DE2911443C2 - Druckmittelbetätigte Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen - Google Patents

Druckmittelbetätigte Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen

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DE2911443C2 DE2911443A DE2911443A DE2911443C2 DE 2911443 C2 DE2911443 C2 DE 2911443C2 DE 2911443 A DE2911443 A DE 2911443A DE 2911443 A DE2911443 A DE 2911443A DE 2911443 C2 DE2911443 C2 DE 2911443C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen, insbesondere zum Dosieren abgemessener Flüssigkeitsmengen bei Analysengeräten, enthaltend: einen Pumpenzylinder, in welchem ein Pumpenkolben geführt und welcher wenigstens einen Anschluß zum Ansaugen und Wiederabgeben von Flüssigkeiten aufweist, einen mit wenigstens einem Druckmittelanschluß versehenen, gleichachsig zu dem Pumpenzylinder angeordneten Antriebszylinder, einen in dem Antriebszylinder geführten Antriebskolben, der mit dem Pumpenkolben verbunden, durch Druckmittelzufuhr an dem Druckmittelanschluß in einer ersten Richtung bewegbar und durch Rückstellmittel in einer zweiten Richtung zurückstellbar ist, und Anschläge, zwischen denen der Antriebskolben beweglich ist und von denen wenigstens einer zur Veränderung des Fördervolumens einstellbar ist
Solche Pumpen (z. B. DE-OS 2019356, DE-OS 1498960) werden benutzt, um bei Analysengeräten abgemessene Mengen von Flüssigkeiten, z. B. Probenlösungen, anzusaugen und abzugeben. In dem Antriebszylinder kann auf einer Seite des Antriebskolbens als Rückstellmittel eine Druckfeder angeordnet sein, wobei der über den Druckmittelanschluß auf den Antriebszylinder gegebene Dn.\ck den Antriebskolben in der ersten Richtung bewegt, während die Druckfeder ihn wieder in die Ausgangsstellung zurückstellt. Der Antriebskolben kann aber auch ein zweiseitig beaufschlagter Kolben sein, der den Antriebszylinder in zwei Zylinderkammern unterteilt. Es wird abwechselnd Druckmittel auf die eine oder die andere Zylinderkammer gegeben, um den Antriebskolben hin- und herzubewegen. Der mit dem Antriebskolben verbundene Pumpenkolben saugt dann Flüssigkeit an und stößt diese bei dem entgegengesetzten Hub wieder aus dem Pumpenzylinder aus. Die Pumpe kann dabei als eine nur in einer Richtung fördernde Pumpe ausgebildet sein, die einen Einlaßanschluß mit einem Rückschlagventil und einen Auslaßanschluß mit einem Rückschlagventil enthält. Die Pumpe kann aber auch beispielsweise mit einem Dosierrohr versehen sein und Flüssigkeit aus einem Gefäß ansaugen und anch einer Bewegung des Dosierrohres über das Dosierrohr wieder in ein anderes Gefäß abgeben. Das Fördervolumen solcher Pumpen wird durch Anschläge bestimmt, welche den Hub des Antriebskolbens in der ersten und in der zweiten Richtung begrenzen. Zur Einstellung des Fördervolumens kann einer der Anschläge einstellbar sein. Die Einstellung erfolgt dabei manuell auf einen festen Wert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbeiätigte Pumpe der eingangs definierten Art so auszubilden, daß mit geringem Aufwand fernsteuerbar wenigstens zwei unterschiedliche Fördervolumina pro Hub einstellbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
löst, daß der einstellbare Anschlag seinerseits durch einen zwischen zwei festen Anschlägen beweglichen, druckmittelgesteuerten Stellkolben verstellbar ist.
Eis können auch mehrere einstellbare Anschlage für den Antriebskolben vorgesehen sein, die durch je einen druckmittelgesteuerten Stellkolben verstellbar sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist. nachstehend an zwei Ausführungsbelspielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer nach der Erfindung ausgebildeten druckmittelbetätigten Pumpe;
Fi &. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung in konstruktiver Darstellung.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist mit 10 ein Pumpenzylinder bezeichnet, in welchem ein Pumpenkolben 12 geführt ist. Der Pumpenzylinder 10 weist einen Einlaßanschluß 14 und einen Auslaßanschluß 16 auf. In diesen Anschlüssen können in nicht dargestellter Weise Rückschlagventile angeordnet sein. Über den Einlaßanschluß 14 kann eine Flüssigkeit angesaugt werden, die über den Auslaßanschluß 16 wieder abgegeben wird. Gleichachsig zu dem Pumpenzylinder 10 ist ein Antriebszylinder 18 angeordnet, der einen Druckmittelanschluß 20 aufweist. In dem Antriebszylinder 18 ist ein Antriebskolben 22 geführt, der über eine Kolbenstange 24 mit dem Pumpenkolben 12 verbunden ist. Durch Druckmittelzufuhr an dem Druckmittelanschluß 20 ist der Antriebskolben 22 in eine erste Richtung, nämlich nach oben in Fig. 1, beweglich. Er ist durch Rückstellmittel in Gestalt einer Druckfeder 26 in einer zweiten Richtung, nämlich nach unten in Fig. !,zurückstellbar. Indem Antriebszylinder 18 sind Anschläge 28 und 30 vorgesehen, von denen der Anschlag 30 zur Verlängerung des Fördervolumens einstellbar ist.
Dieser einstellbare Anschlag 30 ist seinerseits durch einen druckmittelgesteuerten Stellkoll>en 32 verstellbar, der zwischen zwei festen Anschlägen 34 und 36 beweglich ist. Der Stellkolben 32 ist in einem Stellzylinder 38 geführt, der mit dem Stellkolben 32 gleichachsig zu dem Antriebszylinder 18 angeordnet ist. Der Anschlag 30 in Gestalt einer Kolbenstange ragt koaxial in den Antriebszylinder 18 hinein und ist durch dessen Stirnwand 40 abdichtend hindurchgeführt.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die eine Endstellung des Antriebskolbens 22 durch einen festen Anschlag 42 bestimmt sein, wobei sich der bewegliche Anschlag 30 in seiner einen Stellung hinter den festen Anschlag 42 zurückzieht. Der Stellkolben 32 sch'ießt eine Zylinderkammer 44 in dem Stellzylinder 38 ab, in welche ein Druckmittelanschluß 46 mündet.
Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Wenn auf den Druckmittclanschluß 46 kein Druckmittel gegeben wird und auwh der Druckmittelanschluß 20 drucklos ist, wird der Antriebskolben 22 . durch die Druckfeder 26 in seine untere Endstellung gegen den festen Anschlag 42 gedruckt. Dabei drückt er auch den beweglichen Anschlag 30 in seine untere Stellung. Der Pumpenkolben 12 bewegt sich in dem Pumpenzylinder 10 nach unten imd saugt ein durcii , die Anschläge 28 uno 42 bestimmtes Flüssigkeitsvolumen an. Wird dann Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, auf den Druckmittclanschluß 20 gegeben.
dann wird die Druckfeder 26 zusammengedrückt und der Antriebskolben 22 mit dem Pumpenkolben 12 nach oben bewegt und das angesaugte Volumen abgegeben. Bei dieser Betriebsweise fördert die Pumpe ein relativ großes Volumen.
Wenn dagegen Druckmittel auf den Druckmittelanschluß 46 gegeben wird, dann schiebt dieses den Stellkolben 32 nach oben gegen den Anschlag 34. Bei dem Ansaughub, wenn der Druckmittelanschluß 20 drucklos ist, wird der Antriebskolben 22 nicht bis nach unten zu dem Anschlag 42 bewegt, sondern kommt an dem Anschlag 30 zur Anlage. Der Antriebskolben 22 und damit der Pumpenkolben 12 führen daher nur einen relativ kurzen Ansaughub aus. Eine entsprechend kleine Menge von Flüssigkeit wird bei dieser Betriebsweise auch anschließend, wenn Druck auf den Druckmittelanschluß 20 gegeben wird, über den Auslaßanschluß 16 abgegeben. Das Fördervolumen im letzteren Falle entspricht der Du^renz der Volumina des Antriebszylinders 18 und des Stellzylinders 38, jeweils zwischen den Anschlägen 28, 42 bzw. 34, 36 gemessen.
Bei der Ausführungsform nach Fig 2 sind der Antrieb„zylinder und der Stellzylinder von verschiedenen Abschnitten einer einzigen durchgehenden Zylinderhülse 45 gebildet, welche durch den Stellkolben 47 voneinander getrennt sind. Der Stellzylinder enthält eine Zylinderkammer 48, die zwiscnen dem Stellkolben 47 und einer Platte 50 gebildet ist, welche in einer Erweiterung 52 der Zylinderbohrung der Zylinderhülse 45 sitzt. In die Erweiterung ist ein Endstück 54 eingesetzt, welches durch eine Überwurfmutter 56 gehalten wird. Dcis Endstück 54 weist einen zentralen Ansatz 58 auf, der an der Platte 50 anliegt und diese gegen eine Schulter zwischen der Zylinderbohrung und der Erweiterung 52 drückt. Um diesen zentralen Ansatz58herum ist ein Ringraum 60gebildet, in welchem ein Druckmittelanschluß 62 mündet. In der Platte 50 sind Bohrungen 64 vorgesehen, welche eine \ erbindung zwischen dem Ringraum 60 und der Zylinderkammer 48 herstellen.
Am anderen Ende weist die Zylinderbohrung der Zylinderhülse 45 ebenfalls eine Erweiterung 66 auf, in welche ein Endstück 68 eingesetzt ist. Auf dem Endstück 68 sitzt eine mit einem radial nach außen ragenden Flansch 70 und mit einem radial nach innen ragenden Flansch 72 versehene Hülse 74. Hülse 74 und Endstück 68 sind durch eine Überwurfmutter 76 gehalten. Eine PJatte 78 liegt an einer weiteren Schulter 80 an, die von der Bohrung der Zylinderhülse 45 gebildet ist. Sie wird durch einen zentralen Ansatz 82 de* Endstücks 68 in Anlage an dieser Schulter 80 gehalten. Um den zentralen Ansatz 82 herum ist ein Ringraum 84 gtUldet, in welchen ein Druckmittelanschluß 86 mündet. Die Platte 78 weist axiale Durchbrüche 88 auf Ein Antriebszylinder wird zwischen dem Stellkolben 47 und der Platte 78 gebildet ur.d durch einen An.riebskolben 90 in eine erste Zylinderkammer 92 und eine zweite Zylinderkammer 94 unterteilt.
Mit dem Antriebskolben 90 ist über eine Kolbenstange 96, die abdichtend durch die Platte 78 und das Endstück 68 hindurchgeführt ist, ein Pumpenkolben 98 verbunden. Der Pumpenkolben 98 ist in einem Pumpenzylinder 100 geführt. Der Pumpenzylinder 100 ist eine Hülse, die auf dem radial nach innen ragenden Flansch 72 der Hülse 74 aufsitzt. Ein T-förmiges Kopfstück 102 bildet einen Einlaßanschluß 104
29 I 1 443
ιιικΙ einen Auslaßansehluß 106 und einen vertikalen Kragen 108, der den oberen Teil des Pumpcn/ylindcrs 100 aufnimmt und in eine Erweiterung eier lliilse 74 eingeschraubt ist.
Hinc Stange 110 ist abdichtend in dem Stellkolhen 47 geführt und kommt mit einem Anschlag 112 an der dem Antriebskolben 90 zugewandten Stirnfläche 114 des Stellkolbens zur Anlage. Die Stange ist durch die druckbeaufschlagbare Zylinderkammer 4H des Stellzylinders und durch dessen Stirnwand, nämlich die Platte 50 und das Endstück 54 hindurch in eine langgestreckte Antriebsdruckkammer 116 gefuhrt, die teilweise in dem Endstück 54 und teilweise in einem zentralen Ansatz 118 der Überwurfmutter 56 gebildet ist. An ihrem in die Antriebsdruckkammer 116 raeenden F.nde triiol rlin Stanor 110 pin.-n Anschjag 120, der außen an der Stirnwand des Stellzylinders, d h. an dem Endstück 54 zur Anlage kommt und die Bewegung der Stange auf den Antriebskolben 90 hin begrenzt. Die Stange 110 kommt mit ihrer Stirnseite über Abstandsstücke 122 an dem Antricbskolben 90 zur Anlage und begrenzt dessen Kückhub auf den Stellkolben 47 hin. In der Antriebsdruckkammer 116 mündet ein Druckmittcianschluß 124. Ein Arbeitsdruckkanal 126 erstreckt sich durch die Stange 110 hindurch und verbindet deren Stirnflächen miteinander.
Die Abstandsstücke 122 sind neben der Mündung des Arbeitsdruckkanals 126 an der Stirnseite der Stange 10 angebracht und kommen, wie gesagt, an dem Antriebskolben 90 zur Anlage. Somit wird auch in der Anschlagposition der Antriebskolben 90 in einem gewissen Abstand von der Stirnseite der Stange 110 gehalten und um die Abstandsstücke 122 herum ein radialer Auslaß gebildet. Die Abstandsstücke 122 verhindern somit einen Abschluß des Arbeitsdruckkanals 126 durch den Antriebskolben 90 in der Anschlagposition.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung
Bei einer ersten Betriebsweise ist der Druckmittel-•tnschluU 62 drucklos. Der Slellkolbcn 47 kann sich bis in die dargestellte untere Hndstcilung bewegen. Wenn Druck auf den Druckmiltelanschlu« R6 gegeben wird und dafür der DruckmittclanschluU 124 mit der Atmosphäre verbunden ist, dann wird die Zylind'/rkammcr 94 über den durch die Abstandsstücke 122 bestimmten Abstand zwischen der Kolbenstange 11(1 und dem Antricbskolben 90, den Arbeitsdruck kanal 126 und den DruckmittclanschliiU 124 mit Atmosphäre verbunden, während die Zylinderkammer 92 über den Ringraum 84 und die Bohrungen 88 mit Druck beaufschlagt ist. Der Antriebskolbcn 90 bewegt sich daher nach unten, bis er mit seiner unteren Stirnseite an den Abstandsstücken 122 zur Anlage kommt Der Pumpenkolben 98 führt einen vollen AncauiihiiK aus. Wer!!! anschließend der Drückrriiücluri schluß 124 unter Druck gesetzt wird und dafür der Druckmittelanschluß 86 mit Atmosphäre verbunden ist. bewegt sich der Antriebskolben 90 nach oben, wobei seine Bewegung durch die Platte 78 begrenzt ist. Das ist die eine Betriebsweise der Pumpe mit größerem Fördervolumen.
Wenn auf den Druckmittelanschluß 62 Druckmittel jnter einem Druck gegeben wird, der größer ist als dir. Drücke, die auf die Druckmittelanschlüsse 86 und 124 gegeben werden, dann wird der Stellkolben 47 nach oben bewegt in eine Stellung, in welcher der Anschlag 120 an der Stirnwind des Stellzylinders, d. h. an dem Endstück 54 zur .\nlage kommt. Die Stange 110 wird dabei über den Anschlag 112 mitgenommen und bildet mit den Abstandsstücken 122 einen Anschlag für den Antriebskolben 90. Bei Druckbeauf-•^chlagung des Druckmittelanschlusses 86 bzw. des Druckmittelanschlusses 124 führt der Antriebskolben 90 und der Pumpenkolben 98 einen kleinen Ansaugbzw. Abgabehub aus, der durch den oberen Anschlag, nämlich die Platte 78 und den unteren Anschlag, nämlich die Abstandsstücke 122 bestimmt ist.
Je nachdem, ob Druck auf den Druckmittelan-M-iiiuG 62 gegetien wird oder nicht, liefen die Pumpe somit ein kleines oder ein großes Fördervolumen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (5)

29 Π 443 Patentansprüche:
1. Druckmitteibetätigte Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen, insbesondere zum Dosieren abgemessener Flüssigkeitsmengen bei Analysegeräten, enthaltend:
- einen Pumpenzylinder, in welchem ein Pumpenkolben geführt ist und welcher wenigstens einen Anschluß zum Ansaugen und Wiederabgeben von Flüssigkeiten aufweist,
- einen mit wenigstens einem Druckmittelanschluß versehenen, gleichachsig zu dem Pumpenzylinder angeordneten Antriebszylinder,
- einen in dem Antriebszylinder geführten Antriebskolben, der mit dem Pumpenkolben verbunden, durch Druckmittelzufuhr an dem Druckmittclanschluß in einer ersten Richtung bewegbar und durch Rückstellmittel in einer zweiten Richtung zurückstellbar ist, und
- Anschläge, zwischen denen der Antriebskolben beweglich ist und vcn denen wenigstens einer zur Veränderung des Fördervolumens einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Anschlag (30, 122) seinerseits durch einen !wischen zw J festen Anschlägen (34,36; 50,120) beweglichen, druckrmttelgei'cuerten Stellkolben (32, 46) verstellbar ist
2. Druckmittelbetätigt P>mpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einstellbare Anschläge für den Antriebskolben torgesehen sind, die durch je einen druckmittelgesteuerten Stellkolben verstellbar sind.
3. Druckmittelbetätigte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stelllylinder (38) mit dem Stellkolben (32) gleichachsig zu dem Antriebszylinder (18) angeordnet isf
4. Druckmittelbetätigte Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebslylinder und Stellzylinder von verschiedenen Abschnitten einer einzigen, durchgehenden Zylin-•"erhülse (45) gebildet sind, welche durch den Stellkolben (47) voneinander getrennt sind.
5. Druckmittelbetätige Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) eine Stange (110) abdichtend in dem Stellkolben (47) geführt ist, welche mit einem Anschlag (112) an der dem Antriebskolben (90) zugewandten Stirnfläche des Stellkolbens (47) zur Anlage kommt,
(b) die Stange (110) durch die druckbeatifschlagbare Zylinderkammer (48) des Stellzylinders und durch dessen Stirnwand (50, 54) hindurch in eine langgestreckte Antriebsdruckkammer (116) geführt ist und an ihrem in die Antriebsdruckkammer (116) ragenden Ende einen Anschlag (120) trägt, der außen an der Stirnwand (54) des Stellzylinders zur Anlage kommt und die Bewegung der Stange (110) auf den Antriebskolbcn (90) hin begrenzt,
(c) die Stange (110) mit ihrer Stirnseite über Abstandsstücke (122) an dem Antriebskolben (90) zur Anlage kommt und dessen Rückhub auf den Stellkolben (47) hin be
grenzt und
(d) ein Druckmittelanschluß (124) in der Antriebsdruckkammer (116) mündet und ein Arbeitsdruckkanal (126) die Stirnflächen der Stange (110) verbindet.
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