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Dosier- und Einspritzpumpe
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Die vorlisgende Erfindung betrifft eine Dosier- und Einspritzpumpe
zum gesteuerten Zumischen wenigstens einer Dosierflüssigkeit zu einer Nutzflüssigkeit,
gebildet aus einer Hauptpumpe mit mindestens eine in einem Hauptförderraum oszillierenden
Hauptkolben, der eine Nutzflüssigkeit aus einer Ansaugleitung fördert und unter
Druck in eine Ausstoßleitung spritzt, einer Schiebersteuerung, mit der der Druck
im Hauptförderraum gesteuert ist und mindestens einem vom
Hauptkolben
angetriebenen Dosierkolben, der in einem Dosierförderraum oszilliert und eine Dosierflü,sigkeit
aus einer zweiten Ansaugleitung fördert und in die Ausstoßleitung des Hauptförderraumes
einspritzt.
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Die vorliegende Erfindung ist für alle Anurendungsgebiete geeignet,
bei denen es gilt, zu einer - unter hohem Druck geförderten - Nutzflüssigkeit, z.B.
Wasser, eine andere Flüssigkeit zuzumischen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondsre
für Hochdruck-Waschanlagen geeignet, bei denen es gilt, Wasser unter einem hohen
Druck einer Sprühlanze zuzuführen, aus der das Wasser verspritzt wird, wobei diesem
unter Hochdruck stehendem Wasser (Nutzflüssigkeit) ein bestimmtes Konservierungsmittel
oder ein bestimmtes Wachs in flüssiger Form zugesetzt werden soll.
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Es sind bereits Dosier- und Einspritzpumpen bekannt, bei denen der
Hauptkolben über eine Verbindungsstange (oder Gestänge) mit einem parallel sich
bewegenden Dosierkolben verbunden ist. Mit der mechanischen Verbindung zwischen
dem Hauptkolben, der die Nutzflüssigkeit im Hauptförderraum fördert und dem Dosierkolben,
der eine Dosierflüssigkeit in einem - getrennt vom Hauptförderraum angeordneten
- Dosierförderraum fördert, ist eine Zwangssteuerung der Hubbewegung des Dosierkolbens
in Abhängigkeit vom Hub des Hauptkolbens gewährleistet. mit dieser bekannten Anordnung
kann über die
Drehzahl oder über die Anzahl der Hubbewegungen des
Hauptkolbens einfach die menge der geförderten Dosierflüssigkeit gesteuert werden.
Der Dosierkolben trennt dabei den Dosierförderraum von dem Hauptförderraum und gewährleistet
so, daß im Falle einer aggressiven Dosierflüssigkeit diese nicht in den Hauptförderraum
eindringen kann.
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Eine solche bekannte Dosier- und Einspritzpumpe besteht damit im allgemeinen
aus einer Dosierpumpe (Pumpengehäuse mit darin oszillierendem Dosierkolben) und
einer Hauptpumpe (Förderraum mit darin oszillierendem Hauptkolben), wobei gemäß
der obenstehenden Beschreibung der Hauptkolben über ein Gestänge mit dem Dosierkolben
verbunden ist.
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Zur mengensteuerung der geförderten Dosierflüssigkeit ist bei bekannten
Anordnuegen in der Ansaugleitung der Dosierpumpe ein Ventil eingebau--, das zur
Unterbrechung des geförderten Stromes der Dosierflüssigkeit dient, kurz bevor die
gesamte Dosier- und Einspritzpmpe abgeschaltet wird.
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Die Abschaltung und Unterbrechung in der Ansaugleitung der Dosierpumpe
wird beispielsweise bei Waschanlagen durchgeführt, um zu gewährleisten, daß die
Hauptpumpe (die Wasser fördert) die Ausstoßkanäle und die Sprühlanze noch durchspülen
kann, um damit Reste von Dosierflüssigkeit aus diesen Leitungen zu entfernen.
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Wird bei einer solchen bekannten Dosier- und Einspritzpumpe das Ventil
in der Ansaugleitung der Dosierpumpe geschlossen, so fördert die Dosierpumpe keine
Dosierflüssigkeit mehr.
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Durch die Zwangssteuerung (mechanische Verbindung zwischen dem Hauptkolben
und dem Dosierkolben) läuft der Dosierkolben weiter, saugt aber aufgrund der Sperrwirkung
eines im Ansaugkanal liegenden Ansaugventiles nur noch ein Vakuum an. Dieses Vakuum
kann zur Beschädigung der Dichtmanschetten in der Dosierpumpe sowie zur Beschädigung
des Ansaugventils in der Ansaugleitung führen. Des weiteren kann die Dichtmanschette
des Dosierkolbens, die den Dosierförderraum von dem Hauptförderraum trennt, aufgrund
des trocken laufenden Dosierkolbens beschädigt werden. Schließlich bleiben Reste
von Dosierflüssigkeit im Dosierförderraum und in den zugeordneten Ausstoßleitungen
übrig, so daß bei einem längeren Stillstand der gesamten Dosier- und Einspritzpumpe
bei einem aggressiven medium als Dosierflüssigkeit Beschädigungen im Bereich des
Dosierförderraums und der daran anschließenden Leitungen und Dichtungen zu befürchten
sind.
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Zuletzt wird die Pumpenleistung bzw. die geförderte menge oder der
erzeugte Druck dadurch vermindert, daß der Dosierkolben ein immer größeres Vakuum
aufbaut und damit der Hauptkolben gegen einen immer größer werdenden Widerstand
arbeitet. Die menge oder der erzeugte Druck von im Hauptförderraum gepumpter Nutzflüssigkeit
wird dadurch vermindert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dosier- und Einspritzpumpe
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei längeren Stillstandszeiten
der Dosier- und Einspritzpumpe keine Beschädigungen im Bereich des Dosierförderraumes
und der daran anschließenden Leitungen bei einer aggressiven Dosierflüssigkeit zu
befürchten sind.
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Zusätzlich hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, zu vermeiden,
daß bei einem geschlossenen Ventil in der Ansaugleitung der Dosierpumpe das sich
aufbauende Vakuum zu einer Beschädigung des Ansaugventils und der Dichtmanschette
des Dosierkolbens führt. Schließlich soll die erfindungsgemäße Dosier- und Einspritzpumpe
auch so ausgebildet werden, daß die Pumpenleistung im Hauptförderraum nicht wesentlich
vermindert wird, wenn das Ansaugventil in der Ansaugleitung der Dosierpumpe geschlossen
wird.
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Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Dosier-
und Einspritzpumpe der eingangs genannten Art gelöst, die insbesondere dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Hauptkolben den Dosierkolben hydraulisch antreibt und die Hydraulikflüssigkeit
die Nutzflüssigkeit ist und daß der Dosierkolben den Hauptförderraum vom Dosierförderraum
trennt.
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Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung gegenüber vorbekannten
Anordnungen ist, daß der Dosierkolben von dem Hauptkolben hydraulisch angetrieben
ist. Es entfällt gemäß
der vorliegenden Erfindung die mechanische
Verbindung zwischen dem Hauptkolben und dem Dosierkolben. Weiterhin wesentlich ist,
daß die druckübertragende (hydraulische) Flüssigkeit gleichzeitig die Nutzflüssigkeit
ist. Wesentlich ist auch noch, daß der Hauptförderraum und der Dosierförderraum
durch den Dosierkolben getrennt sind; der Dosierkolben wird mit seiner einen Stirnseite
vom Druck im Hauptförderraum beaufschlagt und taucht mit seiner anderen Stirnseite
in den Dosierförderraum ein und fördert dort die Dosierflüssigkeit. In einer weiteren,
erfindungswesentlichen Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt,
daß der Dosierkolben mit geringem Spiel den Hauptförderraum vom Dosierförderraum
trennt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also beabsichtigt, daß geringe mengen
von Nutzflüssigkeit aus dem Hauptförderraum an dem mit Spiel gelagerten Kolben vorbei
in den Dosierförderraum dringt. Mit diesem merkmal wird bei - in der Ansaugleitung
der Dosierpumpe -abgeschalteten Absperrventil ein Spüleffekt der Nutzflüssigkeit
im Dosierförderraum erzeugt. Bei gesperrtem Absperrventil kann der Dosierkolben
nun kein Vakuum mehr im Dosierförderraum aufbauen; der Dosierkolben saugt dann vielmehr
geringe mengen von Nutzflüssigkeit aus dem Hauptförderraum an, wobei dann diese
Nutzflüssigkeit in den Dosierförderraum eintritt und die dort befindlichen Reste
von Dosierflüssigkeit verdünnt und in die Ausstoßleitung der Dosierpumpe befördert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also
wesentlich, daß zwischen
dem Dosierförderraum und dem Hauptförderraum, die durch den Dosierkolben getrennt
sind, geringe Leckverluste auftreten.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen in mehreren
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung
weitere wesentliche merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 Längsschnitt durch eine Dosier- und Einspritzpumpe
gemäß der vorliegenden Erfindung (schematische Darstellung) Fig. 2 Anwendungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Vierfach-Hauptkolbenpumpe in Kombination
mit einer Dosierpumpe zusammen mit den zugeordneten Leitungen gezeigt ist.
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Fig. 3 zweites Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe (schematische
Darstellung im Längsschnitt).
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In Fig. 1 ist die Kopplung einer Hauptpumpe 1 mit einer Dosierpumpe
2 gezeigt. Die Hauptpumpe 1 steht dabei aus einem Pumpengehäuse 4 mit einem in Pfeilrichtung
16 und in
Gegenrichtung dazu oszillierenden Hauptkolben. Der Hauptkolben
führt dabei eine Kompression bzw. eine Expansion von Nutzflüssigkeit A in einem
Hauptförderraum 6 aus. Die Nutzflüssigkeit A wird in Pfeilrichtung 34 mit einer
Ansaugleitung 7 zugeführt, die mit einem Ansaugventil 8 gegen den Hauptförderraum
6 abgeschlossen ist. Über eine später noch näher zu erläuternde Schiebersteuerung
11 wird die Nutzflüssigkeit A aus dem Hauptförderraum 6 bei einem bestimmten Druck
durch einen Zuführkanal 10 über ein Druckventil 9 in die Ausstoßleitung 21 eingespritzt
und verläßt diese in Pfeilrichtung zl.
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Ein Dosierkolben 13 ragt mit einer Stirnseite in den Hauptförderraum
6 und ist in einer Bohrung 20 verschieblich gelagert, wobei diese Bohrung den Hauptförderraum
6 von dem Dosierförderraum 17 trennt. Die Dosierpumpe 2 ist gebildet aus einem Pumpengehäuse
3 und dem Dosierkolben 13, sowie einer Rückstellfeder 15. Bewegt sich der Dosierkolben
13 in Pfeilrichtung 26 nach vorne, so wird die im Dosierförderraum 17 befindliche
Dosierflüssigkeit komprimiert und tritt durch das Druckventil 29 in die Ausstoßleitung
22 ein und verläßt diese in Pfeilrichtung 32. Der Dosierkolben 13 wird durch eine
Rückstellfeder 15 in die in Fig. 1 gezeichnete Lage in Gsgenrichtung zur Pfeilrichtung
26 gebracht, wobei damit der sich einstellende Unterdruck zum Ansaugen der Dosierflüssigkeit
aus der Ansaugleitung 27 führt, die durch
ein Ansauguentil 28 abgeschlossen
ist.
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Die Dosierflüssigkeit tritt also in Pfeilrichtung 24 in die Ansaugleitung
27 der Dosierpumpe 2 ein. In der Ansaugleitung 27 ist ein Absperrventil 25 angeordnet.
Das Absperrventil 25 soll verhindern, daß kurz vor dem Stillsetzen der gesamten
Dosier- und Einspritzpumpe noch Dosierflüssigkeit in die Ausstoßleitung 22 befördert
wird und damit bei stillgesetzter Pumpe im Dosierförderraum und den daran angeschlossenen
Leitungen und Dichtungen verbleibt.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Dosier- und
Einspritzpumpe näher erläutert werden. Führt der Hauptkolben 5 der Hauptpumpe 1
eine in Pfeilrichtung 16 weisende Bewegung aus, so wird die im Hauptförderraum 6
befindliche Nutzflüssigkeit komprimiert. Durch diese Kompression wird ein koaxial
mit dem Dosierkolben 13 verbundener zylindrischer Schieber 12 in Pfeilrichtung 26
bewegt. Hat der Schieber 12 den Hub 23 in Pfeilrichtung 26 zurückgelegt, so gibt
die Stirnfläche 30 des Schiebers 12 die mündung eines Zuführkanals 10 frei, der
mit seinem anderen Ende in die Ausstoßleitung 21 mündet. Die Nutzflüssigkeit wird
in diesem Augenblick aus dem Hauptförderraum 6 durch den Zuführkanal 10 in die Zusstoßleitung
21 unter hohem Druck eingespritzt und verläßt die Ausstoßleitung 21 in Richtung
31.
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mit der Bewegung des Schiebers 12 in Pfeilrichtung 26 um den
Hub
23 wurde gleichzeitig der Dosierkolben 13 in gleicher Richtung bewegt. Die im Dosierförderraum
17 befindliche Dosierflüssigkeit wird mit der Bewegung des Dosierkolbens 13 durch
das Druckventil 29 hindurch in die Ausstoßleitung 22 gespritzt und verläßt die Ausstoßleitung
22 in Pfeilrichtung 32.
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Nachdem die Stirnfläche 30 des Schiebers 12 die Mündung des Zuführkanals
10 freigegeben hat, sinkt der Druck im Hauptförderraum 6 schlagartig. Gleichzeitig
oder kurz darauf bewegt sich dann der Hauptkolben 5 in Gegenrichtung zur eingezeichneten
Pfeilrichtung 16 zurück. Damit wird aus der Ansaugleitung 7 in Pfeilrichtung 34
über das Ansaugventil 8 Nutzflüssigkeit in den Hauptförderraum 6 angesaugt.
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mit dem schlagartigen Druckabfall im Hauptförderraum 6 bewegt sich
der Dosierkolben 13 und der Schieber 12 in Gegen richtung zur eingszeichnetsn Pfeilrichtung
26 aufgrund der Kraft einer Rückstellfeder 15, die sich einerseits an einem Flansch
14 des Dosierkolbens 13 abstützt und andererseits an der Stirnfläche des Dosierfärderraumes
17 im Pumpengehäuse 3 der Dosierpumpe 2 anliegt. mit dem Zurückbewegen des Dosierkolbens
13 in Gegenrichtung zur Pfeilrichtung 26 wird aus der Ansaugleitung 27 über das
Ansaugventil 28 Dosierflüssigkeit in den Hauptförderraum 17 eingesaugt.
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mit den beiden beschriebenen Zeitabläufen ist ein Arbeitszyklus der
erfindungsgemäßen- Dosier- und Einspritzpumpe beendet. Nachdem nur während eines
solchen Arbeitstaktes relativ geringe Druckunterschiede zwischen dem Dosierförderraum
17 und dem Hauptförderraum 6 bestehen, dringt nur eine unwesentlich geringe menge
von Nutzflüssigkeit aus dem Hauptförderraum 6 über die Bohrung 20 am Schieber 12
vorbei und den Flansch -14 in den Dosierförderraum. Diese Leckverluste sind so gering,
daß sir die gsförderte Dosierflüssigkeit nicht wesentlich verdünnten. Durch die
hydraulische Kopplung des Dosierkolbens 13 mit dem Hauptkolben 5 wird erreicht,
daß der Druck im Dosierförderraum 17 immer etwas höher als der Druck im Hauptförderraum
6 ist. Diese Druckverhältnisse gewährleisten, daß die in der Ausstoßleitung 22 der
Dosierpumpe 2 austretende Dosierflüssigkeit der in der Ausstoßleitung 21 der Hauptpumpe
1 befindlichen Nutzflüssigkeit zugemischt werden kann. Zusätzlich haben Hauptkolben
5 und Dosierkolben 13 stets die gleiche Hubzahl pro Zeiteinheit, Damit läßt sich
über die Steuerung der Hubzahl des Hauptkolbens eins einfache Mengenregelung der
Fördermenge in der Dosierpumpe 2 -srreichen.
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Die hydraulische Kopplung zwischen dem Hauptkolben 5 und dem Dosierkolben
13 hat- aber noch weitere wesentliche Uorteile. Wird nämlich das Ansaugventil 25
in der Ansaugleitung 27 der Dosierpumpe 2 abgesperrt, so wird mit dem nächsten
Saughub
des Dosierkolbens 13 zunächst der im Dosier-förderraum 17 herrschende Überdruck
abgebaut. Beim darauffolgenden Druckhub in Pfeilrichtung 26 des Dosierkolbens 13
wird die im Dosierförderraum 17 noch befindliche Dosierflüsslgkeit in die Ausstoßleitung
22 verdrängt. Der sich mit dem nächsten Saughub wiederum vermindernde Überdruck
führt schließlich dazu, daß der Dosierkolben 13 in Pfeilrichtung 26 sich mit seiner
Stirnfläche an den Anschlag 18 bewegt und dort stehenbleibt. Der damit im Dosierförderraum
17 hsrrschende Unterdruck befördert den Dosierkolben 13 gegen den Anschlag 18 an
der Stirnseite des Pumpengehäuses 3 der Dosierpumpe 2.
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Der Dosierkolben 13 wird in dieser Stellung verharrsn, solange der
im Dosisrförderraum 17 herrschende Unterdruck (Saugkraft auf den Dosierkolben 13)
größer ist als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15. mit dem Verharren des Dosierkolbens
13 am stirnseitigen Anschlag 18 im Pumpengehäuse 3 des Dosierkolbens 2 gibt gleichzeitig
die Stirnfläche 30 des Schiebers 12 die mündung des Zuführkanals 10 frei. Der Hauptkolben
5 kann nun die Nutzflüssigkeit A ohne wesentliche Strömungswiderstände aus der Ansaugleitung
7 über den Hauptförderraum 6 in den Zuführkanal 10 undldamit in die Ausstoßleitung
21 befördern. mit dem Schließen des Absperrventils 25 wird also gleichzeitig der
Schieber 12 der Schiebsrsteuarung 11 freigelegt, so daß die geförderte menge bzw.
der erzeugte Druck der Nutzflüssigkeit nicht vermindert wird. Dies ist ein wesentlicher
Vorteil gegenüber vorbekannten Anordnungen.
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Aufgrund der hydraulischen Kopplung zwischen dem Hauptkolben 5 und
dem Dosierkolben 13 ist gleichzeitig eine Uberlastsicherung geschaffen, die verhindert,
daß der Dosierkolben 13 trocken läuft und aufgrund von Reibungsverlusten unzulässig
hohe Wärme erzeugt oder Dichtungen verschleißt. Bei geschlossenem Absperrventil
25 bleibt der Dosierkolben 13 stehen, gleichzeitig öffnet der Schieber 12 den Zuführkanal
10.
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Ein weiteres wesentliches merkmal der vorliegenden Erfindung ist,
daß der Dosierkolben 13 mit dem Schieber 12 in der Bohrung 20 mit einem geringen
Spiel gelagert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können sogar teure und aufwendig
anzubringende und auszuwechselnde Dichtmanschetten zur Abtrennung des Dosierförderraumes
17 vom Hauptförderraum 6 entfallen. mit diesem merkmal ist eine wesentliche Verbilligung
der Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Dosierpumpe erreicht, da die leicht
verschleißenden und aufwendig auszuwechselnden Dichtmanschetten zwischen dem Dosierförderraum
17 und dem Hauptförderraum 6 entfallen können. Gemäß dervorliegendsn Erfindung sind
bei geschlossenem Absperrventil 25 Leckverluste zwischen dem Hauptförderraum 6 und
dem Dosierförderraum 17 erwünscht. Voraussetzung dabei ist, daß die druckübertragende,
hydraulische Flüssigkeit gleichzeitig die Nutzflüssigkeit A ist.
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Verharrt nämlich der Dosierkolben 13 an dem stirnseitigen
Anschlag
18 im Pumpengehäuse 3 bei geschlossenem Absperrventil 25, so saugt der im Dosierförderraum
17 herrschende Unterdruck über die Bohrung 20 und der Stirnfläche 19 Nutzflüssigkeit
A aus dem Hauptförderraum 6 an. Die Nutzflüssigksit A wird durch die Bohrung 20
und der Stirnfläche 19 in den Dosierförderraum 17 eintreten und die dort befindlichen
Reste von aggressiver Dosierflüssigkeit verdünnen. Das Ansaugen von Nutzflüssigkeit
aus dem Hauptförderraum 6 geschieht solange, bis die Rückstellkraft der Rü.ckllfeder
15 größer ist als die Saugkraft auf den Dosierkolben 13 aufgrund des Unterdrucks
im Dosierförderraum 17. Der Dosierkolben 13 wird sich dadurch wieder in Gegenrichtung
zur Pfeilrichtung 26 nach rechts (in Fig. 1) bewegen, wobei gleichzeitig damit wiederum
der Schieber 12 die mündung. des Zuführkanals 10 verschließt und der nächste oder
einer der folgenden Druckhübe des Hauptkolbens 5 wiederum den Schieber 12 und den
Dosierkolben 13 in Pfeilrichtung 26 nach links bewegt, wobei mit mehreren Saug-
und Druckhüben des Dosierkolbens 13 bei abgeschlossenem Absperrventil 25 wiederum
Nutzflüssigkeit aus dem Hauptförderraum 6 über die Bohrung 20 und die Stirnfläche
19 in den Dosierförderraum 17 eingeleitet wird. Die im Dosierförderraum 17 befindliche,
aggressive Dosierflüssigkeit wird damit noch weiterhin verdünnt.
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Aufgrund dieses Effektes wird der wesentliche Vorteil erzielt, daß
bei geschlossenem Absperrventil - aufgrund der hydraulischen Kopplung zwischen dem
Hauptkolben 5 und dem
Dosierkolben 13 - eine ÜberLastsicherung
geschaffen ist, die ein Trockenlaufen und einen übermäßigen Verschleiß des Dosierkolbens
13 und der damit verbundenen Dichtungen vermsidet. Der Dosierkolben 13 läuft dann
nicht mehr synchron mit den Bewegungen des Hauptkolbens mit, sondern bleibt zeitweise
stehen, wobei gleichzeitig Nutzflüssigkeit aus dem Hauptförderraum 6 in den Dosierförderraum
17 eindringt. mit diesem letztgenannten merkmal wird der wesentliche Vorteil erreicht,
daß der Dosierförderraum 17 bei abgesperrtem Absperrventil 25 gespült wird, wobei
dann eine Zerstörung der Dichtungen und ein Zusetzen der Ventile durch eine aggressive
Dosierflüssigkeit vermieden wird.
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Ein wesentliches merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der Dosierkolben
13 koaxial mit einem zylindrischen Schieber 12 verbunden ist und der Schieber 12
die Lagerung und Führung des Dosierkolbens 13 bildet. mit diesem merkmal ist eine
besonders einfache und billige Führung des Dosierkolbens 13 im Pumpengehäuse 4 der
Hauptpumpe 1 gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist
gemäß der Darstellung der Fig. 1 der Dosierkolben 13 einen Flansch 14 auf, der stirnasitig
an dar Bohrung 20 zwischen dem Dosierförderraum 17 und dem Hauptförderraum 6 anliegt.
mit diesem merkmal ist das übermäßige Eindringen von Leckwasser (Nutzflüssigkeit)
über die Bohrung
20 und die Stirnseite 19 verhindert. Gleichzeitig
dient der Flansch zur Abstützung einer Rückstellfeder 15, die mit ihrer anderen
Stirnseite an der Stirnseite des Pumpengehäuses 3 der Dosierpumpe 2 anliegt.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal ist, daß der Anschlag 18 im Pumpengehäuse
3 der Dosierpumpe 2 verstellbar ist. Die Verstsllung könnte beispielsweise dadurch
erfolgen, daß am Anschlag 18 eine Gewindeschrauba angreift, die in einer zugeordneten
Bohrung im PUmpengehäuse 3 sitzt. Durch die Verstellung des Anschlagss 18 kann der
Hub des Dosierkolbens 13 eingestellt werden. Damit ist eine zusätzliche Steuerung
der Menge der geförderten Dosierflüssigkeit möglich.
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mit der hydraulischen Kopplung des Hauptkolbens 5 der Hauptpumpe 1
mit dem Dosierkolben 13 der Dosierpumpe 2 ist der weitere wesentliche Vorteil verbunden,
daß die Dosierpumpe 2 an einer beliebigen Stelle am Pumpengehäuse 4 der Hauptpumpe
1 angebaut werden kann. Es ist dadurch auch beispielsweise möglich, mehrere parallel
geschaltete Dosierpumpen hydraulisch mit dem Förderraum 6 einer einzigen Hauptpumpe
1 zu verbinden. Die zugeordneten Dosierkolben der Dosierpumpen könnten dann unabhängig
voneinander verschiedene Dosierflüssigkeiten fördern.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist dargestellt, daß
ein
zylindrischer Schieber 12 koaxial mit dem Dosierkolben 13 verbunden ist. Der Schieber
12 wird also hydraulisch über den Druck der Nutzflüssigkeit A im Hauptförderraum
6 bewegt.
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Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor,
daß der Schieber 12 mit seiner Schiebersteuerung 11 direkt (mechanisch) mit dem
Hauptkolben 5 verbunden ist.
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Die Schiebersteuerung 11 kann auch durch andere Konstruktionsmerkmale
als durch einen zylindrischen Schieber 12 gelöst werden. Beispielsweise können hier
auch Kugelventila oder ähnlich wirkende Drucksteuerungen im Hauptförderraum 6 angeordnet
sein. Wesentlich dabei ist nur, daß der Druck im Hauptförderraum 6 so geregelt ist,
daß beim höchsten Druck im Hauptförderraum 6 (maximum des Hubes des Hauptkolbens
5) die mündung eines Zuführkanals 10 freigegeben werden kann, so daß die Nutzflüssigkeit
A aus dem Hauptförderraum 6 mit großem Druck in die Ausstoßleitung 21 eingespritzt
wird.
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Für eine solche Drucksteuerung sind sämtliche, bisher bekannt gewordenen
Drucksteuerungen anwendbar.
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Die hydraulische Kopplung zwischen dem Dosierkolben 13 und dem Hauptkolben
5 gewährleistet auch weiterhin, daß der Dosierkolben 13 eine beliebige Lage im Vergleich
zum Hauptkolben 5 einnehmen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1
ist der Dosierkolben 13 koaxial zu dem Hauptkolben 5 angeordnet. Eine andere Ausführungsform
könnte eine nicht koaxiale Anordnung oder eine Anordnung der Längsachse des
Dosierkolbens
13 um 90 ° gedreht zur Längsachse des Hauptkolbens 5 vorsehen. Ein solches Ausführungsbeispiel
wird in Zusammenhang mit der Fig. 3 noch näher beschrieben.
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Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit
einer Dosier- und Einspritzpumpe für eine Waschanlage. Die Nutzflüssigkeit A ist
hier Wasser. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 ist eine Hauptpumpe
aus vier parallel geschalteten Hauptpumpen 1, 1', 1", 1"' gebildet. Die Hauptpumpen
1, 1', 1", 1"' werden von einem gemeinsamen Antriebskolben 36 angetrieben. Die Hauptpumpen
1, 1', 1", 1' saugen aus einer Zuführleitung 27 Nutzflüssigkeit A (Wasser) an und
spritzen die Nutzflüssigkeit unter hohem Druck (50 atü bis 150 atü) in die gemeinsame
Ausstoßleitung 21. Die unter hohem Druck p stehende Nutzflüssigkeit A strömt in
der Ausstoßleitung 21 in Pfeilrichtung 31 einer Sprühlanze 37 zu. Das unter dem
Druck P aus der Sprühlanze 37 austretende Wasser dient zum Reinigen von Gegenständen.
Als Ausführungsbeispiel ist an der Hauptpumpe 1 eine Dosierpumpe 2 angeschlossen.
Die Kopplung kann gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erfolgen, skann aber
auch über Verbindungsleitungen gemäß der oben stehenden Beschreibung erfolgen. Die
Dosierpumpe 2 saugt über ein Ansaugventil 28 aus einer Ansaugleitung 27 die Dosierflüssigkeit
an. Dabei wird die DOsierflüssigkeit durch eine Mischung der Nutzflüssigkeit A und
chemischer Flüssigkeiten B, C und D
über ein mischventil 35 hergestellt.
Die chemischen Flüssigkeiten 8, C und D oder eine davon könnten aber auch direkt
über die Ansaugleitung 27 und dem Ansaugventil 28 der Dosierpumpe 2 zugeführt werden.
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Die Dosierpumpe 2 pumpt die angesaugte Dosierflüssigkeit in die Ausstoßleitung
22, wo sie hinter dem Druckventil 29 den Druck P+Delta p aufweist. Wesentlich dabei
ist, daß der Druck in der Ausstoßleitung 22 der Dosierpumpe 2 immer um den Betrag
Delta p größer ist als der Druck p in der Ausstoßleitung 21 der Hauptpumpen 1, 1',
111, 1"'. mit diesem merkmal wird gewährleistet, daß die Dosierflüssigkeit in die
Ausstoßleitung 21 der Hauptpumpen eingeführt werden kann.
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Dem Waschwasser der Sprühlanze 37 wird damit eine bestimmte, vorher
eingestellte menge von Dosierflüssigkeit (A + B,C,D) zugeführt.
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Soll die erfindungsgemäße Einspritz- und Dosierpumpe stillgelegt werden,
so wird vor dem Abschalten des gesamten Pumpenaggregates zunächst ein (nicht gezeigtes)
Absperrventil in der Ansaugleitung 27 der Dosierpumpe 2 geschlosssn.
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Es soll nun die Dosierpumpe 2 und die Ausstoßleitung 22 mit dem Druckventil
29 von aggressiver Dosierflüssigkeit gereinigt werden. Die Reinigung der genannten
Teile erfolgt aufgrund der obengenannten erfindungswesentlichen merkmale.
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In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel im Vergleich zu Fig.
1 gezeichnet. Dabei ist ersichtlich, daß der Dosierkolben als Stufenkolben 38 ausgebildet
ist. Die Rückstellung des Stufenkolbens 38 erfolgt dabei nicht durch eine Rückstellfeder
15, sondern durch den Druck im Hauptförderraum der Hauptpumpe. Zu diesem Zweck wird
die Nutzflüssigkeit unter dem Druck p aus dem Hauptförderraum 6 einer nicht gezeichneten
Hauptpumpe in den Hauptförderraum 46 der Anordnung eingeleitet. Der Stufenkolben
38 wird damit in Pfeilrichtung 16 nach links bewegt. Damit gibt die rechts Stirnfläche
des Stufenkolbens 38 die Mündung der Ausstoßleitung 21 frei, wo dann die Nutzflüssigkeit
unter dem Druck p austritt. Gleichzeitig wird mit der Bewegung des Stufenkolbens
38 in Pfeilrichtung 16 die Dosierflüssigkeit im Dosierförderraum 47 komprimiert
und in die Ausstoßleitung 22 verdrängt. Die unter dem Druck p + Delta p stehende
Dosierflüssigkeit befördert den Stufenkolben 38 in Gegenrichtung zur eingezeichneten
Pfeilrichtung 16 nach rechts, wo dann wiederum die Mündung der Ausstoßleitung 21
durch den Stufenkolben 38 verschlossen wird und ein neuer Arbeitstakt beginnt.
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Das Wesentliche des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist,
daß als Rückstellkraft nicht unbedingt eine Federkraft wirksam sein muß. Wesentlich
ist weiterhin auch, daß der Dosierkolben (oder Stufenkolben 38) eine beliebige Lage
zum Förderraum und zum Hauptkolben 5 der Hauptpumpe 1 einnehmen
kann.
mit diesem merkmal ist ein besonders einfaches, nachträgliches Anbringen einer Dosierpumpe
2 an einer bereits vorhandenen Hauptpumpe 1 möglich.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß mit der erfindungsgemäßen
Dosier- und Einspritzpumpe eine kostengünstige Lösung gefunden wurde, die gewährleistet,
daß die Dosierpumpe ausgetauscht werden kann, ohne die Hauptpumpe zerlegen zu müssen.
Des weiteren ist für den Dosierkolben 13 (Stufenkolben 38) keine Kolbendichtung
notwendig; Leckverluste zwischen dem Hauptförderraum und dem Dosierförderraum sind
erwünscht. Durch die leichte Zugänglichkeit der Dosierpumpe 2 ist gewährleistet,
daß entsprechend der Aggressivität der zu dosierenden Chemikalie das material der
Dosierpumpe den Erfordernissen angepaßt werden kann. Schließlich wird durch die
hydraulische Kopplung und die erwünschten Leckverluste zwischen dem Hauptkolben
und dem Dosierkolben erreicht, daß bei gesperrtem Absperrventil in der Ansaugleitung
der Dosierpumpe vor dem Abschalten der Hauptpumpe die Dosierpumpe mit Nutzflüssigkeit
(Wasser) gespült wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine wesentliche Verbesserung von
bisher bekannten Dosier- und Einspritzpumpen bei Waschanlagen dar. Die bisher bekannten
Anordnungen führten die zu dosierende Chemikalie direkt der Hauptpumpe zu. Dies
stellte zwar eine billige Lösung dar, hatte aber den
Nachteil,
daß bei längeren Stillstandszeiten der Hauptpumpe die in den Förderräumen und Leitungen
sich festsetzenden Chemikalienrückstände zur baldigen Zerstörung der Dichtungen
und zum Festsetzen der Ventile führten.
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Patentansprüche
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