Rücklaufkanal gibt die Öffnung des zugehörigen Kolbens der Dosierpumpeneinheit erst dann frei, wenn der jeweilige Kolben nach Durchfahren des Druckhubes zum Stillstand gekommen ist. Diese dadurch erfolgende Ilolbenrückführung, die einerseits Ansaugen des zu fördernden Stoffes und andererseits Rückströmen des Stcuerflücsigkeitsdruckes in den Vorratsbehälter bewirkt, muß dann beendet sein, wenn eine neue Druckhubbewegung den betreffenden Kolbens vom Steuerkolben eingeleitet wird. Daß der Gteuerflüssigkeitsrücklauf bzw. Saughub im richtigen Zeitablauf erfolgt, wird durch entsprechende Dimensionierung der Speicherkraft in der Dosierpumpeneinheit sichergestellt.

Der 3teuerkolben kann als weitere Ausführung auch so ausgebildet sein, daß durch eine symmetrische Anordnung der

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Steuerkanäle eine Neütrallage entsteht, bei der beide Steueröffnungen im Gehäuse einen genau gleichen Spalt breit geöffnet sind. Das Umleiten der Kolbenbewegung von einem zum anderen Kolben erfolgt hierbei nicht durch die infolge linear wachsender Speicherkraft entstandene Druckdifferenz, sondern durch day Ansteigen des Pumpendrucks infolge Drosselwirkung der beiden Offnungsspalten in der oben erwähnten Neutrallage des Steuerkolbens. Diese Anordnung gilt vorzugsweise bei der Verwendung von Gasdruckspeichern.

Nun versteht sich aus der besonderen Konstruktion der druckkompensierten Dosierpumpeneinheit, nämlich der notwendigen Beaufschlagung der rückseitigen Kolbenflächen mit dem gleichen Druck wie der jeweilige Zulaufdruck des zu fördernden Stoffe^ daß man den betreffenden Stoff dieser rückseitigen Kolbenfläche direkt zuführt.

Dann ergibt.sich nämlich der Umstand, daß, während die "vordere" Kolbenfläche den Druckhub ausführt, die "hintere" gleichgroße Kolbenfläche im gleichen Zeitraum die gleichgroße Menge ansaugt, ohne dafür besondere Energie aufbringen zu müssen. Der weiter oben beschriebene durch Speicherkraft bewirkte Rücfchub des betreffenden Kolbens

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sorgt dann für den inneren Transport des "hinten" angesaugten Volumens in den "vorderen" volumenmäßig entsprechenden Druck-Hubraua.

Diese Anordnung hat zur Folge, daß der zu fördernde Stoff, auf die gemeinsame Saugleitung belogen, in gleichem Maße pulsationsarm angesaugt, wie in die Druckleitung gefördert wird. Der Vorteil liegt in der Vermeidung einer immer wiederkehrenden Beschleunigung einer relativ langen Flüssigkeitssäule in der Saugleitung.

Die Einrichtung wird anhand der nachstehend aufgeführten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1 Schaltplan einer Dreistoff-Dosierpumpe mit hydrostatischem Regelantrieb, .

Fig. 2 Funktionsschema einer Dosierpumpeneinheit mit Federrückführung,

Fig. 3 Funktionsschema einer Dosierpumpeneinheit mit Gasdruckspeicher,

Fit;. 4 eine Ausführungsform einer Dosierpunipeneinheit , (Schnitt durch einen Kolben),

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Fig. 5 Längsschnitt durch einen Umlaufschieber,

Fig. 6 Querschnitt durch einen Umlaufschieber der Fig. 5 nach der Linie VI-VI,

Fig. 7 Querschnitt durch einen Umlaufschieber der Fig. 5 nach der Linie VII-VII,

Fig. 8 Funktionsschema der Steuerungsdynamik für Dosierpumpeneinheit mit Federspeicher,

Fig. 9 Funktionsschema der Steuerungsdynamik Für Dosierpumpeneinheit mit Gasdruckspeicher.

Fig. 1 zeigt den schalttechnischen Aufbau der Anlage. Eine hydrostatische Regelpumpe 1 erzeugt einen pulsationsarmen Förderstrom (Hydrauliköl), der durch eine gemeinsame Druckleitung 2 in die Ölmotoren mit konstantem Schluckvolumen 3 eines kombinierten Umlaufschieber-Systems 4 gelangt.

Die einzelnen Umlaufschieber 5 sind gemeinsam mit den jeweils durch Druckleitungen 7 verbundenen Ölmotoren 3 durch Wellen 6 bzw. Zahnräder miteinander gekoppelt, so daß bei einem an der Regelpumpe 1 eingestellten Förderstrom alle beweglichen Teile des Umlaufschieber-Systems

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mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Eine Veränderung der Fördermenge hat eine Veränderung der gemeinsamen Drfeshl der Umlaufschieber zur Folge.

Die konstanten Schluckvoluinen der Ölmotoren 3 verhalten sich zueinander wie die gewünschten Fördernengen der zugehörigen Dosierpumpeneinheit 8. Daher wird jedem UmIaufschieber die für den Betrieb der angeschlossenen Pumpe benötigte ülmenge zwangsläufig über die jeweilige Leitung 7 zugeleitet. Dieser von jedem Umlaufschieber richtungsgesteuerte Teil-Förderstrom gelangt durch die Leitungen 9 jeweils abwechselnd zu den beiden Kolben der zugehörigen Dosierpuhipeneinlieit 8. Die Kolben v/erden im Ruhe zustand durch die Federn 12 in ihrer Dndlage gehalten. Bei Beaufschlagung der Ringfläche 11 des Kolbens mit Öldruck führt dieser im unteren Zylinderraum 13 einen Saughub und im oberen Zylinderraun 14 einen Druckhub aus. Sin Teil der vom Ölstrom eingeleiteten Energie wird in der Feder 12 gespeichert, die bewirkt, daß nach Beendigung des Hubes das eingebrachte Ölvolunen über dieselbe Leitung 9 und den auf Rücklauf gestellten UmIaufschieber 5, sowie über die Rücklaufleitung 15, in den Vorratsbehälter zurückströmen kann. Beim Anfahren der Anlage wird der Förderstrom zunächst über die geöffneten Absperrschieber 10 und Rücklaufleitung 15-in den Behälter zurückgeleitet. Die Inbetriebsetzung der einzelnen

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Pumpe 8 erfolgt dann durch Schließen des jeweiligen Absperrschiebers 10, so daß hier ein Druckaufbau erfolgen kann.

Pur den Fall, daß das starr eingestellte Verhältnis der Pördermengen zueinander nicht eingehalten wird, bzw. verändert werden soll, sind Stromregler 16 vorgesehen, die, aus der Druckleitung 2 der Regelpumpe 1 gespeist, jeweils einem Umlaufschieber zugeordnet sind.

Sind die Stromregler 16 alle geschlossen so wird die gesamte Ölmenge, aufgeteilt nach den Schluckvolumen der Ölmotoren 3, den UmlaufSchiebern zugeleitet. Jeder ernhält dann die durch den jeweiligen Teilstrom und die jeweilige Drehzahl bestimmte Ölmenge pro Umdrehung, die wegen der gegenseitigen Abhängigkeit von Teilstrom und Drehzahl immer konstant ist. Dadurch ist die Länge des Kolbenhubes in der Verdrängerpumpe ebenfalls kostant. Eine Veränderung des Förderstromes an der Regelpumpe 1 bewirkt also, unter Beibehaltung der Hublänge, eine.gleichmäßige Veränderung der Frequenz in der- Dosiei$uö]peneiiihäi,t..§w„ · -. , · ι - - Daraus ergibt sich die verhältnisgleiche synchrone Pumpenregelung.

Wird nun mit Hilfe eines Stromreglers 16 eine bestimmte

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Ölmenge einem Umlauf schieber von der Regelpumpe direkt zugeleitet, dann bewirkt diese vom Geaamtstroa abgezweigte Ölmenge zunächst, daß die Drehzahl der Ualaufschieber vermindert wird, was einer verhältnisgleichen Pumpenregelung gegen Minimum gleichkommt, aber gleichzeitig v/ird dadurch die von dem betreffenden Umlaufschieber gesteuerte Dosierpumpeneinheit mit einer vermehrten ölmenge pro Umdrehung versorgt, so daß deren Kolbenhub vergrößert wird, was einer ' Korrektur des Mengenverhältnisses zugunsten der betreffenden Pumpe entspricht.

In Fig. 2 wird di© Funtkion der Dosierpumpeneinheit dargestellt, in Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit Gasdruckspeicher 49 anstelle der Rückholfeder. Die in den Zei&- nungen oberen Kolben 18, 26 sind mit den unteren Kolben 46, 47 durch je eine Kolbenstange 48 verbunden. Bei dem Gasdruckspeicher handelt es sich um einen handelsüblichen wartungsfreien Blasenspeicher mit sehr flache» Federkennlinie,

Durch einen vom Umlauf schieber über die Leitung 9 komniendon Druekinrpuls auf die Itirgläclie 17 wird dor eine Kolben 18 nach oben bewegt und erzeugt im unteren, von dem anderen Kolben gebildeten Zylinderraum 13 einen Unterdruck,

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worauf bei geschlossenen Ventilen 19 und 20 über das geöffnete Ventil 21 und die gemeinsame Saugleitung 22 die zu fördernde Flüssigkeit in den Saug -Bereitstellungsraum 13 angesaugt wird. Im oberen Zylinderraum 14 wird durch eie gleiche Kolbenbewegung ein dem Gegendruck in der Druckleitung 25 entsprechender Drucfc aufgebaut, bei dessen Erreichen die zu fördernde Flüssigkeit über das geöffnete Ventil 24, bei geschlossenen Ventilen 20 und 23, in die Druckleitung austritt.

Die vom Öldruck beaufschlagte Ringfläche 27 des anderen Kolbens 26 dieser Dosierpumpeneinheit ist währenddessen über die Leitung 9 durch den Umlauf schieber in Rücklauf geschaltet, so daß die gespeicherte Kraft der Feder 12 den Kolben 26 nach abwärts bewegt, wodurch das in den Raum 13 des Kolbens 47 angesaugte Flüssigkeitsvolumen von äsr Unterseite des Kolbens 47 über die Verbindungsleitung 28 und das geöffnete Ventil 29 auf die Oberseite des Kolbens 26 transportiert wird. Dabei bleiben die Ventile 19 und 23 wegen der jeweils herrschenden Druckdifferenz geschlossen.

Der Rückstellweg des Kolbens in der in Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellten Richtung ist beendet, bevor Kolben

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seinen Totpunkt erreicht hat. Kolben 18 wird in dem Maße bis zum Stillstand verzögert, wie Kolben 26 in umgekehrter Richtung wieder bis zum Erreichen der maximalen Geschwindigkeit beschleunigt wird. Das hat die bereits erwähnte Summenkonstanz der Kolbengeschwindigkeit in Aufwärtsrichtung zur Folge, wodurch die Strömungsgeschwindigkeiten in der Saugleitung 22 wie in der Druckleitung 25 keine Schwankungen erfahren. Eine Ausführungsform der Doppelkolben-Verdrängerpumpe ist in Fig. 4 dargestellt.

In der Fig. 4 sind die gleichen Bezugszeichen benutzt worden wie in den Figuren 2 und 3·

In Fig. 5 ist im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Umlaufschiebers dargestellt, während die Fig. 6 und 7 Schnitte durch den Schieber der Fig. 5 nach den Linien VI-VI und VII-VII zeigen.

In einem Gehäuse 30 mit zylindrischer Bohrung ist ein Steuerkolben 36 mittels Nadellager 37 mit geringstem Kolbenspiel drehbar gelagert. Am Wellenende 38 wird der Steuerkolben 36 durch einen in dieser Figur nicht gezeigten Ölmotor in gleichförmige Umdrehung versetzt. In der Mitte des Gehäuses ist ein Öleintrittsstutzen 31 angeordnet, der

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in einen den Steuerkolben 36 umschließenden Ringkanal 43 übergeht. Zu den beiden Enden des Steuerkolbens 36 sind in dem Gehäuse Rücklaufbohrungen 34, 35 angeordnet, die in Ringräume übergehen. Zwischen der mittleren Öleintrittsbohrung 31 und den beiden Rücklaufbohrungen 34, 35 sind Öldruckimpulsbohrungen 32, 33 angeordnet, von denen die eine zur Steuerung des einen Kolbens und die andere zur Steuerung des zweiten Kolbens einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dosierpumpeneinheit dienen.

Die in der Fig. 5 links dargestellte Öldruckimpulsbohrung 32 steht mittels eines Öffnungsschlitzes 39 mit dem Außenumfang des Steuerkolbens 36 in Verbindung. Im Bereiche dieses Öffnungsschlitzes 39 weist der Steuerkolben zwei im Durchmesser 50 einander gegenüberliegende Segmentnuten 40, 41 auf. Die Segmentnut 40 steht über eine sich auf dem Umfang des Steuerkolbens 36 erstreckende Längsnut 51 ständig mit dem Ringraum 45 der Rücklaufbohrung 34 in Verbindung, während die Steuersegmentnut über eine sich auf dem Umfang des Steuerkolbens 36 erstreckende Längsnut 42 mit dem Ringraum 43 der Öleintrittsbohrung 31 in Verbindung steht.

Im Bereich der 'Öldruckimpulsbohrung 33» die in der Fig.5 rechts dargestellt ist, ist ebenfalls ein Öffnungsschlitz

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vorgesehen, in dessen Bereiche der Steuerkolben 36 mit zwei Steuersegmentnuten 40 und 41 versehen ist. Die Steuersegmentnuten im Bereiche der Öldruckimpulsbohrung 33 sind jedoch um 180° versetzt gegenüber den Steuernuten 40, 41 der Steuerimpulsbohrung 32.

Die Steuersegmentnut 41, die im Berei ehe der Öldruckimpulsbohrung 33 liegt, steht über eine auf dem Umfang, des Steuerkolbens 36 angeordnete Längsnut 52 mit der Ringnut

43 und damit mit der Öldruckeintrittsbohrung 31 in Verbindung, während die Steuersegmentnut 40, die sich im Bereiche der Öldruckimpulsbohrung 33 befindet, über eine auf dem Umfang des Steuerkolbens 36 angeordnete Längsnut

44 mit dem Ringraua 45 der Rücklaufbohrung 35 verbunden ist.

Die beiden Steuersegmentnuten. 41 haben in der gezeigten Mittelstellung des Steuerkolbens 36 mit Bezug auf den Durchmesser 50 eine größere Umfangserstreckung als die beiden Steuersegmentnuten 40, so daß in der gezeigten Stellung die beiden Steuersegmentnuten 41 ,· die der Öleintrittsbohitng 31 zugeordnet sind, auch mit dieser Öleintrittsbohrung über den Öffnungsschlitz 39 und die Längskanäle 42, 52 in Verbindung stehen. Je nach der Dreh*»

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richtung des Steuerkolbens nimmt bei der einen Steuersegmentnut der Öffnungsspalt ab, während bei der anderen Steuersegmentnut 41 der Öffnungsspalt zunimmt.

Während des gleichförmigen Umlaufs des Steuerkolbens 36 werden die Öffnungsschlitze 39 von den Steuersegmentnuten 40 und 41 abwechselnd überfahren, und zwar derart, daß immer nur ein Steuerkanal den jeweiligen Öffnungsschlitz freigibt. In zwei nicht genau gegenüberliegenden Positionen des Steuerkolbens ist der öffnungsschlitz mit geringer Überdeckung geschlossen.

Wie bereits auseinandergesetzt, hefc jeweils die Steuersegmentnut 41 der beiden in derselben Schnittebene befindlichen Steuerkanäle 40, 41 einen größeren Öffnungswinkel als die andere Steuersegmentnut 40.

Wie bereits ebenfalls auseinandergesetzt und insbesondere in den Figuren 6 und 7 dargestellt, sind die Steuerkanäle bezüglich der Öffnungswinkel um 180° versetzt gegeneinander in den beiden Schnittebenen VI und VII angeordnet. Somit ist ein Öf fnungs schlitz über Steuerkanal 41, Längsnut 42 und Ringkanal 43 mit dem Öleintritt 31 verbunden, während der andere Öffnungsschlitz über Steuerkanal 40, Längsnut 44 bzw. 51 und Ringkanal 45 am Rücklauf 34 bzw. 35 ange-

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schlossen ist. Der Wechsel zwischen ÖleinirLtt und Rücklauf für die PumpenatEchlüsse 32 und 33 erfolgt also im 180°-Drehturnus, mit einer Überschneidung im Öffnungsbereich für Öleintritt wegen des Vergrößerten öffnungswinkels dieses Steuerkanals, d.h.,· in zwei genau um 180° versetzten Stellungen nimmt der Steuerkolben eine Neutrallage ein, in der beide Öffnungsschlitze durch die beiden Steuerkanäle 41 einen gleich breiten Spalt weit geöffnet sind, während beide Steuerkanäle 40 für den Rücklauf versperrt sind. Das Maß der Überschneidung richtet sich nach der Differenz der Öffnungswinkel der beiden Steuerkanäle.

In Fig. 8 ist das Funktionsschema der Steuerungsdynamik für Dosierpumpeneinheit mit Federspeicher und in Fig. 9 ist das gleiche Schema für Dosierpumpeneinheit mit Gasdruckspeicher dargestellt.

Bei der mit Federspeicher ausgerüsteten Dosierpumpeneinheit gemäß Fig. 8 sind die Öffnungsschlitze 39 keilförmig ausgebildet, flo daß nur das im Steuerungseinlaof befindliche spitze Ende des Schlitzes eine Drosselfunktion ausüben kann.

Bei einem entgegen dem Uhrzeiger gerichteten Drehsinn

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ist in der Momentanstellung die Versorgung des rechten Kolbens über den rechten öffnungsschlitz 39 mit Steuerdruck gerade beendet, so daß der Federspeicher den maximalen Wert der Rückstellkraft erreicht hat, womit gleichzeitig der Druck am Schiebereintritt 53 um den auf die Kolbenfläche bezogenen Betrag angewachsen ist. Der linke Öffnungsschlitz 39 ist gerade so weit geöffnet, daß der ganze von der Regelpumpe 1 geförderte Ölstrom mit Hilfe der zwischen beiden Kolben bestehenden Druckdifferenz hindurchströmen kann« Der am linken Öffnungsschlitz bereits zurückgelegte Öffnungsweg von der Spitze bis zur Momentanstellung dient der Beschleunigung bzw. Verzögerung der beiden Kolben durch entsprechende Drosselwirkung, d.h. dem zum rechten Kolben fließenden ölstrom wird die gleiche Menge entzogen, wie zum linken Kolben zunehmend hingeleitet wird.

Bei der mit Gasdruck ausgerüsteten Dosierpumpeneinheit gemäß Fig. 9 sind die Öffnungsschlitze 39 symmetrisch und schmal angeordnet, so daß beide Enden des Schlitzes eine Drosselfunktion ausüben können.

Bei einem entgegen dem Uhrzeiger gerichteten Drehsinn, der bei dieser Anordnung auch anders herum gerichtet sein

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kann, ist in der Momentanstellung der kleinste gemeinsame Öffnungsquerschnitt (A^ + A^ = A_n^_n) erreicht. Dieser Querschnitt ist so bemessen, daß der Druck im Schiebereintritt 53 einen durch die Drosselwirkung festzulegenden Maximalwert erreicht bat. Wegen des gleichen Gegendruckes (p^= p₂) herrscht also ein gleiches Druckgefälle, so daß beide Kolben jetzt mit der gleichen Ölmenge (Qges.) versorgt werden.

Die Drosselwirkung des Querschnitts A^ beginnt bereits kurz bevor der Querschnitt Ap von der Steuersegmentnut und dem Öffnungsschlitz 39 gebildet wird, so daß bei -äutstehen des Querschnitts A„ schon ein genügend großes Druckgefälle vorhanden ist, um einen von 0 bis Q sich vergrößernden Ölstrom nach dem linken Kolben der Dosierpumpeneinheit abzuzweigen, während der Ölstrom nach dem rechten Kolben in dem gleichen Maße von Q bis 0 abnimmt.

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Claims

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Patentansprüche :

( 1.1Dosierpumpenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerräume von zwei fliegend angeordneten Kolben (18-46, 26-47) einer Dosierpumpeneinheit (8) entgegen der Wirkung eines Kraftspeichers (12, 49) durch einen im wesentlichen gleichförmigen Steuerflüssigkeitsstrom (1) mit untereinander gleichen Volumina derart umschichtig beaufschlagbar sind, daß nahe den entgegengesetzten Totpunkten der beiden Kolben ihre Steuerarbeitsräume (11, 27) um etwa den gleichen Teilbetrag ihres Hubes mit der Druckquelle (1) verbunden sind, und daß jeder der beiden Kolben auf zwei Bereitstellungsräume (13, 14) wirkt, von denen der eine (i3)(Saug-Bereitstellungsraum) zum Ansaugen der Betriebsflüssigkeit während des durch die Steuerflüssigkeit bewirkten Druckhubes dieses Kolbens dient, durch welchen Hub die in den Druck-Bereitstellungsraum (14) dieses Kolbens befindliche Betriebsflüssigkeit zur Verbrauchsstelle (25) unter Überwindung des dort herrschenden Gegendruckes gedrückt wird, wobei jeder Kolben während seines durch den Kraftspeicher bewirkten Rücklaufes die während seines Druckhubes angesaugte Betriebsflüssigkeit von seinen Saug-Beriit-stellungsraum (13) in seinen Druck-Bereitstellungsraum (I4)drückt.

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2. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kolben (18-46, 26-47) der Dosierpumpeneinheit als Doppelkolben mit zwei atarr miteinander verbundenen Kolbenscheiben ausgebildet ist, deren nach der einen, z.B.nach außen wdsenden Seite in Saug- (13) und Druck-Bereitstellungsräume (14) tauchen, die je durch Leitungen (28) mit einem Ventil (20, 29) miteinander verbunden sind, das sich nach dem Druck-Bereitstellungsraum (14) zu öffnet, und daß von den beiden anderen, beispielsweise aufeinander zuweisenden Innenseiten die eine Seite in den mit der Steuerflüssigkeit beaufschlagten Steuerraum (27) taucht und die andere Seite unter dem Einfluß des Kraftspeichers (12, 49) steht.
3. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer insbesondere hydrostatischen pulsationsarmen Pumpe (1) geßrderte Steuerflüssigkeit den beiden Steuerräumen der Dosierpumpeneinheit (8) umschichtig mittels eines mengenproportional antreibbaren UmlaufSchiebers (5) zuführbar ist, der für jeden Steuerraum (13, 14) der beiden Kolben (18-46, 26-47) der Dosierpumpeneinheit (8) zwei Steuersegmentnuten (40, 41) aufweist, von denen eine (41) ständig mit der Druckquelle (1) und die andere (40) ständig mit dem Ablauf (152 ⁱⁿ Verbindung steht und von denen die ständig mit der Druck-

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quelle in Verbindung stehende Steuersegmentnut (41) mit Bezug auf die Mittelstellung des Schiebers eine längere Umfangserstreckung als die andere Steuersegmentnut (40) entsprechend der gewünschten Überschneidung der Druckbeaufschlagung der beiden gegenläufig geschalteten Steuerräume (11, 27) der Dosierpumpeneinheit (8) aufweist, und wobei die der beiden Kolben (18-46, 26-47) einer Dosierpumpeneinheit (8) zugeordneten Steuersegmentpaare (40, 41) auf dem Umlaufschieber (5) um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind.
4. Dosierpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer hydrostatischen pulsationsarmen Pumpe (1) geförderte Steuerflüssigkeit zur Beaufschlagung einerseits der beiden Steuerräume der Dosierpumpeneinheit (8) über den zugeordneten Umlaufschieber (5) und andererseits zur Beaufschlagung eines Flüssigkeitsmotors (3) mit konstantem Schluckvolumen dient, der unter. Zwischenschaltung einer starren Kupplung (6) zum Antrieb des ihm zugeordneten UmlaufSchiebers (5) dient.
5. Dosierpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die PunjE (1) zur Förderung der Steuerflüssigkeit stufenlos regelbar ist.

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6. Dosierpurapenanordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Dosierung mehrerer flüssiger Stoffe unabhängig voneinander jedem Stoff eine Dosierpumpeneinheit (8), ein UmIaufschieber (5) und ein Flüssigkeitsmotor (3) zugeordnet sind, und daß die Flüssigkeitsmotor e (3) und UmIaufschieber (5) aller Stoffe starr (6) miteinander verbunden sind.
7. Dosierpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsmotor (3) zwischen dem Druckstutzen der Pumpe (1) zur Förderung der Steuerflüssigkeit und dem Druckstutzen (31) des Γ « laufSchiebers (5) geschaltet ist, und daß der zwischen dem Ablauf des Flüssigkeitsmotors (3) und dem Druckstutzen (31) des UmlaufSchiebers (5) liegende Zweig (7) der Förderleitung außerdem über eine Absperrvorrichtung (10) mit dem Ablauf (15) der Pumpe (1) zur Förderung der Steuerflüssigkeit verbunden ist.
8. Dosierpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckleitung (2) der Pumpe (1) zur Förderung der Steuerflüssigkeit parallel zu dem Flüssigkeitsmotor (3) ein Stromregler (16) geschaltet

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