DE3517390C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidbetriebene Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Pumpen werden zum Pumpen eines Produkts, insbe­ sondere eines Getränkesirups verwendet, wie er zur Zuberei­ tung von kohlensäurehaltigen Getränken bekannt ist.

Wie bekannt, wird eine Vielzahl von Getränken an Endver­ braucher über Abgabesysteme ausgegeben, die gleichzeitig eine abgemessene Menge eines mit Geschmacksstoffen versehenen Sirups zusammen mit einer entsprechenden oder proportionalen Menge von kohlensäurehaltigem Wasser o. dgl. liefern. Aus Gründen der Hygiene und der Wirtschaftlichkeit stellt die Getränkeindustrie allgemein diese mit Geschmacksstoffen ver­ sehenen Sirupe in zusammenlegbaren Beuteln zur Verfügung, die in schachtelartigen Behältern untergebracht sind, die so aus­ gebildet sind, daß sie mit geeigneten im Stand der Technik be­ kannten Abgabesystemen verbunden werden können.

Die Mehrzahl der bekannten Abgabesysteme benutzt Pumpen mit niedriger Durchflußrate (Menge und/oder Geschwindigkeit), um den Sirup von dem beutelförmigen Behälter abzuziehen und eine abgemessene Menge des Sirups einer Mischdüse zuzuführen. Die Verwendung solcher Pumpen mit niedriger Durchflußrate war vor­ teilhaft aus Gründen der Zuverlässigkeit des Systems. Die Si­ rupe sind normalerweise konzentriert, und sie werden mit ver­ hältnismäßig großen Volumen von kohlensäurehaltigem Wasser gemischt, was bedeutet, daß unerwünschte kleine Variationen in der zugeführten Sirupmenge weitgehende Variationen im Ge­ schmack und in der Qualität des gemischten Endprodukts erzeugen. Obwohl sich die bekannten Abgabesysteme allgemein als für die vorgesehenen Zwecke geeignet erwiesen haben, besitzen sie doch noch gewisse Nachteile, die sie nicht zu einer wirksamen und wirtschaftlichen Einsatzfähigkeit gelangen ließen. Als wichtig­ ster dieser Nachteile ist zu erwähnen, daß die bekannten Abgabe­ systeme nicht in der Lage waren, den Eintritt von Luft in die Pumpe und ein anschließendes Vermischen der Luft mit dem aus­ zugebenden Produkt zu vermeiden. Ein solcher Lufteintritt oder ein Einziehen von Luft in das Abgabesystem tritt typischerweise dann auf, wenn der Sirup aus einem Sirupvorratsbehälter durch die Pumpe entleert ist oder wenn der Behälter kurz vor der Entleerung steht. Ein Lufteintritt in das Abgabesystem hat not­ wendigerweise zur Folge, daß die Menge des abzugebenden Sirups nicht mehr genau ist und somit die Qualität des sich ergebenden Getränks negativ beeinflußt. In extremen Fällen verursacht ein Lufteintritt ein Überhitzen und eine dauerhafte Beschädigung der Pumpe des Abgabesystems. Obwohl diese mit dem Lufteintritt verbundenen Nachteile bereits in begrenztem Maße erkannt wurden, waren entsprechende Lösungen bisher allgemein unwirksam, oder es mußten so komplizierte Vorrichtungen verwendet werden, daß diese übermäßig teuer und unzuverlässig waren.

Daher besteht ein erheblicher Bedarf für eine verbesserte, relativ billige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Ausgeben von Sirup mit einer niedrigen Strömungsrate (Menge und/oder Geschwindigkeit), die oder das geeignet ist, den Sirup durch eine Düse ordnungsgemäß auszugeben und einen Lufteintritt in das Ausgabesystem zu verhindern.

Eine fluidbetriebene Pumpe der eingangs genannten Art ist aus der EP 1 02 311 A2 bekannt. Diese Pumpe besitzt zwei Kolben, die am Ende ihres Hubs jeweils mit einem Steuerven­ til in Eingriff treten. Es werden dabei zwei federvorgespannte Kugeln verwendet, um den Steuerventilschaft entweder zum Kol­ ben hin oder von diesem weg vorzuspannen.

Ferner ist aus der DE 30 35 216 A1 eine Kolbenpumpe bekannt, die durch den gewählten Umsteuermechanismus einen vollständigen Pumpenzyklus gewährleistet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine fluidbetriebene Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine konstante niedrige Strömungsrate des Produkts erzielbar ist, ohne daß Luft oder andere Verunreinigungen in das gepumpte Produkt eingemischt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung sind also zwei gegen­ überstehende Kolben vorgesehen, die auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind. Die Kolben gehen innerhalb entsprechender Antriebszylinder in einem Pumpengehäuse hin und her. Die Antriebszylinder werden abwechselnd mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt und entlüftet, um die ge­ wünschte Pumpwirkung herbeizuführen. Jeder Kolben weist einen entsprechenden Pumpenzylinder auf, der sich mit dem Produkt füllt, während sich der Kolben in seinem Ansaughub oder Einlaß­ hub befindet. Jeder Kolben hat einen Auslaßhub oder Ausstoß­ hub, bei welchem er das Produkt aus dem entsprechenden Pumpen­ zylinder in einen Auslaßkanal und aus der Pumpe heraus durch eine Auslaßöffnung drückt. Da die Kolben auf derselben Kol­ benstange angeordnet sind, befindet sich jeweils ein Kolben in seinem Einlaßhub, während sich der andere Kolben in seinem Auslaßhub befindet.

Die Zuführung von unter Druck stehendem Gas zu den Antriebs­ zylindern zur Bewegung der Kolben wird durch ein Steuerventil gesteuert. Das Steuerventil weist einen Ventilschaft auf, der in sich getrennte axiale Durchgangskanäle aufweist, um ab­ wechselnd die Antriebszylinder in Verbindung mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Gases, beispielsweise Luft oder Kohlendioxyd zu bringen. Jeder axiale Durchgangskanal weist eine Seitenöffnung auf, durch die unter Druck stehende Luft oder entsprechendes Gas den Antriebszylindern zugeführt wird und durch die die Antriebszylinder während der Einlaßhübe belüf­ tet werden. Die Kolben veranlassen den Ventilschaft, sich in­ nerhalb des Pumpengehäuses hin und her zu bewegen. Der Hub der Kolben ist größer als der Hub des Ventilschafts, so daß während des Einlaßhubes ein Kolben sich über eine vorbestimmte Entfernung bewegt, bevor er das Ende des Ventilschafts berührt, der sich in den entsprechenden Antriebszylinder hineinerstreckt. Nachdem er das Ende des Ventilschafts berührt hat, drückt der Kolben den Ventilschaft in das Pumpengehäuse bzw. in den an­ deren Antriebszylinder hinein. Anfänglich ist der sich entlüf­ tende Antriebszylinder in Fluidverbindung durch den entsprechen­ den Hohlraum in dem Ventilschaft mit dem Umgebungsdruck, und der andere Antriebszylinder ist in Fluidverbindung mit der Hoch­ druck-Gasquelle, die die Antriebszylinder bzw. Kolben antreibt. Ein Ventilkörper wandert mit dem Ventilschaft auf den unter Druck zu setzenden Antriebszylinder hin. Eine Feder belastet den Ventilkörper gegen denjenigen Antriebszylinder, in den sich der Ventilschaft am weitesten hineinerstreckt. Wenn der Ventilschaft die Mittelstellung erreicht, verändert die Feder ihre Vorspannungsrichtung von dem zu entlüftenden An­ triebszylinder auf den mit unter Druck stehenden Fluid zu versorgenden Antriebszylinder, wodurch der Ventilkörper in eine Stellung bewegt wird, die es gestattet, den entlüfteten Antriebszylinder wieder unter Druck zu setzen und den zuletzt unter Druck gesetzten Antriebszylinder zu entlüften. Die Fe­ der und der Ventilkörper befinden sich in der Mittelstellung in einem instabilen Gleichgewicht, so daß der Ventilschaft niemals seine Bewegung in der Mittelstellung beendet, wodurch beide Antriebszylinder in gleicher Weise unter Druck gesetzt werden würden und ein kontinuierlicher Betrieb der Pumpe ver­ hindert wäre. Die Kolben und das Ventil wirken zusammen, um ein relativ großes Volumen von gepumptem Produkt bei einer relativ kleinen Bewegung des Ventilschafts zu liefern.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Pumpe ist somit im Ver­ gleich zu bekannten Pumpen für Lebensmittelprodukte sehr wirtschaftlich und mechanisch relativ einfach aufgebaut, so daß sie auch im kontinuierlichen Betrieb außerordentlich zuverlässig ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausgabesystems für Getränkesirup;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Kolben auf der gemein­ samen Kolbenstange und des Mechanismus des Steuer­ ventils, das die Einwirkung von Druckgas auf die Kolben steuert;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Pumpenkörpers, der Zylindergehäuse und der Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Fluid;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht nach Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 Einzelheiten des in der Fig. 2 gezeigten Ventil­ mechanismus;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Feder im Ventil­ mechanismus der Fig. 5;

Fig. 7a bis 7c verschiedene Stellungen des Ventilkörpers und die Gestalt der Ventilfeder im Betrieb der Pumpe gemäß den Fig. 1 bis 5.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausgabe­ systems 1 für einen Getränkesirup, mit einem Sirupvorrats­ behälter 2, der über eine Leitung 3 mit einem Luftabscheider 4 verbunden ist. Nach dem Durchströmen des Filters des Luft­ abscheiders 4 fließt der Sirup durch eine Leitung 5 zu einer fluidgetriebenen Pumpe 10. Die Pumpe 10 drückt den Sirup durch eine Leitung 7, die in einer Düse 8 zum selektiven Abgeben des Sirups in einen Behälter 9 endet.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, besitzt die fluidbe­ tätigte Pumpe 10 ein Pumpengehäuse 12, ein erstes Zylinder­ gehäuse 14 und ein zweites Zylindergehäuse 16, die an gegen­ überliegenden Seiten des Pumpengehäuses 12 durch geeignete Mittel, wie eine Vielzahl von Muttern 19 und Bolzen 20 be­ festigt sind. Die Zylindergehäuse 14 und 16 enthalten einen Pumpenzylinder 17 bzw. einen Pumpenzylinder 18. Das Pumpen­ gehäuse 12 besitzt eine Fluideinlaßöffnung 22 und eine Fluid­ auslaßöffnung 24. Die Fluideinlaßöffnung 22 steht über einen Einlaßkanal 26 mit den beiden Pumpenzylindern 17 und 18 in Verbindung, während die Fluidauslaßöffnung 24 über einen Aus­ laßkanal 28 mit den beiden Pumpenzylindern 17 und 18 verbun­ den ist.

Zur Erleichterung der Herstellung und des Zusammenbaus, sowie zur Erleichterung der Überprüfung, Reinigung und Wartung ist das Pumpengehäuse 12 aus den beiden Gehäuseabschnitten 12 a und 12 b zusammengesetzt. Die Gehäuseabschnitte 12 a und 12 b besitzen Kanäle, wie die Kanäle 29 in den Fig. 3 und 4, durch welche sich Bolzen 20 erstrecken, wenn die Pumpe 10 vollstän­ dig zusammengebaut ist. Zwischen den beiden Gehäuseabschnitten 12 a und 12 b ist zur Abdichtung eine Dichtung 31 angeordnet, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Ein Kolben 30 ist hin- und herbewegbar in dem Pumpenzylinder 17 und in einem Antriebszylinder 32 in einem Ende des Pumpen­ gehäuses 12 axial ausgerichtet mit dem Pumpenzylinder 17 an­ geordnet. Ein Kolben 34 ist ebenfalls hin- und herbewegbar in dem Pumpenzylinder 18 und in einem Antriebszylinder 36 in dem anderen Ende des Pumpengehäuses 12 axial ausgerichtet mit dem Pumpenzylinder 18 angeordnet. Eine Kolbenstange 38 verbindet die Kolben 30 und 34 miteinander, so daß sie sich stets als eine Einheit miteinander bewegen. Der Kolben 30 ist am äußersten Ende seines Bewegungshubs im Pumpengehäuse 12 dargestellt, während der Kolben 34 am inneren Ende seines Bewegungshubs im Pumpengehäuse 12 gezeigt ist.

Wenn sich der Kolben 34 in die in der Fig. 2 gezeigte innere Stellung hinbewegt, tritt Fluid durch die Einlaßöffnung 22 ein und fließt durch den Einlaßkanal 26 in den Pumpenzylin­ der 18 hinein. Gleichzeitig treibt der Kolben 30 Fluid aus dem Pumpenzylinder 17 in den Auslaßkanal 28 und durch die Auslaßöffnung 24 hinaus.

Zwischen dem inneren Ende 42 des Kolbens 30 und dem Pumpen­ gehäuseteil 12 a ist eine Rollmembran 40 angeordnet. Der äußere Rand 44 der Rollmembran 40 ist durch Bolzen 20 zwischen dem Zylinder 14 und dem Pumpengehäuse 12 festge­ legt. Ein Membranhalter 46 und eine Haltescheibe 48 halten die Rollmembran 40 in ihrer Stellung am Ende 42 des Kolbens 30. Die Rollmembran 40 bewegt sich mit dem Ende 42 des Kol­ bens 30, wenn sich der Kolben 30 im Pumpengehäuse 12 hin- und herbewegt. Zwischen dem inneren Ende 54 des Kolbens 34 und dem Pumpengehäuseteil 12 b ist eine Rollmembran 52 befestigt, die im wesentlichen identisch mit der Rollmembran 40 ist. Ein Membranhalter 56 und eine Haltescheibe 58 halten die Rollmembran 52 in ihrer Position. Die Rollmembranen 40 und 52 verhindern eine Fluidströmung zwischen dem Antriebszylinder 32 und dem Pumpenzylinder 17 bzw. zwischen dem Antriebszy­ linder 36 und dem Pumpenzylinder 18.

Das Pumpengehäuse 12 besitzt eine Wand 60 an einem Ende und eine im wesentlichen identische Wand 62 an dem anderen Ende. Die Wände 60 und 62 trennen die Antriebszylinder 32 und 34 voneinander und von dem Inneren des Pumpengehäuses 12. Die Kolbenstange 38 tritt durch zwei zueinander ausge­ richtete Durchgangsöffnungen 64 und 66 in den Wänden 60 und 62 hindurch. Ein O-Ring 68 bildet eine Dichtung zwischen der Wand der Durchgangsöffnung 64 und der Kolbenstange 38, um ein Lecken zu verhindern. Ein im wesentlichen mit dem O-Ring 68 identischer weiterer O-Ring 70 dichtet die Wand der Durch­ gangsöffnung 66 gegen die Kolbenstange 38 ab.

Ein Lufteinlaßrohr 80 erstreckt sich von dem Pumpengehäuse 12 weg. Das Lufteinlaßrohr 80 ist mit einer nicht darge­ stellten Quelle eines unter Druck stehenden Fluids, vorzugs­ weise eines Gases, wie Luft oder Kohlendioxyd verbunden, wenn die Pumpe 10 in Betrieb ist. Das unter Druck stehende Fluid wird dazu verwendet, eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 30 und 34 herbeizuführen, wie nachstehend erläutert. Nachdem das Fluid zum Antrieb der Kolben 30 und 34 verbraucht ist, verläßt es das Pumpengehäuse 12 durch eine Luftauslaß­ leitung oder einen Luftauslaßschlauch 96.

Wie in den Fig. 2 und 5 gezeigt, ist in dem Pumpengehäuse 12 eine Steuerventilanordnung 98 untergebracht, um die Zufuhr des Hochdruckfluids zu den Antriebszylindern 32 und 36 zu steuern und um für die Hin- und Herbewegung der Kolben 30 und 34 innerhalb der Pumpenzylinder die nötigen Antriebskräfte zu liefern. Ein Ventilschaft 100 ist in einem Paar von axial zueinander ausgerichteten Durchgängen 102 und 104 in den Wänden 60 und 62 angeordnet. Ein O-Ring 106 dichtet den Ventilschaft 100 gegen die Wand 60 ab. In gleicher Weise dichtet ein O-Ring 108 den Ventilschaft 100 gegen die Wand 62 ab.

Die Steuerventilanordnung 98 besitzt ferner einen Ventil­ körper 110, der auf dem Ventilschaft 100 angeordnet ist und in dem ein zentraler Durchgang 112 vorgesehen ist. Ein Paar von mit gegenseitigem Abstand angeordneten O-Ringen 114 und 116 bildet Dichtungen zwischen dem Ventilkörper 110 und dem Ventilschaft 100, wobei der Ventilkörper 110 leicht auf dem Ventilschaft 100 gleiten kann. Der Ventilkörper 110 besitzt einen Entlüftungsauslaß 118 zwischen den O-Ringen 114 und 116, der mit dem Luftauslaßschlauch 96 verbunden ist.

Der Ventilschaft 100 besitzt eine erste, als axialer Durch­ gangskanal ausgebildete Leitung 120, die in Fluidverbindung mit dem Antriebszylinder 32 steht, wenn der Kolben 30 im Abstand zur Wand 60 positioniert ist. Die Leitung 120 endet nahe einem zentralen Abschnitt 122 des Ventilschafts 100. Eine zweite, ebenfalls als axialer Durchgangskanal ausgebil­ dete Leitung 124 erstreckt sich durch den Ventilschaft 100 hindurch und steht in Fluidverbindung mit dem Antriebszylin­ der 36, wenn der Kolben 34 im Abstand zur Wand 62 positioniert ist. Die Leitung 124 endet ebenfalls in dem zentralen Ab­ schnitt 122 des Ventilschafts 100, so daß die Leitungen 120 und 124 nicht in Fluidverbindung miteinander stehen.

Der Ventilschaft 100 besitzt ein Paar von Seiteneinlässen 126 und 128, die in Fluidverbindung mit den Leitungen 120 und 124 stehen. Der Seiteneinlaß 126 ist mit dem Entlüftungs­ auslaß 118 ausgerichtet dargestellt, so daß Druckgas in dem Antriebszylinder 32 durch die Leitung 120, den Seiten­ einlaß 126, den Entlüftungsauslaß 118 und den Luftauslaß­ schlauch 96 an die Umgebung abgelassen wird.

Während der Seiteneinlaß 126 mit dem Entlüftungsauslaß 118 ausgerichtet ist, steht der Seiteneinlaß 128 in Fluidver­ bindung mit dem Hochdruckgas innerhalb des Pumpengehäuses 12. Der Pumpenzylinder 18 füllt sich mit einem Produkt, das aus der Fluidauslaßöffnung 24 herausgepumpt werden soll. Nachdem der Antriebszylinder 32 bis auf einen vorbestimmten Druck entlüftet ist und der Druck am Kolben 34 einen Wert erreicht hat, der höher ist als der Druck im Antriebszylinder 32, be­ ginnen die Kolben 30 und 34 sich nach rechts in der Fig. 2 zu bewegen. Wenn sich der Kolben 30 gegen den Ventilschaft 100 bewegt, bewegt sich der Ventilschaft 100 innerhalb des Pumpengehäuses 12 und richtet den Entlüftungsauslaß 118 mit dem Seiteneinlaß 128 aus. Der Ventilkörper 110 bewegt sich anfänglich mit dem Ventilschaft 100 gegen eine Vorspannkraft, die durch eine als Paar von Ventilfedern ausgebildete Feder­ anordnung 130, 131 aufgebracht wird, die im einzelnen in der Fig. 6 gezeigt ist. Die Fig. 2 zeigt den Ventilkörper 100 in einer Extremstellung seines Bewegungsbereichs in dem Ven­ tilkörper 110. Ein Anschlag 132 begrenzt die Bewegung des Ventilkörpers 100 nach links und ein Anschlag 134 die Be­ wegung des Ventilkörpers 110 nach rechts, wie in der Fig. 2 gezeigt. Die Federanordnung 130, 131 spannt den Ventilkörper 110 gegen einen der Anschläge 132 oder 134 vor, bis sich der Ventilschaft 100 über die zentrale Lage hinausbewegt hat, wo­ durch sich die Vorspannung der Federanordnung 130, 131 in ihrer Richtung ändert und den Ventilkörper bezüglich des Ven­ tilschafts 100 voll in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

Nachdem das Produkt aus dem Pumpenzylinder 17 abgepumpt ist, bewegt der Kolben 34 den Ventilschaft 100 aus dem Antriebs­ zylinder 36 heraus. Der Seiteneinlaß 128 wird mit dem Ent­ lüftungsauslaß 118 ausgerichtet und entlüftet den Druck im Antriebszylinder 36 in der gleichen Weise, wie vorstehend mit Bezug auf den Antriebszylinder 32 erläutert. Nun tritt Produkt in den Pumpenzylinder 18 ein und der Antriebszylinder 32 wird wieder unter Druck gesetzt. Die Kolben 30 und 34 be­ wegen sich nach links in die Stellung der Fig. 2. Die vor­ stehend beschriebenen Schritte wiederholen sich kontinuier­ lich, während Druckgas dem Lufteinlaßrohr 80 und das Produkt der Fluideinlaßöffnung 22 zugeführt werden.

Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, weist der Fluideinlaßkanal 26 zwei Einlaßsteuerventile 135 und 136 auf und der Fluid­ auslaßkanal 28 ein Paar von Auslaßsteuerventilen 138 und 140.

Das Einlaßsteuerventil 135 erlaubt es dem Produkt, in den Pumpenzylinder 17 zu strömen, wenn der Kolben 30 seinen An­ saughub durchführt oder sich gemäß der Fig. 2 nach rechts bewegt. Das Einlaßsteuerventil 136 übt eine ähnliche Funktion für den Pumpenzylinder 18 aus, wenn sich der Kolben 34 nach links bewegt. Wenn sich der Kolben 30 während des Ausstoß­ hubes von dem Pumpengehäuse 12 weg bewegt, schließt sich das Einlaßsteuerventil 135 und das Auslaßsteuerventil 138 öffnet sich, um die Produktströmung aus dem Pumpenzylinder 17 in den Auslaßkanal 28 zu ermöglichen. Das Auslaßsteuerventil 138 schließt sich während des Ausstoßhubs des Kolbens 34, um eine Rückströmung des Produkts aus dem Auslaßkanal 28 in den Pumpenzylinder 17 zu verhindern. In ähnlicher Weise schließt sich das Einlaßsteuerventil 136 und das Auslaßsteuer­ ventil 140 öffnet sich während des Ausstoßhubs des Kolbens 34. Das Auslaßsteuerventil 140 schließt sich während des Ansaug­ hubs des Kolbens 34 oder des Ausstoßhubs des Kolbens 30, um eine Rückströmung von Produkt aus dem Auslaßkanal 28 in den Pumpenzylinder 16 zu verhindern. Ein Paar von Zylinder­ abdeckungen 142 und 144 sind an den Zylindergehäusen 14 und 16 angeordnet, um die Ventile 135, 138 und 136, 140 abzu­ decken. Die Zylinderabdeckungen 142 und 144 sind mit nicht dargestellten Bolzen an den Zylindergehäusen 14 und 16 be­ festigt. Die Zylinderabdeckungen schließen die Steuerventile 135, 136, 138 und 140 von der Umgebungsluft ab, um einen sau­ beren Betrieb der Pumpe 10 zu gewährleisten. Die Zylinderab­ deckungen 142, 144 können leicht entfernt werden, wenn es für eine Inspektion, Reinigung oder Reparatur der Pumpe 10 erforderlich ist.

Die Fig. 6 und 7a bis 7c zeigen Einzelheiten des Aufbaus der Federanordnung 130, 131, welche ein Paar Enden 150 bzw. 152 besitzen, die innerhalb des Pumpengehäuses 12 mit einem entsprechenden Paar von Schrauben 154, 156 be­ festigt sind. Die Ventilfedern der Federanordnung 130, 131 sind vorzugsweise serpentinenartig bzw. schlangenförmig aus­ gebildet, wie in der Fig. 6 gezeigt, wobei eine Schleife oder Biegung 158 der einen Ventilfeder 130 in einem Schlitz 160 in dem Ventilkörper 110 eingreift. Die Ventilfeder 131 besitzt eine Schleife bzw. Biegung 161, die in einen Schlitz 162 in dem Ventilkörper 110 sitzt. Die Fig. 7a zeigt die Form der Schleife 158 während der Vorspannung der Ventilfedern 130 und 131, wenn sich der Ventilschaft 100 in der in der Fig. 2 gezeigten Stellung befindet. Die Schrauben 154 und 156 halten die Ventilfedern 130 und 131 im zusammengedrückten Zustand, so daß dann, wenn der Ventilschaft 100 durch den Kolben 34 über die Mittelstellung hinaus nach links gedrückt wird, die Ven­ tilfedern 130 und 131 den Ventilkörper 110 gegen den Anschlag 132 drücken. Wenn sich der Ventilschaft 100 unter der Kraft­ einwirkung durch den Kolben 30 nach rechts bewegt, drückt der Anschlag 132 den Ventilkörper 110 zur Mitte des Pumpengehäuses 12 hin, wodurch die Ventilfedern 130 und 131 weiter zusammen­ gedrückt werden. Die Fig. 7b zeigt die Ventilfedern 130 und 131 bei der maximalen Zusammendrückung, wenn ihre Schleifen 158, 161 von der Kante her gesehen im wesentlichen gerade sind. Die Ventilfedern 130 und 131 sind in ihrer Mittelstellung gemäß Fig. 7 wegen der im zusammengedrückten Zustand gespeicher­ ten Energie instabil.

Das Bewegungsmoment des Ventilkörpers 110 trägt diesen über die Mittelstellung der Ventilfedern 130 und 131 hinaus, die dadurch ihre Vorspannrichtungen umkehren, so daß ihre Schlei­ fen 158, 161 die in der Fig. 7c gezeigte Form annehmen, um den Ventilkörper 110 schnell gegen den Anschlag 134 zu be­ wegen, wodurch der Seiteneinlaß 126 in Fluidverbindung mit dem unter Druck stehenden Antriebsfluid gelangt und der An­ triebszylinder 36 durch den axialen Durchgangskanal 124, den Seiteneinlaß 128, den Entlüftungsauslaß 118 und den Luftaus­ laßschlauch 96 entlüftet wird. Der Luftauslaßschlauch 96, der aus einem elastomeren Material hergestellt ist, bewegt sich mit dem Entlüftungsauslaß 118, wenn sich der Ventilkörper 110 in dem Pumpengehäuse 12 zwischen den Anschlägen 132 und 134 hin- und herbewegt.

Die Pumpe besitzt einen Druckregler 164, der die Strömung des Druckgases zu dem Einlaß 80 unterbricht, wenn irgendeine Unter­ brechung in der Strömung des Produkts zur Einlaßöffnung 22 auf­ tritt. Die Pumpe 10 besitzt ferner einen Regler 166 zum Unter­ brechen der Strömung des Druckfluids zum Einlaß 80 hin, wenn der Druck des Fluids nicht innerhalb bestimmter Grenzen liegt, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Pumpgeschwindig­ keit. Die Regler 164 und 166 schalten daher die Pumpe 10 ab, wenn irgendwelche Unregelmäßigkeiten des Drucks des Produkts oder des Antriebsfluids auftreten.

Im folgenden wird nun die Betriebsweise der Pumpe 10 im ein­ zelnen erläutert:

Ein unter Druck stehendes Antriebsfluid wird durch den Ein­ laß 80 in das Pumpengehäuse 12 eingeführt. Das unter Druck stehende Antriebsfluid füllt den inneren Hohlraum 81 des Pumpengehäuses 12 und umgibt den Ventilschaft 100. Wenn der Ventilkörper 110 am Anschlag 132 anliegt, tritt das unter Druck stehende Antriebsfluid durch den Seiteneinlaß 128 und den axialen Durchgangskanal 124 in den Antriebszylinder 36 ein. Während unter Druck stehendes Antriebsfluid dem Antriebs­ zylinder 36 zugeführt wird, füllt sich der Pumpenzylinder 18 mit Produkt. Der Kolben 30 drückt das Produkt aus dem Pumpen­ zylinder 17 hinaus und der Antriebszylinder 32 entleert sich auf Umgebungsdruck über den axialen Durchgangskanal 120, den Seiteneinlaß 126 und den Entlüftungsauslaß 118.

Sobald der Druck in dem Antriebszylinder 36 den Druck im Antriebszylinder 32 übersteigt, beginnt der Kolben 34 sich nach rechts zu bewegen, um das Produkt aus dem Pumpenzylinder 18 herauszutreiben. Sobald sich der Kolben 30 bis auf den Abstand D bewegt hat, berührt er das Ende des Ventilschafts 100 und drückt diesen in das Pumpengehäuse 12 hinein. Der Ventilkörper 110 bewegt sich mit dem Ventilschaft 100 bis der Ventilschaft 100 seinen maximalen Hub D zurückgelegt hat, wodurch die Ventilfedern 130 und 131 in ihre instabile Mittel­ lage gelangen. Der Ventilkörper 110 setzt seine Bewegung relativ zum Ventilschaft 100 fort, und sobald der Ventil­ körper 110 die Mittelstellung der Federanordnung 130, 131 durchläuft, bewegt die Vorspannung der Federanordnung 130, 131 den Ventilkörper 110 schnell weiter gegen den Anschlag 134.

Wenn sich der Ventilkörper 110 an dem Anschlag 134 befindet, steht der Antriebszylinder 32 in Verbindung mit dem unter Druck stehenden Antriebsfluid in dem Hohlraum 81, während sich der Antriebszylinder 36 auf Umgebungsdruck entlüftet. Der Pumpenzylinder 17 beginnt sich mit Produkt zu füllen, während der Pumpenzylinder 18 entleert wird. Sobald der Druck im Antriebszylinder 32 denjenigen im Antriebszylinder 36 über­ steigt, wiederholt sich der Vorgang und setzt sich so lange fort, wie unter Druck stehendes Antriebsfluid und Produkt der Pumpe 10 zugeführt werden.

Die Ventilfedern 130 und 131 sind zwischen dem Ventilkörper 110 und dem Pumpengehäuse 12 angeordnet, anstatt an den Kolben 30 und 34 oder an der Kolbenstange 38, die somit keinen Einfluß auf die Ventilanordnung 98 besitzen, wenn nicht einer der Kolben 30 oder 34 in Berührung mit dem Ven­ tilschaft 100 steht. Da der Ventilkörper 110 unabhängig von der Kolbenstange 38 bei jeder Hubstellung der letzteren be­ weglich ist, ist es möglich, den Hub des Ventilkörpers 110 und des Ventilschafts 100 kürzer zu halten als den Hub der Kolben 30 und 34, wodurch sich höhere Pumpraten (Geschwindig­ keiten und/oder Menge) erzielen lassen als mit herkömmlichen Pumpen, bei denen die Kolben oder die Kolbenstange den Ven­ tilmechanismus direkt betätigen.

Claims (3)

1. Fluidbetriebene Pumpe mit einem Pumpengehäuse (12), welches einen ersten Pumpenzylinder (17) und einen zweiten Pumpenzylinder (18) aufweist, mit einer innerhalb des Pum­ pengehäuses (12) gleitend gelagerten Kolbenstange (38), einem ersten, an einem ersten Ende der Kolbenstange (38) montierten Kolben (30) für eine hin- und hergehende Bewe­ gung innerhalb des ersten Pumpenzylinders (17) durch einen Einlaßhub, bei welchem ein Produkt in den ersten Pumpen­ zylinder (17) eingezogen wird, und für einen Auslaßhub, bei welchem das Produkt aus dem ersten Pumpenzylinder (17) herausgepumpt wird, mit einem zweiten, an einem zweiten Ende der Kolbenstange (38) montierten Kolben (34) für eine hin- und hergehende Bewegung in dem zweiten Pum­ penzylinder (18) durch einen Auslaßhub, während sich der erste Kolben (30) über seinen Einlaßhub bewegt, und durch einen Einlaßhub, während sich der erste Kolben (30) über seinen Auslaßhub bewegt, um ein Produkt davon herauszu­ pumpen, ferner mit einem gleitend in dem Pumpengehäuse (12) gelagerten Ventilschaft (100), der eine erste Leitung (120) aufweist, um alternativ den ersten Antriebszylinder (32) zu entlüften oder ihn in Verbindung mit einem unter Druck stehenden Fluid zu bringen, sowie eine zweite Leitung (124), um alternativ den zweiten Antriebszylinder (36) zu ent­ lüften oder ihn in Verbindung mit dem unter Druck stehenden Fluid zu bringen, wobei der Ventilschaft (100) in einem in dem Pumpen­ gehäuse (12) zwischen den Antriebszylindern (32, 36) geformten Hohlraum positioniert ist und sich seine entgegengesetzten Enden derart in den ersten (32) bzw. zweiten Antriebszylinder (36) hineinerstrecken, daß sie mit dem ersten (30) bzw. dem zweiten Kolben (34) in Eingriff stehen, um sich über eine ausgewählte Entfernung (D) in Abhängigkeit von der Bewegung der ersten und zweiten Kolben (30, 34) während deren Einlaß­ hüben zu bewegen, ferner mit einem auf die Bewegung des Ven­ tilschafts (100) über die ausgewählte Entfernung (D) ansprechen­ den Ventilkörper (110), der zwischen den Antriebszylindern (32, 36) angeordnet ist und der den ersten Antriebszylinder (32) durch die erste Leitung (120) entlüftet, während er den zweiten Antriebszylinder (36) in Fluidverbindung mit dem un­ ter Druck stehenden Fluid durch die zweite Leitung (124) bringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ven­ tilkörper (110) in dem zwischen dem ersten (32) und dem zweiten Antriebszylinder (36) geformten Hohlraum angeordnet und innerhalb des Gehäuses (12) gleitend zwischen einem er­ sten Anschlag (132) benachbart dem ersten Antriebszylinder (32) und einem zweiten Anschlag (134) benachbart dem zweiten Antriebszylinder (36) verschiebbar ist und daß eine in Mit­ telstellung instabile Federanordnung (130, 131) zum Vorspannen des Ventilkörpers (110) gegen den Anschlag (132) oder (134) entsprechend dem zu entlüftenden Antriebszylinder (32 oder 36) vorgesehen ist, daß der Ventilkörper (110) sich über die ausgewählte Entfernung (D) zusammen mit dem Ventilschaft (100) bewegt, und daß die in Mittelstellung instabile Federanordnung (130, 131) die Vorspannrichtung ändert, nachdem der Ventil­ schaft (100) sich über die ausgewählte Entfernung (D) über die Mittelstellung der Federanordnung (130, 131) hinausbewegt hat, um den Ventilkörper (110) an den anderen Anschlag (134) zu bewegen, wodurch der erste und der zweite Antriebszylinder (32, 36) abwechselnd unter Druck gesetzt und entlüftet werden.

2. Fluidbetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in Mittelstellung instabile Federanordnung (130, 131) eine schlangenför­ mige Feder umfaßt, die sich von dem Gehäuse (12) weg zum Ventilkörper (110) hin erstreckt.

3. Fluidbetriebene Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kolben (30, 34) jeweils eine Rollmembran (40, 52) aufweisen.