DE2353220C3 - Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

hydraulische Schaltimpulsleitung (48, 49) mit einer 30 können solche Einrichtungen auch häufig nicht verwen

von zwei Schaltdruckkammern (46, 47) verbunden det werden, weil sie elektrische Stellmotoren aufweisen,

sind, die an den Enden der Zylinderkammern (44,45) die in vielen Anwendungsfällen wegen ihrer relativen

des mit einem gestuften Kolben (43) versehenen Nähe zu dem zu dosierenden Medium besondere

Antriebszylinders (42) ausgebildet sind. Sicherheitsvorkehrungen, beispielsweise Einbunkern

3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch 35 der ganzen Dosiereinrichtung, erforderlich machen,
gekennzeichnet daß die Schaltimpulsleitungen (48, Die Steuerung von Dosiereinrichtungen durch eine 49) jeweils über ein Einwegventil (52, 53) mit der Änderung des Kolbenhubes führt bei kleinen Förder-Anschlußleitung (50, 51) der zugehörigen Zylinder- mengen zu dem Nachteil, daß die Kolbendichtung kammer (44, 45) verbunden sind. wegen des kurzen Kolbenweges keine ausreichende

4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch 40 Schmierung erhält und trockenläuft. Außerdem kann bei

gekennzeichnet, daß der Kolben (43) des Antriebszylinders (42) beidseitig doppelt abgestuft (Abstufungen 43a, 436,J ist.

5. Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten mit einer hydraulisch angetriebenen Membranpumpe, mit einer von der Pumpkammer durch die Membrane getrennten Antriebskammer, bei weichet die Einstellung der Dosiermenge durch eine Steuerung der Zufuhr des hydraulischen Arbeitsmittels erfolgt, vielen Stoffen im Kurzhubbetrieb der Kolbenpumpen ein Ausgasen oder ein Entmischen der im Zylinderraum der Pumpe enthaltenen Flüssigkeit eintreten. Die auftretenden Gastaschen bilden komprimierbare Bereiehe in der Zylinderkammer, die kurze Kolbenschübe aufzufangen vermögen, so daß eine Pumpwirkung ausbleibt. Diese Gefahr besteht bei diesen Pumpen auch, wenn der Kolbenhub in die Größenordnung des Hubes der Schließglieder der Rückschlagventile kommt, über

dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskammer 50 welche die Kolbendosierpumpe in die Zufuhrleitung der

(72, 73) mit einer Hydraulikpumpe (62) mit einem Programmwerk (86) gekoppelt ist, das die Arbeitsfrequenz der Hydraulikpumpe (62) und damit der Membranpumpe (60,61) bestimmt.

6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (62) als Reversierpumpe ausgebildet ist, deren beide Anschlüsse jeweils mit e^;ner Antriebskammer (72, 73) einer Membranpumpe (60, 61) und über ein Einwegventil (78, 79) mit einem Antriebsmittel-Reservoir (80) verbunden sind, und deren Programmwerk (86) die Reversierfrequenz und/oder den Verstellgrad der Hydraulikpumpe (62) in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge steuert.

65 Dosierflüssigkeit fördert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiereinrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile auch bei kleinen Dosiermengen sicher fördert und deren Eintellbarkeit sowohl bei geringem Kostenaufwand als auch unter Vermeidung von elektrischen Teilen im Medienbereich erreichbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Dosiereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Druckquelle eine mit konstanter Drehzahl betriebene Hydraulikpumpe mit verstellbarer Fördermenge dient, die mit einer Einrichtung zur Verstellung: der Fördermenge in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge zusammenwirkt, und daß der Umsteuerschieber mit einer in Abhängigkeit von der Kolbenstellung des Arbeitszylinders beeinflußten hydraulischen Umschaltvorrichtung gekoppelt ist. Die Hydraulikpumpe mit

verstellbarer Fördermenge ergibt eine sehr günstige Steuerungscharakteristik. Durch die Verwendung einer hydraulischen Umschaltvorrichlung werden elektrische Antriebs- und Steuerteile im Bereich des zu d jsierenden Mediums verhindert, so daß ohne zusätzliche Schutzein· richtungen auch hochexplosive Medien mittels der Dosiereinrichtung gefördert werden können.

Bei der Verwendung einer herkömmlichen Kolbenpumpe als Pumpvorrichtung, deren Zylinderkammer über Einwegventile in die Leitung der zu dosierenden Flüssigkeit gelegt ist, wird durch die Merkmale der Erfindung der große Vorteil erzielt, daß immer der volle Kolbenweg mehr oder weniger schnell durchfahren wird, so daß in der Zylinderkammer der Kolbenpumpe der Pumpvorrichtung kein Totraum entsteht, in welchem das zu dosierende Medium ausgasen oder sich entmischen könnte. Auch werden die Schließglieder der Einwegventile dadurch mit Sicherheil abgehoben und clic Ventilsitze freigcspüll, während beim Kurzhubbetrieb herkömmlicher Kolbendosierpumpen die Schließglieder der Einwegventile in ein rasches Wechselspiel gelangen können, bei welchem in der zu dosierenden Flüssigkeit enthaltene Feststoffteilchen auf den Ventilsitzen festgehämmert werden und die Ventilwirkung beeinträchtigen können. 2$

Vorteilhafterweise wird die Umsteuerung des Kolbens der hydraulischen Antriebsvorrichtung: durch eine selbsttätige Unschaltung des zwischen den Antriebszylinder und die Hydraulikpumpe geschalteten Umsteujrschiebers bewirkt. Dabei können an beider Enden des Schieberteiles des Umsteuerschiebers Schaltdruckkammern ausgebildet sein, die jeweils über eine hydraulische Schaltimpulsleitung mit einer von zwei Sichaltdruckkammern verbunden sind, die an den Enden der Zylinderkammern des mit einem gestuften Kolben 3$ versehenen Antriebszylinders ausgebildet sind. Die Schaltleitungen können dabei zweckmäßig jeweils über ein Einwegventil mit der Anschlußleitung der zugehörigen Zylinderkammer verbunden sein. Bei einer solchen Umsteuervorrichtung wird der Vorteil erzieh, daß der Umsteuerschieber nach dem Umschalten in seiner neuen Stellung durch Druckrückwirkung aus dem Antriebszylinder gegen ein selbsttätiges Umschalten durch Strömungskräfte gesichert ist.

Die gestellte Aufgabe kann außerdem mittels einer Dosiereinrichtung gelöst werden, die eine Membranpumpe aufweist, die eine über Einwegventile in die Leitung der zu dosierenden Flüssigkeit gelegte Pumpkammer und eine von der Pumpkammer durch die Membrane getrennte Antriebskammer aufweist, die mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist. Dabei ist die Hydraulikpumpe mit einer Taktgebervorrichtung gekoppelt, welche die Arbeitsfrequenz der Hydraulikpumpe und damit auch die Arbeitsfrequenz der Membranpumpe in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge bestimmt. Zweckmäßig wird als Hydraulikpumpe eine Reversierpumpe verwendet, die abwechselnd im Boxerbetrieb auf zwei Membranpumpen arbeitet, wobei ihre beiden Anschlüsse jeweils mit der Antriebskammer einer Membranpumpe und über ein Einwegventil mit einem Antriebsmittel-Reservoir verbunden sind. Durch die Taktgebervorrichtung wird dabei mindestens die Reversierfrequenz der Hydraulikpumpe oder aber sowohl die Reversierfrequenz als auch der Verstellgrad der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der gcwünschten Dosiermenge gesteuert.

Auch bei der Verwendung von Kolbendosierpumpen in der Pumpvorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß durch eine gemeinsame hydraulische Antriebsvorrichtung zwei Dosierpumpen im Boxerbetrieb gegensinnig betrieben werden können, die sich kräftemäßig gegenseitig abstützen.

Die Hydraulikpumpen mit ihrem elektrischen Antriebsaggregat können in sicherer Entfernung von den Dosierpumpvorrichtungen angeordnet werden, da die hydraulischen Verbindungsleitungen zu einem Antriebszylinder oder zu Membranpumpen bezüglich ihrer Länge einen sehr großen Spielraum lassen. Die Dosiereinrichtungen lassen sich auch wesentlich billiger als herkömmliche, mit Verstelleinrichtungen versehene Dosiereinrichlungen und praktisch vollständig aus handelsüblichen Einzelteilen zusammenstellen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter Dosiereinrichlungen schematisiert dargestellt sind.

Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispicl einer Dosier einrichtung mit einer hydraulisch betriebenen Kolbendosierpumpe,

F i g. 2 eine zweites Ausführungsbeispiel mit einer hydraulisch betriebenen Kolbendosierpumpe.

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung mit zwei Membrandosierpumpen.

Fig. 1 zeigt eine Dosierkolbenpumpe 10, deren Zylinderraum 11 über Rückschlagventile 12 und 13 in die Förderleitung für die zu dosierende Flüssigkeit gelegt ist. Der Kolben 14 der Dosierkolbenpumpe 10 ist über eine Kupplung 15 mit der Kolbenstange 16 des Kolbens 17 eines hydraulischen Antriebszylinders 18 verbunden. Der Kolben 17 des Antriebszylinders 18 ist beidseitig beaufschlagbar und teilt den Zylinderraum in zwei Zylinderkammern 19 und 20. Mit der Kolbenstange 21 kann der Kolben einer /weiten Dosierkolbenpumpe verbunden sein.

Die beiden Zylinderkammern 19 und 20 des Arbeitszylinders 18 sind über Leitungen 22 und 23 und über einen I 'msteuerschieber 24 wechselweise mit einer Förderleitung 25 und einer Rücklaufleitung 26 verbunden. In die Förderleitung 25 wird von einer Hydraulikpumpe 27 über einen verstellbaren Dreiwege-Stromregler 28 Antriebsflüssigkeit gefördert. Die Hydraulikpumpe 27 wird mittels eines Elektromotors 29 kontinuierlich betrieben und liefert eine konstante Fördermenge pro Zeiteinheit. Die Menge des im Dreiwege-Stromregler 28 in die Überlaufleitung 30 und weiter in die Rücklaufleitung 26 abgezweigten Antriebsmittels wird in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge in nicht näher dargestellter Weise geregelt. Die Rücklaufleitung 26 führt in ein Reservoir 31, in welches auch die Saugleitung 32 der Hydraulikpumpe 27 mündet. Zwischen die Druckleitung 33 der Hydraulikpumpe 27 und die Rücklaufleitung 26 ist ein Überdruckventil 34 geschaltet.

Die Umsteuerung des Umsteuerschiebers 24 wird über beispielsweise hydraulische Endschalter 35 und 36 bewirkt, auf welche ein an der Kupplung 15 befestigter Anschlag 37 einwirkt und die über mit gestrichelten Linien eingezeichnete Schaltimpulslcitungen 38 und 39 mil nicht dargestellten Schaltkammcrn an den Schieberenden des Umstcuerschiebcrs 24 verbunden sind.

In Fig. 1 ist die Antriebsvorrichtung in einer Schaltstellung dargestellt, in welcher der Kolben 14 der Dosierkolbenpumpe 10 in Richtung des eingetragenen

Pfeiles 40 bewegt wird und über das Rückschlagventil 12 Dosierflüssigkeit in den Zylinderraum 11 ansaugt. Die Menge an Anlriebsflüssigkeit, die von der Pumpe 27 über den Dreiwege-Slromreglcr 28 in die Förderleitung 25 geliefert wird, hängt von der Stellung des Dreiwege-Stromreglers 28 ab, der in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge pro Zeiteinheit geregelt oder gesteuert ist. Von der über den Umstcuerschiebcr in den Antriebszylinder 18 gelangenden Menge an Antriebsflüssigkeil pro Zeiteinheit hängt die Verstcllgeschwindigkcit des Kolbens 17 und damit die Vcrstellgcschwindigkcil des Kolbens 14 der Kolbendosierpumpc 10 ab. Entsprechend ist bei der Hubbewegung des Kolbens 14 auch die Menge pro Zeiteinheit der über das Rückschlagventil 13 aus dem Zylinderraum U geförderten Menge an Dosierflüssigkeit. Tritt in der Dosicrflüssigkeitsleitung ein unzulässiger Überdruck auf, wirkt dieser Überdruck auch auf den Kolben 14 der Dosierkolbenpumpe 10. Dieser Druck überträgt sich im Verhältnis der wirksamen Kolbenflächcn über den Kolben 17 des Antriebszylinders 18 auf den hydraulischen Antriebsteil der Dosiereinrichtung und führt dadurch schließlich zur Betätigung des Überdruckventils 34 und zu einem Druckabbau im hydraulischen Antricbstcil. Dadurch erfolgt auch ein Druckabbau in der Dosicrflüssigkeitsleitung, die also über das im hydraulischen Antricbskrcis liegende Überdruckventil 34 wirksam gegen Überdruck gesichert ist. Eine umsteuerung der Kolbenbcwcgung 14 aus dem Förderhub in den Saughub erfolgt über den Endschalter 36 erst in einer Endstellung des Kolbens 14 der Dosierkolbenpumpe 10, wenn praktisch alle im Zylinderraum U vorhandene Dosierflüssigkeit über das Rückschlagventil oder Einwegventil 13 in die Dosierlcitung gefördert worden ist.

In Fig.2 sind die der Schaltung nach Fig. I entsprechenden Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel nach I' i g. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbcispicl nach F-" i g. I durch die Einsparung eines Stromrcglcrs und die Verwendung einer Hydraulikpumpc 41 mit verstellbarer Fördermenge, wobei die Fördcrmengenvcrsteliung dieser Pumpe in Abhängigkeit von der gewünschten Dosierflüssigkeitsmcngc pro Zeiteinheit erfolgt. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform ein Antriebszylinder 42 mit einem Stufenkolben 43 mit hydraulischer Endlagendämpfurig vorgesehen, der auch die Umsteuerung des Umsteuerschiebers 24 bewirkt. Der Kolben 43 des Antriebszylinders 42 ist beidseitig jeweils mit einer ersten Abstufung 43a und mit einer zweiten Abstufung 43/) verschen. MU der zweiten Abstufung 43t kann der Kolben 43 in an den Enden beider Zylinderkammern 44 und 45 angeschlossene Schaltdruckkammcrn 46 und 47 eintauchen, von denen aus hydraulische Schaltimpulslcitungcn 48 und 49 zu nicht dargestellten und auf die Enden des Schicbcrteilcs 24t einwirkenden Schaltkammcrn führen. Die Anschlußleitungen 50 und 51 für die beiden Zylinderkammern 44 und 45 münden in den lindbercichcn dieser Zylinderkammern, wo sie von den ersten Abstufungen 43a des Kolbens 43 in ihrer Endlage zur Kolbcnabdämpfung überdeckt werden können. Zwischen den Schallimpulslcilungcn 48 und 49 und den zugeordneten ZylinderschluBleitungen 50 und 51 ist jeweils ein Rückschlagventil 52 bzw. 53 angeordnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Verstellgeschwindigkeil des Kolbens 43 des Anlricbszylinders 42 und damit die Vcrstcllgcschwindigkcit des Kolbens 14 der Dosierkolbenpumpe 10 durch die Fördermengeneinstellung der verstellbaren Hydraulikpumpe 41 bestimmt. Nähert sich der Kolben 43 des Antriebszylinders 42 einer Endlage, taucht eine seiner

ίο zweiten Abstufungen 43b in die Schaltdruckkammer 46 oder 47 ein und erzeugt dort einen Schaltdruck, der über die Schaltimpulsleitung 48 oder 49 auf das Schicbertcil 241 einwirkt und damit ein Umschalten des Umsteuerventils 24 bewirkt. Bei der nachfolgenden Bewegung des Kolbens 43 in der anderen Richtung, bleibt der Schieber 241 über eines der Rückschlagventile 52 oder 53 unter Druck, so daß der Umsteuerschieber 24 immer in seiner augenblicklichen Schaltstcllung gesichert ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind zwei Dosiermembranpumpen 60 und 61 vorgesehen, die beide von einer Revcrsicrpumpe 62 im Boxerbetrieb wechselseitig angetrieben werden, die ihrerseits mittels eines Elektromagneten 63 angetrieben wird. Beide Dosiermenibranpumpen 60 und 61 weisen jeweils eine Pumpkammer 64 bzw. 65 auf, die über Einwegventile 66 und 67 bzw. 68 und 69 jeweils in eine Leitung für die Dosierflüssigkeit gelegt sind.

Die Pumpkammern 64 und 65 sind durch die Membran 70 und 71 der l^osicrmcmbranpumpen von einer Antriebskammer 72 bzw. 73 getrennt, die über Verbindungslcitungen 74 und 75 jeweils mit einem der beiden Anschlüsse der Revcrsicrpumpe 62 verbunden sind. Von den beiden Vcrbindungsleitungcn 74 und 75 führt jeweils eine Nach-Saugleilung 76 oder 77 (zur Deckung der Leckagemenge) über ein Rückschlagventil 78 oder 79 in ein Flüssigkeitsreservoir 80. Die Antriebskammern 72 und 73 der beiden Dosiermembranpumpcn GO und 61 sind außerdem über Leitungen 81 und 82 und über ein Wechsclventil 83 mit einem gemeinsamen Überdruckventil 84 verbunden.

Die Revcrsicrpumpe 62 ist mit einer Pumpenverstellvemchtung 85 gekoppelt, die über ein Programmwerk 86 in Abhängigkeit von der gewünschten Dosierflüssigkcitsmenge pro Zeiteinheit gesteuert ist. Das Pro· grammwerk 8h kann beispielsweise als Nockenschall werk aufgebaut sein. Mit ihm wird die Frequenz dei Umsteuerung der Pumpe 62 und damit auch die Arbcitsfrcquen/ der beiden Dosiermembranpumpen 6C und 61 gesteuert. Außerdem kann über diese¹ Programmwerk auch die Vcrstcllsiärkc und damit du Fördermenge der Reservierpumpe 62 in Abhängigkei von der gewünschten Fördermenge gesteuert sein Dadurch läßt sich auch die Auslcnkstürke der Mcmbrar 7t und damit das Hubvolumen der Dosiermembran pumpen verändern.

Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 wirket sich unerwünschte Überdrücke in der Dosierflüssig kcitslcitung über die Membranen 70 und 71 auf dci Antriebsteil der Dosiereinrichtung aus und bringen da

to Überdruckventil 84 /um Ansprechen; auch hier win also eine Überdrucksicherung im Antricbstcil de Dosiereinrichtung erreicht.

Hierzu 3 Walt Zeichnungen

Claims (2)

C5 > Palentansprüche:

1. Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten, mit mindestens einer Pumpvorrichtung, die mit einer hydraulischen Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, bei welcher die Einstellung der Dosiermenge durch eine «Steuerung der Zufuhr des hydraulischen Antriebsmittels erfolgt und die Pumpvorrichtung die Form einer Kolbenpumpe hat, deren Kolben mit dem beidseitig beaufschlagbaren Kolben eines die hydraulische Antriebsvorrichtung bildenden Arbeitszylinders verbunden ist, dessen beide Zylinderkammern wechselweise über einen Umsteuerschieber Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung füi Flüssigkeiten, mit mindestens einer Pumpvorrichtung die mit einer hydraulischen Antriebsvorrichtung gekoppelt ist. bei welcher die Einstellung der Dosiermenge

durch eine Steuerung der Zufuhr des hydraulischer Antriebsmittels erfolgt und die Pumpvorrichtung die Form einer Kolbenpumpe hai, deren Kolben mit deir beidseitig beaufschlagbaren Kolben eines die hydraull· sehe Antriebsvorrichtung bildenden Arbeiiszylinders

ίο verbunden ist. dessen beide Zylinderkammern wechselweise über einen Umsteuerschieber mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar sind. Solche Dosierein richtungen werden vor allem in der chemischer Industrie zur gesteuerten Zuführung von Katalysator-

mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar 15 Flüssigkeiten oder Puffer-Flüssigkeiten verwendet.

sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckquelle eine mit konstanter Drehzahl betriebene Hydraulikpumpe (41) mit verstellbarer Fördermenge dient, die mit einer Einrichtung zur Verstellung der Fördermenge in Abhängigkeit von der gewünschten Dosiermenge zusammenwirkt, und daß der Umsteuerschieber (24) mit einer in Abhängigkeit von der Kolbenstellung des Arbeitszylinders (42) beeinflußten hydraulischen Umschaltvorrichtung (35-37) gekoppelt ist.

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Schieberteiles (241) des Umsteuerschiebers (24) Schaltdruckkammern ausgebildet sind, die jeweils über eine Dosiereinrichtungen mit den eingangs genannter Merkmalen sind durch die DT-PS 9 19 373 und DT-PS 6 27 016 bekannt. Bei diesen Einrichtungen wird zur Dosiermengenregelung oder -steuerung eine Änderung

μ des Kolbenhubes der Pumpvorrichtung vorgenommen Dies ist auch bei Dosiereinrichtungen der Fall, bei welchen der Kolben einer Dosierpumpe über einen Kurbeltrieb betätigt wird und zur Verstellung des Kolbenhubes der Angriffspunkt einer Pleuelstange an einer Kurvenscheibe verschoben wird oder die Hebelverhältnisse in einem Verbindungsgestänge /wischen der Kurbelscheibe und dem Kolben verändert werden Abgesehen von dem häufig komplizierten mechanischen Aufbau, den solche Verstellvorrichtungen haben.