DE3105649A1 - Dosing pump - Google Patents
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Patentanwälte Dipl.-Ing. Han&Langosch*: Or:-lngi!Hef6z Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg te Tel*efeh«(Ö7.11) 29-05 2#.Patent attorneys Dipl.-Ing. Han & Langosch *: Or: -lngi! Hef6z Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg te Tel * efeh «(Ö7.11) 29-05 2 #.
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Hartmann. & Lämmle GmbH + Co.KGHartmann. & Lämmle GmbH + Co.KG
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Rute3heimRute3heim
DosierpumpeDosing pump
Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben, ' dessen Hubfrequenz und/oder dessen wirksamer Kolbenhub einstellbar und der Pumpenkolben hierzu über oinen drehzahl- und/oder hubregelbaren Antrieb boweqbai ist.The invention relates to a metering pump with at least one pump piston guided in a pump housing, ' its stroke frequency and / or its effective piston stroke adjustable and the pump piston for this purpose o a speed and / or stroke adjustable drive boweqbai is.
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Bekannt sind Dosierpumpenantriebe mit mechanisch iibor Kurvon gesteuertem Pumpenkolbenbewegungen, die je nach Dos.iervolumen in der Kurbelantriebstechnik verstellt werden müssen, d.h. der Kurbelradius oder die Schubstange getrieben vom Kurbelradius wird in ihrer Länge verändert. Hierdurch wird der Dosierhub des Pumpenkolbens i η seinen Wegen entsprechend der gewünschten Volumenforderung geändert. Da mit diesen Verstellungen in den Leistungsbereich der Stößelübertragung eingegriffen werden muß, müssen hier hochsteife Stellglieder zwischengeschdtet werden, die bei Hubveriinderungen die Verstellung der volu-' metrischen Hubveränderung vornehmen müssen.Dosing pump drives with mechanically controlled pump piston movements are known, which have to be adjusted in the crank drive technology depending on the dosing volume, i.e. the crank radius or the length of the push rod driven by the crank radius is changed. This will the metering stroke of the pump piston i η changed its path according to the desired volume requirement. Since it is necessary to intervene in the performance range of the ram transmission with these adjustments here highly rigid actuators are interposed, which, when the stroke is changed, the adjustment of the volu- ' have to make a metric stroke change.
Weiterhin sind hydraulisch gesteuerte Dosierpumperiantriebe bekannt. Hier wird durch eine Schwarz-Weiß-Steuerung ein Arbeitszylinder zum Antrieb des Pumpenkolbens zwischen zwei von außen verstellbaren Festanschlägen hin- und herbewegt. Durch Endlagendämpfungen werden die Brems- sowie Beschleunigungskurven gefahren. Eine Kurvenänderung für die Beschleunigung und Bremsung ist nach der Fertigung eines solchen Antriebes nicht mehr möglich, da diese Endlagendämpfung nur durch fertigungstechnische Anbringungsmöglichkeiten erreicht wird. Im übrigen müssen auch hier die Anschläge gegenFurthermore, hydraulically controlled metering pump drives are known. This is done by a black and white control a working cylinder for driving the pump piston between two externally adjustable fixed stops moved back and forth. The braking and acceleration curves are driven by end position cushioning. There is no change in the curve for acceleration and braking after such a drive has been manufactured more possible, since this end position damping can only be achieved through manufacturing-related attachment options will. Incidentally, the attacks must also be against
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den Arbeitsdruck,den der Arbeitszylinder erzeugt, verstellt werden. Sollten hier Fernverstellungen, gesteuert aus prozeßgesteuerten Anlagen, angebracht werden, so sind auch hier größere Leistungen notwendig. the working pressure that the working cylinder generates, adjusted. Remote adjustments, controlled from process-controlled systems, should be attached here larger efforts are necessary here as well.
Beide erwähnten Systeme haben den Nachteil, daß Änderungen an den Beschleunigungs- und Verzögerungskurven nur durch großen mechanischen Aufwand vorgenommen werden .können. Da solche Pumpenatriebe jedoch häufig die unterschiedlichsten Medien über Dosierpumpen fördern müssen, sind ideale Saug- oder Ausstoßkurven nicht vorbestimmbar.Both systems mentioned have the disadvantage that changes to the acceleration and deceleration curves can only be done with great mechanical effort. Since such pump drives, however Often having to convey a wide variety of media via metering pumps are ideal suction or discharge curves not predictable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand an unterschiedliche Fördermedien und Förderbedingungen anpaßbar ist, insbesondere ohne aufwendige mechanische Vorkehrungen.The object of the present invention is to avoid of the disadvantages described to create a metering pump of the type mentioned, which with can be adapted to different conveying media and conveying conditions with little effort, in particular without complex mechanical precautions.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als Antrieb für den bzw. die Kolben mindestens ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter Arbeitszylinder vorgesehen ist, daß dieser bzw. dionoTo solve this problem, the invention provides that as a drive for the piston or pistons at least a hydraulically or pneumatically actuated working cylinder is provided that this or diono
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Arbeitszylinder über eine elektronische Steuerung in ihrem Hub und ihrer Hubgeschwindigkeit, steuerbar sind und daß dazu die Kolbengeschwindigkeit und der Kolbenweg über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor vorgegeben und über eine Nachlaufsteuerung mit einer Istwertrückführung einstellbar 'ist.Working cylinder via an electronic control in their stroke and their stroke speed, are controllable and that for this purpose the piston speed and the piston travel is specified via an electronically controlled stepper motor and via a follow-up control adjustable with an actual value feedback '.
Dadurch können insbesondere bei prozeßgesteuerten Anlagen z.B. in der chemischen Verarbeitungsindustrie die Dosierung in weiten Grenzen dem erforderlichen Prozoßzyl'lus automatisch angepaßt werden, wohei selbst ein Wechsel der zu fördernden Stoffe ohne mechanische Änderungen an der Dosierpumpe einfach möglich ist.In this way, especially in process-controlled systems, e.g. in the chemical processing industry the dosage can be adapted automatically to the required process cycle within wide limits, including itself it is easy to change the substances to be conveyed without mechanical changes to the dosing pump.
Konstruktiv besonders einfach kann die Kolbenstange des Arbeitszylinders mit dem Pumpenkolben in bekannter Weise gekoppelt sein und es kann weiter die Koppelstange oder eine Kolbenstangenverlängerung Teil der Istwertrückführung sein. Insbesondere kann ein Teil der Kolbenstange bzw. der Kolbenstangenverlangerungeine Verzahnung tragen, in der ein Ritzel der Istwert-, rückführung kämmt. Dabei wird die Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders in Abhängigkeit von der Abweichung der Iststellung der Kurbelstange bzw. der Kolbenstangen-Verlängerung von der vorgegebenen Sollstellung überThe piston rod of the working cylinder with the pump piston can be designed in a particularly simple manner in a known manner Way be coupled and it can further the coupling rod or a piston rod extension part of the Be actual value feedback. In particular, a part of the piston rod or the piston rod extension can be a Wear toothing in which a pinion of the actual value feedback meshes. This is the pressurization of the working cylinder depending on the deviation of the actual position of the connecting rod or the piston rod extension from the specified target position over
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ein hydraulisches Regelventil gesteuert.controlled by a hydraulic control valve.
Mit relativ geringem konstruktiven Aufwand kann eine Verdoppelung der maximalen Fördermenge dadurch erreicht werden, daß symmetrisch zwei Pumpen und Arbeitszylinder vorgesehen sind, die über nur eine Nachlaufsteuerung steuerbar sind. Dabei sind beide Arbeitszylinder im synchron-mechanischen Regelkreislauf festgeschaltet, wobei gleichzeitig jede der beiden Dosierpumpen ihre volle Leistung erbringen können und es kannbei der Kopplung jeder Zylinder für sich in der Ausvrirkung der Saug- und Stoßbewegung mit voller Leistung gefahren werden.With relatively little design effort, the maximum delivery rate can be doubled be achieved that symmetrically two pumps and working cylinder are provided, which have only one Follow-up control are controllable. Both working cylinders are in the synchronous mechanical control circuit switched on, with each of the two metering pumps performing their full capacity at the same time can and it can with the coupling of each cylinder for itself in the effect of the suction and impact movement can be driven at full power.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeinplel können die Kolbenstangenverlängerungen der beiden Arbeitszylinder jeweils eine Verzahnung tragen, die vorteilhaft überIn a preferred embodiment, the Piston rod extensions of the two working cylinders each carry a toothing that is advantageous over
das Ritzel der Istwertrückführungniteinandor gekoppelt #% sind. Dabei können die beiden Pumpen und Arbeitszylinder punktsymmetrisch zum Ritzel der Istwertrückführung· angeordnet sein, so daß die beiden Pumpen immer gleichsinnig laufen und die Saug- und Stoßbeweg.ung kann optimal ausgesteuert werden.the pinion of the actual value feedback is mutually coupled #% are. The two pumps and working cylinders be arranged point-symmetrically to the pinion of the actual value feedback, so that the two pumps always run in the same direction and the suction and pushing movements can be optimally controlled.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kolben der beiden Arbeitszylinder fluchtend über eine gemeinsameIn another embodiment, the pistons of the two working cylinders are aligned over a common one
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KoIbonstangenverlängerung miteinander verbunden. Bei dieser Tandemlösung wird immer abwechselnd eine Pumpe in Saug- und die andere im Förderbetrieb gefahren. Durch die Überlagerung von Saug- und Förderbetrieb ist hier allerdings eine optimale Aussteuerung an den Leistungsgrenzen beschränkt.Carbon rod extension connected to one another. With this tandem solution, one pump is always alternately in suction mode and the other in delivery mode drove. Due to the superimposition of suction and conveying operation, however, there is optimum control here limited at the performance limits.
Einen materialmäßig reduzierten Konstruktionsaufwand kann man dadurch erreichen, daß das Gehäuse für die Istwertrückführung gleichzeitig als AbschlußdeckelA materially reduced construction effort can be achieved in that the housing for the Actual value feedback at the same time as a cover
K) des Arbeitszylinders dient, in dem die entsprechenden Kanäle für die Druckmittelzuführung und Abführung vom und zum Steuerventil direkt angeordnet sind, so daß mindestens ein Teil der erforderlichen Verbindungs-■ Mtungen und Schraubverbindungen eingespart werden kann. Eine weitere Vereinfachung kann noch dadurch erreicht werden, daß das Mantelrohr des Arbeitszylinders im Gehäuse der Istwertführung direkt dicht eingeschraubt ist.K) of the working cylinder is used in which the corresponding Channels for the pressure medium supply and discharge from and to the control valve are arranged directly, so that at least a part of the necessary connection ■ Mts and screw connections can be saved can. A further simplification can be achieved in that the jacket tube of the working cylinder is screwed directly into the housing of the actual value guide.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den ünteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigt:Further designs according to the invention are the subclaims and their advantages are explained in more detail in the description below. In the attached drawings shows:
Fig. 1 eine schematische DarstellungFig. 1 is a schematic representation
einer Dosierpumpe mit zweia dosing pump with two
.Pumpen und Arbeitszylindern.Pumps and working cylinders
in Tandemanordnung,in tandem,
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch die beiden in Tandem angeordneten Arbeitszylinder,2 shows a longitudinal section through the two working cylinders arranged in tandem,
Fig. 3 ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm, der in den Fig. 1 und 23 shows a piston speed-stroke diagram, that in Figs
dargestellten Ausführungsform einer Dosierpumpe,illustrated embodiment of a Dosing pump,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform mit zwei Pumpen und Arbeitszylindern undFig. 4 shows another embodiment two pumps and working cylinders and
Fig. '5 einen Längsschnitt durch die beiden punktsymmetrisch angeordneten Arbeitszylinder der in Fig. 4 schematisch dargestellten Dosierpumpenausführung. 5 shows a longitudinal section through the two arranged point-symmetrically Working cylinder of the metering pump version shown schematically in FIG.
Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielon werden für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugp.-zELchen verwendet. Beim in Fig. 1 schema ti r.ch darcjosle I 1 t on Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe sind zwei Pumpen 1,1' und zwei Arbeitszylinder 2,2' in ihrer axialenIn the exemplary embodiments described below, the same reference numbers are used for the corresponding parts used. When in Fig. 1 schema ti r.ch darcjosle I 1 t on Embodiment of a metering pump are two pumps 1, 1 'and two working cylinders 2, 2' in their axial
Erstreckung fluchtend miteinander über eine Koppelstange gekoppelt. Weiter sind die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1' direkt mit den Kolbenstangen 5,5' der zugeordneten Arbeitszylinder 2 bzw. 2' verbunden. Die Koppelstange 3 ist mit.einer Verzahnung 6 versehen, die in einemExtension coupled to one another in alignment via a coupling rod. Next are the pistons 4,4 'of the pumps 1,1' connected directly to the piston rods 5, 5 'of the associated working cylinder 2 and 2'. The coupling rod 3 is provided mit.einer toothing 6, which in one
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* At * At
R.it./.ol 7 einer Istwertrückführung 8 kämmt. Die Istwert rückführung 8 ist Bestandteil einer Nachlaufsteuerung 9. Der Sollwert der Nachlaufsteuerung 9 wird von einer elektronischen Steuerung 10 über einen Schrittmotor 11 vorgegeben entsprechend den Dosierbedürfnissen. Der von der elektronischen Steuerung 10 angesteuerte Schrittmotor 11 ist über einen Zahnriemen 12 mit einer Sollwerteingabe 13 der Nachlaufsteuerung 9 gekoppelt.R.it./.ol 7 combs an actual value feedback 8. the Actual value feedback 8 is part of a follow-up control 9. The setpoint of the follow-up control 9 is specified by an electronic controller 10 via a stepper motor 11 according to the Dosing needs. The stepping motor 11 controlled by the electronic controller 10 is via a toothed belt 12 coupled to a setpoint input 13 of the follow-up control 9.
Die Nachlaufsteuerung 9 ist mit einer Druckölversorgung 14, einem ölrücklauf 15 und Verbindungsleitungen A und B, A1, B' mit den Druckräumen 16,16' , 17,17' der beiden Arbeitszylinder 2,2' über ein nicht näher dargestelltes Regelventil verbunden. Bei einer entspre-chenden Abweichung des Istwerts vom vorgegebenen Sollwert wird in bekannter Weise über die Nachlaufsteuerung 9 eine Verschiebung der Kolben 18,18' mittels Druckölbeaufschlagung bzw. Druckölrückführung erreicht, wodurch über die Kolbenbewegung die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1' bewegt und Druckmedium in Richtung der Pfeile 19,19' gefördert bzw. angesaugt .wird.The follow-up control 9 is connected to a pressure oil supply 14, an oil return 15 and connecting lines A and B, A 1 , B 'with the pressure chambers 16, 16', 17, 17 'of the two working cylinders 2, 2' via a control valve not shown in detail. In the event of a corresponding deviation of the actual value from the specified setpoint, a displacement of the pistons 18, 18 'is achieved in a known manner via the follow-up control 9 by means of pressure oil admission or pressure oil return, whereby the piston 4,4' of the pumps 1,1 'is achieved via the piston movement. moves and the print medium is conveyed or sucked in in the direction of arrows 19, 19 '.
In der Fig. 2 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel . einer Dosierpumpenkonstruktion gemäß Fig. 1 ohne Pumpen dargestellt. Die Koppelstange 3 ist bei dieserIn Fig. 2 is a constructive embodiment. a metering pump construction according to FIG. 1 without Pumps shown. The coupling rod 3 is in this
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Konstruktion in einem Gehäuse 20 der Nachlaufsteuerung 9 verschiebbar geführt und über eine Exzenterrolle 21 in einem spielfreien Eingriff mit dem Ritzel 7 gehalten. Die Koppelstange 3 selbst ist bis zum inneren Ende der beiden hohl ausgeführten Kolbenstangen 5,5' geführt und dort fest angelenkt, und sie durchdringt damit die Kolben 18,18' der beiden Arbeitszylinder. 2,2'.Construction guided displaceably in a housing 20 of the follow-up control 9 and via an eccentric roller 21 held in engagement with the pinion 7 without play. The coupling rod 3 itself is guided to the inner end of the two hollow piston rods 5.5 'and firmly hinged there, and so it penetrates the pistons 18,18 'of the two working cylinders. 2.2 '.
Der Innenraum der Kolbenstangen 5,5' ist jeweils über ein Innenrohr 22,22' von den Arbeitsräumen 16,17,16',17' unter Anordnung entsprechender Dichtungen abgedichtet. Durch diese Hohlausbildung der Kolbenstangen 5,5' kann eine wesentliche Reduzierung der Baulänge erreicht werden.The interior of the piston rods 5.5 'is each over an inner tube 22,22 'from the working spaces 16,17,16', 17 ' sealed with the arrangement of appropriate seals. Through this hollow design of the piston rods 5.5 ' a significant reduction in the overall length can be achieved.
Zur weiteren Verkürzung der Baulänge und zur Einsparung von Einzelteilen und Schraubverbindungen sind die Mantelrohre 23,23' der Arbeitszylinder 2,2' direkt im Gehäuse 20 dicht eingeschraubt, wobei die Leitungen A1 und B vom nicht dargestellten Regelventil der. Nachlaufsteuerung 9 direkt in die Druckräume 17' bzw. 16 geführt sind.To further shorten the overall length and to save on individual parts and screw connections, the jacket pipes 23, 23 'of the working cylinder 2, 2' are screwed tightly directly into the housing 20, the lines A 1 and B from the control valve (not shown). Follow-up control 9 are guided directly into the pressure chambers 17 'and 16, respectively.
In Fig. 3 ist ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm für einen Arbeitszyklus dargestellt. Dabei geht dieIn Fig. 3 is a piston speed-stroke diagram for one duty cycle is shown. That goes
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Hoschleunigungskurve 24 in einen Konstantgeschwindigkeitsteil 25 über und es erfolgt im Hubendbereich eine Verzögerung beispielweise gemäß der Verzögerungskurve 26. Im anschließenden Rückhub erfolgt die Bewegung entsprechend der Beschleunigungskurve 24', dem Konstantgeschwindigkeitsteil 25' über die Verzögerungskurve 26* wieder zurück in die Ausgangslage. Durch die elektronische Steuerung kann dieser Kurvenverlauf entsprechend dem maximalen Leistungs-IC) vermögen der Druckölversorgung 14 und der Nachlaufsteuerung 9 variiert werden entsprechend den Bedürfnissen und Anforderungen an eine optimale Dosierung.Acceleration curve 24 into a constant speed part 25 above and there is a deceleration in the end of the stroke, for example according to the deceleration curve 26. In the subsequent return stroke, the Movement corresponding to the acceleration curve 24 ', the constant speed part 25' over the deceleration curve 26 * back to the starting position. Thanks to the electronic control, this Curve according to the maximum power IC) Capability of the pressure oil supply 14 and the follow-up control 9 can be varied according to the needs and requirements for an optimal dosage.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind die beiden Arbeitskolben 2,2' mit ihren jeweiligen Koppelstangen 3,3' punktsysmetrisch zum Ritzel 7 der Istwertrückführung 8 der Nachlaufsteuerung 9 angeordnet. Durch diese punktsymmetrische Anordnung ist eine besonders kurze Bauweise möglich mit dem gleichzeitigen Vorteil, daß beide Kolben 4,4' gleichsinnig entweder fördern oder ansaugen, so daß über die elektronische Steuerung 10 eine optimale Anpassung an die.Förderverhältnisse und Förderstoffe möglich ist. Beispielsweise muß die Beschleunigungskurve 24,24" bei zähen Fördermedien flacher verlaufen wie bei dünnflüssigeren.In the embodiment of FIGS. 4 and 5, the two working pistons 2, 2 'with their respective coupling rods 3.3 'symmetrically to the pinion 7 of the actual value feedback 8 of the follow-up control 9 arranged. This point-symmetrical arrangement is special short design possible with the simultaneous advantage that both pistons 4,4 'either in the same direction promote or suck in, so that an optimal adaptation to the conveying conditions via the electronic control 10 and conveying materials is possible. For example, the acceleration curve must be 24.24 "for tough Conveyed media run flatter than with thinner ones.
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Die übrige konstruktive Ausbildung entspricht weitgehend der Konstruktion gemäß Fig. 2. Die aus dom Gehäuse 20 herausragenden Enden der Koppelstangen 3, 31 sind durch Stutzen 27 bzw. 27', die am Gehäuse 2O angeschraubt sind, gegen Verschmutzung und Beschädigung geschützt.The rest of the structural design largely corresponds to the construction according to FIG. 2. The ends of the coupling rods 3, 3 1 protruding from the dome housing 20 are protected against dirt and damage by connecting pieces 27 and 27 ', which are screwed to the housing 2O.
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