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Betr.: W 274/A/em - Anmelder: Firma Ernst Weber KG
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Pumpen- und Maschinenbau 316 Lehrte t' DosiPrpumoe " Die Erfindung
betri:rft eine Einrichtung zum genauen Dosieren und Mischen einer durch eine Verdrängerpumpe
zu fördernden flüssigen Grundsubstanz mit einer oder mehreren flüssigen Zusatzkomponenten
unter Verwendung wenigstens einer Dosierpumpe.
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Es ist bekannt, zum Mischen zweier Flüssigkeiten einer Verdrängerpumpe,
beispielsweise einer Kolben-oder Plunger-Pumpe eine Dosierpumpe mit eigenem An trieb
zuzuordnen, die die gewünschte Zusatzkomponente der von der Verdrängerpumpe zu fördernden
Grundsubstanz zuzumischen hat. Bei einer solchen Anordnung fördert die Dosierpumpe
regelmäßig die zuzumischende Komponente in den Saugraum der Hauptpumpe. Die Dosierung
konnte weder genau eingestellt noch mit großer Genauigkeit konstant gehalten werden.
Der Unterdruck im Saugraum
der Hauptpumpe konnte bis auf den Behälter
der flüssigen Zusatzkomponente durchwirken und Flüssigkeit unkontrolliert mitreißen.
Abhilfe konnte hierbei nur durch die Erhöhung der Federvorspannung der vor und hinter
der Dosierpumpe verwendeten Rückschlagventile geschaffen werden, jedoch war hiermit
gleichzeitig eine Erhöhung der zu überwindenden Widerstände und damit der Verluste
verbunden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne eine Dosierpumpe mit eigenem Antrieb
und unabhängig von den zyklischen Druckschwankungen der fördernden Hauptpumpe eine
sehr genaue Dosierung verschieden großer Zusatzkomponenten ermöglicht. Die erfindungsgemäße
Ausbildung einer Einrichtung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht darin,
daß die Dosierpumpe als Membranpumpe mit stufenlos veränderbarem Arbeitsraum ausgebildet
und durch die zyklischen Druckschwankungen der Förderpumpe antreibbar ist.
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Zwischen der Druckseite der Dosierpumpe und dem Saugraum der Förderpumpe
kann in weiterer Ausbildung
gemäß der Erfindung ein ebenfalls von
den Druckschwankungen der Förderpumpe und der Dosierpumpe betätigbares Membranventil
angeordnet sein. Vorzugsweise kann die Größe des Arbeitsraumes der Dosierpumpe durch
einen über eine Schraubspindel verschiebbaren Regelstempel verändert werden.
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Das Membranventil ist so gestaltet, daß die Membran durch den Unterdruck
der Förderpumpe schließbar ist und zwar so, daß sie den Anschlußkanal zum Saugraum
der Förderpumpe abdichtet. Zusammen mit dem Ventilsitz bildet es einen diesen umgebenden
Ringraum, der mit dem Druckkanal der Dosierpumpe verbunden ist, während die dem
Ventilsitz abgewandte Seite der Membran mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht.
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Durch eine Verstellung des Regelstempels kann zunächst eine genau
dosierte Förderpumpe aus dem Behälter für die Zusatzflüssigkeit gefördert werden,
ohne daß der Saugdruck der Förderpumpe einen negativen Einfluß im Sinne einer Ungenauigkeit
auf die zu fördernde Zusatzkomponente ausübt, da durch das atmosphärische Membranventil
eine Rückwirkung des Unterdrucks bis in die Dosierpumpe bzw. darüber
hinaus
in den Vorratsbehälter für die Zusatzkomponente nicht möglich ist, ohne anderer~
seits die Förderung und Einspeisung der dosierten Zusatzmenge in den Saugraum der
Förderpumpe zu behindern. Die dosierte Zusatzkomponente ist ohne nennenswerte Verluste
in der Lage, die Membran von ihrem Ventilsitz abzuheben und in den Zuführkanal für
den Saugraum der Hauptpumpe überzutreten. Der Ringkanal ist so groß gehalten, daß
zum Abheben der Membran vom Ventilsitz nur ganz geringfügige Kräfte notwendig sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung schematisch dargestellt und erläutert. Es zeigen: Fig 1 die Dosiereinrichtung
in ihrer Gesamtheit, Fig. 2 die Dosierpumpe mit ihrem maximalen Arbeitsraum, Fig.
3 die Dosierpumpe gemäß Fig. 2 mit gegen Null gehendem Arbeitsraum, und
Fig.
4 einen Querschnitt durch das Membranventil.
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Die als Kolben- bzw. Plunger-Pumpe ausgebildete Förderpumpe 1 saugt
aus einem Behälter 2 eine flüssige Grundsubstanz 3 über die Saugleitung 4 in eine
weiterführende Druckleitung 5. Die Förderpumpe ist in üblicher Weise mit einem Saugraum
6, einem Druckraum 7 und dem die Förderung ermöglichenden Verdrängerelement 8 ausgerüstet,
das über einen Antrieb 9 die zyklischen Druckschwankungen erzeugt.
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Eine in einem Behälter 10 befindliche Zusatzflüssigkeit Ii soll der
Hauptkomponente 3 in dosierter Menge zugesetzt werden. Zu diesem Zweck ist eine
Dosierpumpe 12 am Gehäuse der Förderpumpe 1 befestigt und steht mit dieser über
geeignete Öffnungen in hydraulischer Verbindung. Über die Saugleitung 13 wird die
Zusatzkomponente aus dem Behälter 10 gesaugt und über die Druckleitung 14 in den
Saugraum 6 der Pumpe 1 gefördert. Die notwendigen Rückschlagventile in der Saug-
bzw. Druckleitung sind mit 15 und 16 gekennzeichnet. Unmittelbar vor dem Saugraum
6 in der Druckleitung 14 sitzt das atmosphärische Membranventil 17, das eine Rückwirkung
des im Saugraum entstehenden Unterdrucks über die Dosierpumpe hinaus in den Behälter
10 sicher verhindert.
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Die Dosierpumpe besteht aus einem einen Arbeitsraum 20 umschließenden
Gehäuse 21, in dem ein Regelstempel 22 über eine Stellspindel 23 verschiebbar angeordnet
ist. Die Membran als eigentloches Förderorgan ist mit 24 bezeichnet und erhält seinen
Antrieb über Öffnungen 25 in der als Membranbecken 26 bezeichneten Trennwand. Die
Ventilspindel 23 ist mittels Handgriff 27 manuell verstellbar. Zur Abdichtung des
Regelstempels 22 dient eine O-Ringdichtung 28. Die Anschlußöffnungen für die Saug-
bzw. Druckleitung sind mit 29 und 30 bezeichnet. Wie Fig. 3 zeigt, kann der Regel
stempel soweit verstellt werden, bis der Arbeitsraum 20 gegen Null geht und ein
Arbeiten der Membran 24, die sich dann gegen das Membranbecken 26 legt, nicht mehr
möglich ist.
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Das Membranventil 17 (Fig. 4) besteht aus den beiden Gehäuseteilen
17a und 17b, zwischen denen die Membran 35 eingespannt ist. Das Gehäuseteil 17a
weist eine Anschlußöffnung 36 für den Druckanschluß der Dosierpumpe auf und enthält
eine Ringnut, die zusammen mit der Membran 35 einen Ringkanal 37 bildet, in den
die über den Anschluß 36 zu fördernde Dosiermenge eingespeist wird. Die Durchtrittsöffnung
hierfür ist mit 38
bezeichnet Die Anschlußöffnung 39 steht mit
dem Saugraum der Förderpumpe 1 in Verbindung und mündet in einen Kanal 40, der in
beschriebener Weise durch die Membran 35 abgedichtet wird.
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Durch die zyklischen Druckschwankungen wird die Membran 24 der Dosierpumpe
12 betätigt, so daß die hierdurch entstehenden Volumenunterschiede des Arbeitsraumes
20 die Zusatzkomponente aus dem Behälter 10 zum atmosphärischen Membranventil 17
fördern. Während der Volumenverkleinerung des Arbeitsraumes 20 steigt der Druck
im Ringkanal 37, so daß die zu injizierende Zusatzmenge in der Lage ist, die Membran
35 leicht von ihrem Ventilsitz 35a abzuheben und in den Kanal 40 überzuströmen.
Das Membranventil schließt, wenn der Unterdruck im Saugraum der Förderpumpe 1 ein
größeres Volumen über das Membranventil 17 nachreißen will als es die Dosierpumpe
12 aufgrund der am Regelstempel 22 eingestellten Geometrie des Verdrängerraumes
gerade liefert. Aufgrund dieser Verhältnisse stellt sich unter der Membran 35 ein
Unterdruck gegenüber dem Raum oberhalb der Membran, der mit der Atmosphäre
verbunden
ist, ein, so daß sie dadurch auf den Ventilsitz gedrückt wird und den Ringkanal,
der den Ventilsitz umschließt, gegen den Saugraum 6 der Förderpumpe 1 abdichtet.
Nach dem Schließen der Membran wird sie weiterhin vom Unterdruck im Saugraum 6 der
Förderpumpe 1 auf dem Ventilsitz festgehalten.
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Das Membranventil öffnet, wenn sich aufgrund des von der Dosierpumpe
12 geförderten Volumens im Ringraum 37 ein Überdruck gegenüber der Atmosphäre aufbaut.
Dieser Überdruck wirkt auf die große Fläche der Membran, die sich über dem Ringraum
befindet, während der Unterdruck im Saugraum der Förderpumpe nur auf eine kleine
Fläche der Membran wirkt, die dem Querschnitt des Kanals 40 entspricht.
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Es ist also nur eine kleine Druckdifferenz notwendig, um die Membran
vom Ventilsitz abzuheben, so daß die von der Dosierpumpe geförderte, mengenmäßig
einstellbare Zusatzkomponente ohne nennenswerte Verluste in den Saugraum der Förderpumpe
gelangen kann.
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Die Anordnung erlaubt eine sehr genaue Dosierung, ist technisch sehr
einfach und damit von hoher Betriebssicherheit.
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-Patentansprüche-