DE3320386A1

DE3320386A1 - Kolben- oder kolbenmembranpumpe

Info

Publication number: DE3320386A1
Application number: DE19833320386
Authority: DE
Inventors: Carus von 2000 Hamburg Karstadt
Original assignee: BRAN and LUEBBE; Bran und Luebbe GmbH
Current assignee: SPX Flow Technology Germany GmbH
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3320386C2

Description

DiPU-CHEM. dr. HARALD STACH

PATENTANWALT

ADENAUERALUEE 3O . 2000 HAMBURG 1 · TELEFON (040) 2445 23

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Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderint Bran & Lübbe GmbH, 2000 Norderstedt

Kolben- oder Kolbenmembranpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kolben- oder Kolbenmembranpumpe mit mindestens einem durch Antriebsvorrichtungen reziprozierend bewegbaren Kolben, einer durch dessen Bewegung im Volumen veränderbaren Pörderkammer und mit dieser verbun-

denen, jeweils zu nur in Förderrichtung öffnenden Ventilen ' führenden Ansaug- bzw. Auslaßkanälen.

Es ist bekannt, die Konstanz des Förderstroms einer Kolbenpumpe durch Ermittlung der zur Förderung einer definierten Flüssigkeitsmenge benötigten Hubzahl zu kontrollieren. Da sich die durch eine vorbestimmte Anzahl von Hüben bewirkte Fördermenge bei kontinuierlichem Pumpenbetrieb nur schwer ^! messen läßt, wird üblicherweise die erforderliche Hubzahl zur Förderung einer definierten Flüssigkeitsmenge ermittelt,

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die beispielsweise aus einem als Fördermengen-Meßvorrichtung dienenden Gefäß mit entsprechend angebrachten Niveau-Grenzschaltern zur Abgabe zweier die definierte Flüssigkeitsmenge zeitlich einschließender Meßsignale abgesaugt wird. Alternativ kann auch saug- oder druckeeitig ein von der Flüssigkeit durchströmter Förderzähler in die Förderleitung eingeschaltet werden. Beides hat jedoch den Nachteil, daß die den Beginn bzw. das

Ende des Durchfließens der definierten Flüssigkeitsmenge entin sprechenden Meßsignale jeweils während eines Hubes^nicht vorherbestimrtibaren Stellungen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenmembran ausgelöst werden. Da die Meßsignale wegen der diskontinuierlichen Förderweise bei saugseitiger Anordnung der Fördermengen-Meßvorrichtung im Verlaufe des Saughubes und bei druckseitiger Anordnung im Verlaufe des Druckhubes ausgelöst werden, treten durch die· Bezugnahme auf die Anzahl voller Hübe Meßfehler von + 1/2 der durch einen Kolbenhub insgesamt bewirkten Fördermenge auf. Um diesen Meßfehler idein zu halten, müssen große Meßvolumina und somit lange Meßzeiträume in Kauf genommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Kolben- oder Kolbenmembranpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine genauere Kontrolle der von dem pulsierenden Förderstrom bewirkten Fördermenge gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kolben- oder Kolbenmembranpumpe erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ausgestattet.

Dies ermöglicht eine erheblich gesteigerte Meßgenauigkeit sowie Messungen mit Erfassung der von nur wenigen oder sogar nur einem Kolbenhub bewirkten Fördermenge und damit verkürzte Meßzeiten und eine häufigere Wiederholung der Messung. Auch können bei der Fördermengen-Meßvorrichtung kleinere definierte Flüssigkeitsmengen vorgegeben werden, was besonders bei nicht direkt in die Förderleitung einschaltbaren Maßvorrichtungen wie etwa besonderen Meßbehältern platz- und kostensparend ist.

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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Pumpe sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Das die Markierungen aufweisende Bauteil wird wenigstens während des die Förderung der zu ermittelnden Fördermenge bewirkenden Teils des Bewegungszyklus des Kolbens so bewegt, daß die Markierungen nacheinander entsprechend der vom Kolben geförderten gleichgroßen Teilmengen die Abgreifstellung durchlaufen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Pumpe anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigen: .

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kolbenmembranpump e;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der druckseitigen Fördermenge der Pumpe und der Zeitpunkte des Durchgangs der Markierungen durch die Abgreifstellung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kolbenpumpe.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kolbenmembranpumpe 1 umfaßt einen durch Antriebsvorrichtungen 2 zur Bewegung einer Membran 3a reziprozierend bewegbaren Kolben 3» eine durch deren Bewegung im Volumen veränderbare Forderkammer k und mit dieser verbundene, jeweils zu nur in Förderrichtung öffnenden Ventilen 5a bzw. 6a führende Ansaug- bzw. Auslaßkanäle 5 bzw. 6. Eine weiße Markierungsscheibe 7 ist mit den Antriebsvorrichtungen 2 für den Kolben 3 durch eine Welle (nicht gezeigt zu synchroner Drehung verbunden und weist mehrere über nur eine Hälfte ihres Umfange verteilte schwarze Markierungenη 8 auf, die bei ihrer Drehung nacheinander eine Abgreifstellung

als 10 durchlaufen und dabei jeweils eineiLichtreflex-Schranke ausgeführte, nahe der Markierungsscheibe 7 angeordnete Abgreifvorrichtung 9 zur Erzeugung eines Signals veranlassen.

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Die Lichtreflex-Schranke 9 erzeugt ein Signal, wenn ein sonst von der weißen Markterungsscheibe 7 reflektierter Lichtstrahl durch eine nichtreflektierende schwarze Markierung 8 unterbrochen wird.

Wie Fig. 2 zeigt, wird, bedingt durch den pulsierenden Förderbetrieb einer reziprozierenden Pumpe, die geförderte Flüssigkeit vom Auslaßkanal 6 nicht kontinuierlich abgegeben. Beim Saughub des Kolbens 3 ist das Ventil 6a im Auslaßkanal 6 geschlossen und eine der Volumenänderungen der Förderkammer k durch die Bewegung des Kolbens 3 und der Membran 3a entsprechende Flüssigkeitsmenge wird durch das geöffnete Ventil 5a des Ansaugkanals 5 i*¹ die Förderkammer k gesaugt. Bei Beginn des Druckhubes schließt sich das Ventil 5a im Ansaugkanal 5, das Ventil 6a im Auslaßkanal 6 öffnet sich ur>.d die in die Förderkammer k gesaugte Flüssigkeitsmenge wird druckseitig wieder abgegeben. Aufgrund der ungleichmäßigen Beschleunigung des Kolbens 3 und der dynamischen Strömungsverhältnisse in Förderkammer k und Äuslaßkanal 6 verläuft diese druckseitige Flüssigkeitsabgabe nicht als gleichmäßige Strömung, sondern nimmt den in Figur 2a erkennbaren, etwa halbsinusartigen Verlauf. Die Entwicklung der druckseitig anfallenden Gesamtfördermenge mit der Zeit ist daher, wie Fig. 2b erkennen läßt, diskontinuierlich und stufenartig. Eine entsprechende saugseitige Bilanz würde ganz analog einen halbsinusartigen Verlauf der Fördermenge während des Saughubs und einen umgekehrten, mit - dann abfallenden - Teilen der Kurve in den Saughubabschnittender Zeltachse liegenden Verlauf der Gesamtförderkurva zeigen, die in diesem Fall die abgeförderte Menge darstellt.

Die Abstände der Markierungen 8 auf der Markierungsscheibe sind voneinander, wie Fig. 1 schematisch zeigt, in einem durch die Art der in Fig. 2a gezeigten Zoitbeziehung zwischen Kolbenbzw. Membranbewegung und Fördermenge bedingten Maß ungleich beabstandet, so daß die vom Kolben 3 zwischen dem Durchgang zweier benachbarter Markierungen 8 durch die Abgreifstellung 10 jeweils bewirkten Teilfördermengen annähernd gleich groß

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sind. Wäre die druckseitig austretende Fördermenge über den gesamten Verlauf des Druckhubes konstant, der Kurvenverlauf in Fig. 2a während der Druckhübe also nicht halbsinusartig, sondern geradlinig parallel zur Zeitachse, so könnte statt der ungleichen Beabstandung der Markierungen 8 eine Reihe voneinander gleich beabstandeter Markierungen 8 verwendet werden. Die in den Figuren 1 und 3 nur schematisch dargestellten Markierungen 8 entsprechen in Anzahl und Abstand voneinander nicht den im konkreten Fall verwendeten, vielmehr werden Anzahl und Abstand der Markierungen 8 den baulichen- und Betriebsbedingungen des Einzelfalles entsprechend gewählt.

Die Markierungsscheibe 7 und die nicht dargestellte Fördermengen-Meßvorrichtung, die eine definierte Fördermenge zeitlich einschließende Meßsignale erzeugt, sind so angeordnet, daß jede von der Fördermengen-Meßvorrichtung erfaßte Fördermenge während eines solchen Teils des Bewegungszyklus des Kolbens 3 erfolgt, dem eine Bewegung des mit Markierungen 8 versehenen Abschnitts der Markierungsscheibe 7 durch die Abgreifstellung 10 entspricht. Dadurch treten die die definierte

Flüssigkeitsmenge begrenzenden Meßsignale der Fördermengendur ch
Meßvorrichtung jeweils in einernten zeitlichen Abstand des Durchgangs zweier benachbarter Markierungen 8 durch die Abgreifstellung 10 definierten Zeitintervall d., d , d„„..d _o (Fig. 2c) ein, so daß sich der die Genauigkeit der Förderstromkontrolle begrenzende Meßfehler etwa auf + die Hälfte der zwischen zwei Markierungen 8 bewirkten Fördermenge vermindert. Durch eine entsprechend feine und dem Zeitverlauf der in Fig. 2a schematisch gezeigten Fördermengenkurve genau angepaßte Unterteilung der Markierungsscheibe 7 niit Markierungen 8 kann der Meßfehler auf das apparativ kleinstmögliche Maß reduziert werden. Bei asymmetrischem Verlauf der Fördermengenkurve kann durch entsprechend asymmetrische Anordnung der Markierungen 8 trotzdem eine Einteilung in annähernd gleicl große Teilfördermengen erreicht werden. Für Pumpen mit andersartigem Zeitverhalten des Dosierstroms sind entsprechende Markierungsanordnungen vorsehbar.

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Die Markierungen 8 können statt optischer auch mechanischer, magnetischer oder elektrischer Art sein und durch eine entsprechend abgewandelte Abgreifvorrichtung erfaßt werden; die AbgreifVorrichtung 9 kann statt nahe der Abgreifstellung 10 an der Pumpe 1 auch räumlich von dieser entfernt angeordnet werden, solange die Abgreifvorrichtung 9 so zur Abgreifstellung 10 ausgerichtet ist, daß jeder Durchgang einer Markierung 8 durch die Abgreifstellung 10 ein Signal der Abgreif vorrichtung 9 auslöst.

In Fig. 3 ist eine Kolbenpumpe dargestellt, die statt einer Markierungsscheibe 7 ein zusammen mit dem Kolben 3 reziprozierendes Bauteil 7¹ aufweist. Bei dieser Ausführungsform durchlaufen die Markierungen 8 des Bauteils 7¹ die Abgreifposition 10 bei jedem Bewegungszyklus des Kolbens 3 zweimal, einmal beim Saughub und einmal beim Druckhub, jedoch in jeweils umgekehrter Reihenfolge. Da die Fördermengen-Meßvorrichtung 12 im Ansaugkanal 5 der Pumpe 1 angeordnet ist, ist die AbgreifVorrichtung 9 so ausgelegt, daß sie nur beim Saughub Signale beim Durchgang der Markierungen 8 durch die Abgreifstellung 10 erzeugt. Eine Vorrichtung 11 vergleicht die von der Abgreifvorrichtung 9 erzeugten Signale mit den Meßsignalen der der Pumpe 1 saugseitig vorgeschalteten Fördermengen-Meßvorrichtung 12 und ist zur automatischen Auswertung der Zeitbeziehung der Signale von Abgreifvorrichtung 9 und Fördermengen-Meßvorrichtung 12 und zur Ausgabe der Ergebnisse über ein Datenausgabesystem ausgelegt. Die Fördermengen-Meßvorrichtung 12 kann statt im Ansaugkanal 5 i^m Auslaßkanal 6 angeordnet werden, dann wird die Abgreifvorrichtung 9 so eingerichtet, daß sie den Durchgang der Markierungen 8 durch die Abgreifstallung 10 nur beim Druckhub des Kolbens 3 durch Signale anzeigt. Für die schematisch dargestellte Anordnung der Markierungen 8 auf dem Bauteil 7¹ in Fig. 3 gilt analog das oben mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 gesagte.

Claims

M.Dfi; KARALD STACH

ADENAUERALLEE 3O · 2000 HAMBURG 1 . TELEFON (O40) 24 43 23

AKtenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderin; Bran & Lübbe GmbH, 2000 Norderstedt

■ PATENTANSPRÜCHE

Kolben- oder Kolbenmembranpumpe, mit mindestens einem durch Antriebsvorrichtungen (2) reziprozierend bewegbaren Kolben (3)» einer durch dessen Bewegung im Volumen veränderbaren Förderkammer (k) und mit dieser verbundenen, jeweils zu nur in Förderrichtung öffnenden Ventilen (5a»6a) führenden Ansaug- bzw. Auslaßkanälen (5 bzw. 6), dadurch gekennzeichnet, daß

a) an einem bei jedem Bewegungszyklus des Kolbens (3) bewegten Bauteil (7) mehrere bei dessen Bewegung nacheinander durch eine Abgreifstellung (1O) bewegte Markierung (8) angeordnet sind,

b) die Markierungen (8) am Bauteil (7) in solchen ungleichen Abständen voneinander angeordnet sind, daß die vom Kolben (3) zwischen dem Durchgang zweier benachbarter Markierungen (8) durch die Abgreifstellung bewirkten Fördermengen mindestens annähernd gleich sind und

c) eine Abgreifvorrichtung (9) zur Erzeugung eines Signals für jede die Abgreifstellung (1O) durchlaufende Markierung (8) vorgesehen ist. *

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2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (8) nur in dem während des Saughubes oder nur in dem während des Druckhubss durch die Abgreifstellung (10) bewegten Bereich des Bauteils (7) angeordnet sind.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (8) auf einem bei jedem Bewegungszyklus des Kolbens (3) eine Umdrehung ausführenden Bauteil (7) angeordnet sind.
.4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (B) auf der beim Saughub oder beim Druckhub durch die Abgreifstellung (10) bewegten Hälfte einer bei jedem Bewegungszyklus des Kolbens (3) eine Umdrehung ausführenden Markierungsscheibe (7) angeordnet sind.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (8) auf einem bei jedem Bewegungszyklus des Kolbens (3) reziprozierenden Bauteil (7¹) angeordnet sind.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgreifvorrichtung (9) zur Erfassung mechanischer Markierungen ausgelegt ist.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgreifvorrichtung (9) zur Erfassung optischer, magnetischer oder elektrischer Markierungen ausgelegt ist.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Vorrichtung (11) zum Vergleich der von der Abgreifvorrichtung (9) erzeugten Signale mit den Meßsignalen einer der Pumpe (1) saugeeitig vorgeschalteten oder druckaeitig nachgeschalteten Fördermengen-Meßvorrichtung (12) vorgesehen ist.