DE2721770C2 - Verdrängerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmittel-Verdrängerpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Verwendung von Pumpen, insbesondere bei der Handhabung von Nahrungsmitteln und Molkereiprodukten, unterliegt strengen sanitären Bestimmungen, was dazu führt, daß die entsprechenden Pumpen so ausgestaltet sein müssen, daß sie wiederholten und gründlichen Reinigungszyklen widerstehen können, bei denen eine starke Reinigungslösung gegebenenfalls unter hoher Temperatur verwendet wird. Um diese Randbedingungen einzuhalten, sind die besagten Pumpen in der Regel so ausgebildet, daß sie leicht demontiert werden können. Dies bedingt jedoch eine zeitaufwendige und unangenehme Handarbeit. Auch mit der Einführung des sogenannten «Clean-In-Place»-Konzeptes, d.h. einer Reinigung an Ort und Stelle, war noch eine teilweise Demontage der Pumpe erforderlich. In bestimmten Fällen waren diese Pumpen von sehr komplizierter und aufwendiger Bauart. Infolge der hohen Temperaturen, welchen die Pumpenteile während des Reinigungsprozesses normalerweise ausgesetzt waren, dehnten sich bestimmte dieser Teile aus oder schwollen an, was zu einer übermäßigen Abnutzung während des Reinigungszyklus führte. Der gleiche Effekt trat auf, wenn die Pumpe trocken lief, bevor das von einem entfernteren

ίο Platz kommende Fluid die Pumpe erreichte oder in einigen Fällen bevor die Pumpe den Pumpenbetrieb aufnahm. In einigen Fällen trat in der Pumpe während des «Clean-In-P!ace»-Zyklus ein erheblicher Druckverlust auf, so daß die weiteren in der gleichen Leitung angeordneten Apparaturen nur unvollkommen gereinigt werden konnten.

Eine Strömungsmittel-Verdrängungspumpe der eingangs genannten Gattung ist aus der US-^PS 31 62 140 bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe durchdringen die Läuferwellen beide Seitenwände der Pumpenkammer, und die Platte hat innerhalb des Hohlraums von dessen Umfangswand einen gewissen Abstand. Auf der den Pumpenläufern abgewandten Seite der Platte liegen Vorspannfedern an, die die Platte gegen die Stirnseiten der Pumpenläufer drücken. Diese spezielle bekannte Anordnung hat den Zweck, den Durchsatz der Pumpe ohne Verändern der Drehzahl der Pumpenläufer variieren zu können. Hierzu wird in dem Hohlraum ein derartiger Druck eingestellt, daß der in der Pumpenkammer herrschende Druck die Platte gegen die Kraft der Federn ein bestimmtes Stück verschiebt, so daß ein Nebenweg für das Strömungsmittel an den Pumpenläufern vorbei geschaffen wird. Ein Reinigen dieser bekannten Pumpe unter Berücksichtigung insbesondere strenger die Hygiene und die Sterilität betreffender Bestimmungen ist jedoch nicht möglich, ohne daß die Pumpe zerlegt wird. Insbesondere besitzt diese bekannte Pumps auf den Andrückfedern sitzende Gummihauben, die die Platte gegen die Schulter am Rar.de df "Pumpenkammer vorspannen. Würde man diese bekannte Pumpe mit einem heißen und scharfen Mittel zum Reinigen durchspülen, so wurden die freiliegenden Gummiteile möglicherweise beschädigt, während das Reinigungsmittel in den Hohlraum strömt

Aus der US-PS 17 71 863 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der die Pumpenkammer beiderseits von jeweils einer Platte begrenzt ist, die mittels Dichtungsringen gegen die Stirnwände der Pumpenkammer anliegen. Die durch die Platten von der Pumpenkammer abgetrennten Räume können wahlweise mit der Druckseite der Pumpe verbunden werden, damit die Platten stets gegen die Pumpenläufer angedrückt sind. Auch eine Pumpe mit einem derartigen Aufbau kann nicht gereinigt werden, ohne daß die Pumpe zumindest teilweise zerlegt wird.

Zwar ist aus der DE-PS 4 36 339 an sich das Merkmal bekannt, daß bei einer Pumpe die Läuferwellen nur eine einzige Wand der Pumpenkammer durchdringen, aber bei der Pumpe gemäß der erwähnten DE-PS 4 36 339 ist ein Verschieben der dort ebenfalls vorgesehenen Platte auf der den Wellen gegenüberliegenden Seite der Pumpenläufer nicht möglich, so daß auch nicht die Möglichkeit besteht, diese Pumpe zu reinigen, ohne daß sie zerlegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß sie nach der Förderung etwa von Nahrungsmitteln, insbesondere von Molkereiproduk-

ten, ohne Zerlegung gereinigt werden kann, wenn eine gründliche Rsinigung erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Wenn die erfindungsgemäße Pumpe gereinigt werden soll, wird die Platte auf der Seite des Hohlraums derart mit Druck beaufschlagt, daß die Platte aus ihrer Endstellung fortbewegt wird und somit die den Wellen abgewandten. Stirnseiten der Pumpenläufer freigibt, wenn der Druck der in der Pumpenkammer zirkulierenden Reinigungslösung auf die Platte einwirkt Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß während des Reinigungsvorganges in der Pumpe nur ein sehr geringer Druckverlust auftritt, der etwa dem Druckverlust entspricht, der auftreten würde, wenn die Pumpenläufer vollständig aus der Pumpenkammer entfernt würden. Es ist möglich, eine sehr gute Reinigung der Pumpe zu erzielen, ohne daß diese zerlegt werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Während bei der oben erläuterten gattungsbildenden Verdrängerpumpe die Platte durch Federkraft in Richtung der Pumpenläufer vorgespannt wird, erfolgt dieses erfindungsgemäß pneumatisch,-wie es im Anspruch 2 angegeben ist

Ein besonders gutes Umströmen der Pumpenläufer und somit ein besonders gutes Reinigen der Pumpenkammer sowie der darin enthaltenen Teile ist bei der im Anspruch 3 angegebenen Ausgestaltung der Erfindung möglich.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Strömungsmittel-Verdrängerpumpe in der Betriebsstellung für ein normales Pumpen,

F i g. 2 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei die Pumpenläufer, Einlaß und Auslaß strichpunktiert dargestellt sind und

F i g. 2A einen vergrößerten unvollständigen Vertikaischnitt ähnlich Fig. 1, wobei jedoch Pumpenkammer und Pumpenläufer in der Stellung gezeigt sind, die sie während des Reinigungszyklus einnehmen.

Die in F i g. 1 gezeigte Pumpe !0 ist insbesondere zum Pumpen von Fluiden geeignet, die gegen Kontamination empfindlich sind und somit ein käufiges und gründliches Reinigen bzw. Sterilisieren der Pumpenkomponenten erfordern. Eine solche Pumpe wird weiterhin des öfteren gespült wenn Fluide unterschiedlichen Geschmacks oder unterschiedlicher Zusammensetzung nacheinander gefördert werden sollen, oder sie wird periodisch mit Luft durchgeblasen, um eine Flüssigkeit aus einem System, in welches die Pumpe integriert ist, vollständig zu entfernen.

Die eine Pumper.kammer 12 aufweisende Pumpe 10 besitzt ein Pumpengehäuse 11. In der Pumpenkammer 12 ist ein Parr von miteinander in Eingriff stehenden Pumpenläufern 13 und 14 angeordnet, die auf den freien Enden 15a und 16a von Wellen 15,16 angeordnet sind, die innerhalb des Gehäuses in Lagern B\ und £2 gehalten werden. Die freien Enden 15a und 16a weisen eine Kerbverzahnung auf. Das gegenüberliegende Ende 156 der Welle 15 ragt aus dem Gehäuse heraus und ist an einen Antriebsmotor gekuppelt. Innerhalb eines Raumes 17, der im Gehäuseinneren liegt, sind ein paar von miteinander in Eing, iff stehenden Zahnrädern 18, 20 angeordnet, die auf dis Wellen 15 bzw. 16 aufgekeilt sind. Über die Zahnräder ?8,20 werden die beiden Pumpenläufer 13 und 14 durch eine einzige Kraftquelle formschlüssig angetrieben.

Der Raum 17 und ein Paar der Wellenlager B\ sind von der Pumpenkammer 12 durch eine Trennwand 21 getrennt deren eine Oberfläche 21a eine Seitenwand der Pumpenkammer 12 darstellt

Ein Einlaß 22 und ein Auslaß 23, die beide strichpunktiert in F i g. 2 angedeutet sind, befinden sich im Gehäuse 11 und stehen mit Pumpenkammer 12 in Verbindung. Während eines normalen Pumpzyklus sind Einlaß und Auslaß voneinander durch die sich drehenden Pumpenläufer 13,14 getrennt Um die Pumpenläufer ί3,14 herum kommt es während eines Pumpzyklus zu keiner oder nur zu einer geringen Leckage. FaUs gewünscht können am Umfang der Pumpenläufer 13, 14 Vorsprünge 13a, 14a angeordnet sein, weiche Endflächenausnehmungen 13Z> und 146 begrenzen, die mit der Auslaßseite der Pumpenkammer 12 in Verbindung stehen, was dazu führt daß diese Ausnehmungen mit dem unter Hochdruck stehenden Fluid gefüllt werden und somit eine Schmierung und Pressung der We&sndichtung bewirken.

Die zweite bzw. gegenüberliegende Seitenwand der Pumpenkammer 12 wird von einer starren Plstte 24 gebildet die innerhalb eines in einer Deckelplatte 26 gebildeten Hohlraums 25 gleitend verschiebbar befestigt ist Die Deckelplatte 26 ist mit Befestigungsmitteln 27 außen am Gehäuse 11 fixiert Die Platte 24 ist so ausgebildet daß sie zwischen einer ersten Stellung I (Endstellung) (Fig. 1) und einer zweiten Stellung II (F i g. 2A) verschoben werden kann. Wenn sich die Platte 24 in Stellung I befindet Hegt eine Fläche 24a der Platte unmittelbar an den entsprechenden Stirnflächen der Pumpenläufer 13,14 an. Wenn sich die Platte 24 in Stellung I befindet schlägt der äußere Rand der Fläche 24a an eine Schulter Ha an, die im Inneren des Gehäuses 11 ausgebildet ist

Die Platte 24 befindet sich während eines normalen Pumpzyklus in Stellung I und wird in dieser Stellung festgehalten, indem die zweite Fläche 246 mit einem bestimmten pneumatischen Druck beaufschlagt wird. Der Druck gelangt über einen Einlaß 28 in der Deckelplatte 26 in den Hohlraum 25. Die Stärke des pneumatischen Druckes, der erforderlich ist, um die P'atte 24 an die entsprechenden Stirnflächen der Pumpenläufer 13, 14 anzudrücken, hängt davon ab, wie hoch der Druck des Fluids innerhalb der Pumpenkammer 12 ist während die Pumpenläufer 13,14 mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotieren. Für diesen Zweck benutzte Druckluft kann reine Luft sein, die unter einem bestimmten Druck, beispielsweise 4,22 bis 5,27 kg/cm², steht, der normalerweise in Anlagen allgemeiner An vorhanden ist.

Um eine Leckage der Druckluft um den äußeren Rand der Platte 24 herum in Kammer 12 zu verhindern, ist eine Dichtung 30 (beispielsweise ein O-Rtftg) vorgesehen, die in einer Nut am äußeren Umfang der Platte 24 angeordnet ist Die Dichtung 30 verhindert sowohl ein Durchtreten von Luft als auch des zu pumpenden Produktes, und sie ermöglicht eine gleitende Verschiebung der Platte 24 innerhalb des Hohlraums 25.

Wenn sich die Platte 24 in Stellung II befindet, wie in F i g. 2A gezeigt, ist sie relativ zur Pumpenkammer 12 zurückgezogen und ihre Fläche 24b berührt die Rückseite des Hohlraums 25 oder ist diesem unmittelbar benachbart. Um die Platte 24 in Stellung II zu bringen, wird de. auf sie ausgeübte pneumatische Druck mittels eines Ventils (nicht gezeigt) verringert. Das Ventil ist in

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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der Leitung angeordnet, die zum Einlaß 28 führt. Der Vi

Druck wird nur dann erniedrigt, wenn die Pumpe an Ort j:

und Stelle gereinigt werden soll, zu welchem Zweck .'

eine Reinigungslösung in dem System einschließlich der ,_;

Pumpe 10 zirkuliert. Wenn die Reinigungslösung durch 5 jJ

die Pumpe 10 strömt, werden die Pumpenläufer 13 und 14 durch die für den normalen Pumpzyklus benutzte Antriebseinrichtung nicht angetrieben. Die zirkulierende Reinigungslösung übt auf die Fläche 24a der Platte 24 einen Druck aus und bewirkt damit, daß sich die Platte 24 selbsttätig von Stellung I in Stellung Il verschiebt. Wenn sie sich von Pumpenkammer 12 entfernt, wird ein By-Pass 31 gebildet (siehe Fig.2A), der eine ungehinderte Strömung der Reinigungslösung vom Einlaß zum Auslaß durch Pumpenkammer und By-Pass ermöglicht. Gleichzeitig mit der Zirkulierung der Reinigungslösung durch Pumpenkammer und By-Pass werden die Pumpenläufer 13 und 14 freigegeben, um sich auf den kerbverzahnten freien Enden 15a und 16a der Wellen axial einen bestimmten Bereich in den By-Pass hineinzubewegen, wodurch es ermöglicht wird, daß die Reinigungslösung auch hinter die gegenüberliegenden Stirnflächen der Pumpenläufer 13,14 strömen kann.

Um die Pumpe 10 wieder für einen normalen Pumpzyklus vorzubereiten, braucht lediglich die zirkulierende Reinigungslösung abgeschaltet und die Fläche 24fc mit dem notwendigen pneumatischen Druck beaufschlagt zu werden, wodurch sich die Platte 24 in die Stellung I verschiebt Gleichzeitig mit der Verschiebung der Platte 24 in die Stellung 1 kommen die Pumpenläufer 13,14 mit der Fläche 24a in Berührung, wodurch sie in ihre Ausgangsstellungen innerhalb der Pumpenkammer 12 zurückgeschoben werden, d. h. in die Stellung, in der sich ihre Stirnflächen unmittelbar an den Seitenwänden der Pumpenkammer anlegen. Der Druck, der von der Platte 24 auf die Stirnflächen der Pumpenläufer 13, 14 ausgeübt wird, kann reguliert werden.

Obwohl die Verschiebung der Platte 24 in Stellung Il in Verbindung mit einem Reinigungszyklus beschrieben wurde, kann diese Verschiebung auch anderen Zwecken dienen. Beispielsweise für den Fall, daß sich ein unerwarteter Druckaufbau einstellt oder in der Pumpenkammer eine Druckwelle auftritt, wird durch diesen Druck und die damit auf die Platte 24 ausgeübte unnormal hohe Druckdifferenz dieses automatisch aus Stel- lung I weggeschoben und der Druck abgebaut Eine Verschiebung kann auch weiterhin ein Spülen der Pumpenkammer erleichtern, die vor einer Umstellung des zu pumpenden Fluids auf eine andere Geschmacksrichtung oder Zusammensetzung erfolgt Schließlich erleichtert die Verschiebung ein Durchblasen der Pumpe, falls das zu pumpende Fluid aus dem System, welches die Pumpe enthält vollständig entfernt werden soll.

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Strömungmittel-Verdrängungspumpe, mit den folgenden Merkmalen:

— eine Pumpenkammer, die einen mit ihr verbundenen Ein- und Auslaß aufweist,

— zwei gegenläufige Pumpenläufer, die in der Purapenkammer angebracht sind und den Ein-IaB vom Auslaß trennen,

— Wellen, die die Pumpenläufer in der Pumpenkammer tragen,

— eic an der einen Seite der Pumpenkammer angeordneter Hohlraum,

— eine im Hohlraum angebrachte und in Bezug auf die Pumpenläufer axial verlagerbare Platte, die in eine Endstellung verbringbar ist in welcher sie beim Betrieb der Pumpe mit ihrer Innenfläche eine Begrenzungswand der Pumpenkammer bietet,

— die Platte ist aus dieser Endsteilung heraus durch den Druck in der Pumpenkammer beweglich,

— die Platte steht mit einer Wand des Hohlraums in dichtender Berührung, ·

— die Platte schlägt in ihrer Erdstellung gegen eine am Pumpengehäuse ausgebildete Schulter an, und

— die Außenfläche wirkt mit einem Deckelteil zusammen, das am Pumpengehäuse fest angebracht ist ulA eine Steuerkammer mit einem Einlaß zum Anschluß ^»,n eine Steuereinheit bildet, um einen vorgewählten Druck an der Außenfläche der Kammer anzalegf-;,

dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwellen (15,16) nur jene Wand der Pumpenkammer durchdringen, welche der Platte (24,124,224) gegenüberliegt, und daß die Platte (24, 124, 224) mit der Umfangswand des Hohlraums (25,125) in dichtender Berührung steht

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (24, 124, 224) durch einen bestimmten pneumatischen Druck in ihrer Endstellung gehalten wird.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenläufer (13, 14) relativ zu den Wellen (15,16) axial verschiebbar sind, wenn sie von der Platte (24,124,224) freigegeben sind.