DE3624227A1

DE3624227A1 - Pneumatisches pumpenaggregat

Info

Publication number: DE3624227A1
Application number: DE19863624227
Authority: DE
Inventors: Herbert Timmer; Josef Schmeing
Original assignee: Timmer Pneumatik GmbH
Current assignee: Timmer Pneumatik GmbH
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1988-01-28

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Pumpenaggregat, dessen Pumpengehäuse mittels einer Zwischenwand in eine Luftkammer und eine Flüssigkeitskammer unterteilt ist, wobei in der Zwischen wand die einenends den Luftkolben und anderenends den Flüssig keitskolben tragende Kolbenstange gleitend geführt ist und wobei der Flüssigkeitskammer gegensinnig sperrende Einlaßven tile und Auslaßventile zugeordnet sind.

Derartige Pumpenaggregate finden dort Verwendung, wo z.B. eine dosierte Menge Flüssigkeit einem Verbraucher zugeführt werden soll, wobei das Ansaugen der Flüssigkeit ebenso wie das Aus stoßen der Flüssigkeit handbetätigt oder auch automatisch in wählbaren Zeitintervallen erfolgen kann. Die Erfindung rich tet sich insbesondere auf ein Pumpenaggregat, bei dem sich das Ansaugen der Flüssigkeit ebenso wie das Ausstoßen der Flüssigkeit in vorwählbaren Zeitabständen automatisch vollzieht.

Bei einem Pumpenaggregat der eingangs genannten Gattung ist es bekannt, mittels eines als pneumatisches Kolbengetriebe aus gebildeten Druckluftmotores einen Stößel zu betätigen, welcher gleichzeitig die Kolbenstange eines in einer Flüssigkeits kammer gleitenden Differenzkolben bildet. Der die Kolbenstange bildende Stößel ist hierbei ebenso wie die Innenwandung des Pumpengehäuses in aufwendiger Weise mehrfach abgestuft; die Motorumsteuerung ist mit den zugeordneten Kanälen für die Zufuhr und Abfuhr der Luft seitlich des Schubkolbengetriebes angeordnet, was zusätzlich zu einer großräumigen Bauweise führt. Um die Flüssigkeit dem Differenzkolben zuführen zu können, ist dieser mit einer zentrischen Durchgangsbohrung versehen, in welcher ein Rückschlagventil angeordnet ist. Dies wiederum bedeutet, daß bei Beschädigung des Rückschlagven tiles die gesamte Einheit ausgebaut werden muß. Insbesondere ist die bekannte Vorrichtung nicht für den automatischen Betrieb, d.h. für den zeitabhängigen automatischen Ablauf des Ansaugens und Ausstoßens der Flüssigkeit geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein pneumatisches Pumpenaggregat der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß zunächst der Bauaufwand vereinfacht wird, daß weiter verschleiß anfällige Teile wie Ventile, Kolben und dgl. leicht auswechsel bar sind, daß eine kompakte raumsparende Bauweise erreicht wird und daß insbesondere das Pumpenaggregat wahlweise manuell oder automatisch zeitabhängig geschaltet betrieben werden kann, wie dies beispielsweise bei der Zuführung von Koagulierungsmitteln erwünscht ist.

Bei der Verwendung einer zeitabhängig arbeitenden Automatik wird mit der Erfindung weiter angestrebt, auf eine zusätzliche Energiezuführung zur Versorgung der Zeitautomatik zu verzich ten.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die Zuordnung der Hülse in der Luftkammer wird ein Luft kanal für die Zufuhr bzw. Abfuhr der Druckluft geschaffen, ohne daß es hierzu besonderer Bohrungen oder anderer Zuleitungen bedarf. Mit den Merkmalen b und c des Anspruches 1 wird eine universelle Verwendung der Pneumatikpumpe sowohl für die manuelle Betätigung als auch für die automatische Be tätigung in Kombination mit einer Zeitschaltuhr erreicht, wobei gemäß Merkmal c die ohnehin für das Ansaugen der Flüssigkeit benötigte Druckluft die Energie für die Betäti gung der Zeitschaltuhr liefert.

Weitere Merkmale sind durch die Unteransprüche 2-5 gekenn zeichnet.

Die Festlegung der den Kolben führenden Zwischenwand durch die vorgenannte Hülse ist montagefreundlich und wenig kostenauf wendig, weil die Zwischenwand nach Entfernen des Gehäusedeckels beispielsweise bei Verschleiß der Dichtungen leicht ausge wechselt werden kann. Die Festlegung der Zwischenwand durch die Hülse beläßt der Zwischenwand eine geringe Bewegungsfreiheit, die einen ausreichenden Ausgleich hinsichtlich der Kolbenstangen führung erlaubt. Die Verwendung gleicher Durchmesser für den Luftkolben und den Flüssigkeitskolben vereinfacht ebenfalls die Fertigung; der unterschiedliche Verwendungszweck kenn zeichnet sich lediglich durch die Verwendung unterschiedlicher Dichtungen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird in der Parallelanordnung der Ventile im Gehäuseboden gesehen; sie sind bei Verschleiß leicht auswechselbar.

Im Ergebnis wird eine in ihrem Aufbau einfache, wenig stör anfällige Pumpe geschaffen, die sowohl für manuellen Betrieb als auch für Automatikbetrieb einsetzbar ist.

Die Merkmale der Ansprüche 6-8 richten sich auf die Kombina tion eines pneumatischen Pumpenaggregates mit einer Zeitschaltuhr, insbesondere hierbei auf die Nutzung der Hubbewegung der Kolben beim Ansaugen der Flüssigkeit. Erfindungsgemäß wird gemäß Anspruch 6 diese Hubbewegung auf eine Aufziehmechanik übertragen, die der Zeitschaltuhr die erforderliche Energie vermittelt. Ein zelheiten der Aufziehmechanik sind durch die Ansprüche 7 und 8 gekennzeichnet.

Die Ansprüche 9-14 kennzeichnen wesentliche Merkmale des pneumatischen Pumpenaggregates in Verbindung mit der Zeitschalt uhr. Die besondere Ausbildung und Anordnung der Bauteile zu einander, insbesondere die Anordnung der Drillerspindel im Gehäuseboden der Zeitschaltuhr führt in Verbindung mit dem Pumpenaggregat zu einer raumsparenden Bauweise. Die Anordnung der Kanäle in Verbindung mit dem Endschalter (Kugelventil) im Gehäusedeckel der Zeitschaltuhr und die Zuordnung der Blende in dem zum Zeitventil führenden, den Endschalter aufweisenden Kanal gewährleistet eine exakte Taktsteuerung, d.h. es ist sowohl sichergestellt, daß beim Ansaugen der Flüssigkeit erst nach mehreren Sekunden (um das "Nachsaugen" zu ermöglichen) das Zeitventil schaltet als auch, daß nahezu unmittelbar nach dem Freigeben des Endschalters durch den Betätigungsnocken (aufgrund der Bewegung der Drillerspindel) die eingestellte Zeit bis zum erneuten Ansaugen der Flüssigkeit anläuft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Pumpenaggregat in Verbindung mit einer Zeitschalt uhr

Fig. 2 das Pumpenaggregat für manuellen Betrieb

Fig. 3-5 die Ausbildung der Kanalführung im Gehäusedeckel der Zeitschaltuhr in schematischer Darstellung

Die Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt das pneumatische Pumpen aggregat 1, wobei die Pumpe (s. auch Fig. 2) im wesentlichen aus dem Pumpengehäuse 2 besteht, welches durch eine Zwischen wand 3 in eine Luftkammer 4 und eine Flüssigkeitskammer 6 unter teilt ist. In der Zwischenwand 3 ist die Kolbenstange 8 dich tend geführt, welche einenends den Luftkolben 5 und anderen ends den Flüssigkeitskolben 7 trägt. Im Gehäuseboden 27 sind das Einlaßventil 9 und das Auslaßventil 10 angeordnet. Der Gehäusedeckel 18 der Pumpe weist Anschlüsse auf, welche wechsel weise als Lufteinlaß 19 und Luftauslaß 20 fungieren. Von dem mit 19 bezeichneten Lufteinlaß führt ein Verbindungskanal 21 zu ei nem Luftkanal 15, welcher als Ringkanal ausgebildet ist und sich zwischen der Außenwandung 13 einer Hülse 12 und der Innen wandung 14 des Pumpengehäuses 2 befindet. Die in den Anschluß 19 eingeführte Druckluft kann über eine Bohrung 51 in den in der Bildebene links neben dem Luftkolben 5 befindlichen Raum gelangen, so daß der Luftkolben 5 sich in der Bildebene nach rechts bewegen und dabei über das Einlaßventil 9 Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer 6 einsaugen kann.

Die Zwischenwand 3 ist mit ihrer einen Stirnfläche 23 an einem Bund 24 des Pumpengehäuses 2 festgelegt; gegen die andere Stirn fläche 25 legt sich die Stirnkante 26 der Hülse 12, die ihrer seits durch den Gehäusedeckel 18 in ihrer Lage fixiert ist.

Die beim Ansaugen der Flüssigkeit aus der Luftkammer 4 ver drängte Luft kann über die Bohrung 52 entweichen; ebenso wird der Teil der Flüssigkeitskammer 6, welcher sich rechts in der Bildebene neben dem Flüssigkeitskolben 7 befindet, durch die Bohrung 53 in dem Pumpengehäuse 2 entlüftet.

Beim Ausstoßen der Flüssigkeit über das Auslaßventil 10 voll zieht sich die Luftzuführung in umgekehrter Weise.

In der Fig. 1 ist der Gehäusedeckel 18 durch den Gehäuseboden 28 einer Zeitschaltuhr 17 ersetzt. Es ist erkennbar, daß im Gehäuseboden 28 eine Keilnabe 29 unverschieblich und undreh bar angeordnet ist, in der eine Vielkeilwelle 30 verschieb lich geführt ist. Diese Vielkeilwelle 30 trägt an ihrem in der Bildebene rechten Ende eine Drillermutter 31, welche an der Bewegung der Vielkeilwelle 30 teilnimmt. Bei Beaufschlagung des Luftkolbens 5 in der Bildebene nach rechts gelangt die Stirnfläche 54 des Luftkolbens 5 gegen die Stirnfläche 55 der Vielkeilwelle 30 und bewegt diese in der Bildebene nach rechts. Die an der Vielkeilwelle angeordnete Drillermutter 31 zwingt dabei der im Gehäuseboden 28 drehbar, jedoch nicht längsver schieblich gelagerten Drillerspindel 32 eine Drehbewegung auf. In der unteren Schnittebene der Fig. 1 ist die Vielkeilwelle mit der zugeordneten Drillermutter in der rechten Endlage dar gestellt. Die Drillerspindel 32 ist über einen Verlängerungs zapfen 56 mit der Uhrfeder 33 verbunden und zieht diese auf, so daß das Federwerk 22 der Zeitschaltuhr 17 gespannt wird. Das Federwerk ist in einem Aufnahmeraum 27 angeordnet, welcher zwischen dem Gehäuseboden 28 und dem Gehäusedeckel 34 der Zeitschaltuhr 17 angeordnet ist. Das Federwerk 22 besitzt einen Betätigungsnocken 42, welcher mit einem als Endschalter dienen den Kugelventil 43 zusammenwirkt.

Es ist weiter erkennbar, daß in der Gehäusewandung 38 der Zeitschaltuhr 17 ein Lufteinlaßkanal 39 und ein Luftauslaß kanal 40 angeordnet sind. Die für den vorgewählten Ablauf ein stellbare Zeit wird mittels eines Zeitskalenringes 57 einge stellt. Beim Verdrehen des Zeitskalenringes 57 wird gleich zeitig der Gehäusedeckel 34 mit verdreht.

Einzelheiten der im Gehäusedeckel 34 der Zeitschaltuhr 17 an geordneten Kanäle in Verbindung mit dem Zeitventil 35 und dem Not-Ventil 36 werden nachfolgend anhand der Fig. 3-5 erläu tert.

Fig. 3 zeigt die Situation im Augenblick des Auslösens des An saugens der Flüssigkeit durch den Betätigungsnocken der Zeit schaltuhr.

Wie schematisch dargestellt, liegt der Betätigungsnocken 42 auf dem Kugelventil 43 auf und entlüftet den Kanal b. Gleich zeitig wird Kanal a entlüftet, so daß der Schalter 48 des Zeit ventils 35 durchschaltet. Dies bedeutet, daß ebenfalls der Kanal c und der Kanal d entlüftet werden, so daß über den Hauptluft anschluß 44 die Leitungen b und e mit Druckluft beaufschlagt werden, so daß sowohl der Schalter 48 des Zeitventils 35 als auch der Schalter 49 des Not-Ventils 36 wie dargestellt durch schalten. Die Druckluft gelangt so über die Leitung e und die Leitung f in den Kolbenstangenraum 46 der Luftkammer 4, wobei sich der Kolben in der Bildebene nach links bewegt, so daß Flüssigkeit angesaugt wird. Der Zylinderraum 45 der Luftkammer 4 ist über die Leitung c entlüftet. Infolge der Zuordnung der Blende 47 in der Leitung b kann nur ein geringer Teil der Druckluft über das Kugelventil 43 entweichen, so daß der Ansaugvorgang anlaufen kann. Das Kugelventil 43 schließt, sobald die Aufziehmechanik betätigt wird, d.h. sobald der Luftkolben 5 gegen die Vielkeil welle 30 fährt und der Betätigungsnocken 42 das Kugelventil 43 verläßt.

Fig. 4 verdeutlicht die Endphase des Ansaugens der Flüssigkeit bei gleichzeitigem Aufziehen der Zeitschaltuhr.

Wie aus Fig. 4 erkennbar, hat der Betätigungsnocken 42 das Kugelventil 43 verlassen, so daß dieses schließt. Die in den Anschluß 44 für die Hauptluft eingeströmte Druckluft gelangt über die Blende 47 in den Kanal a und füllt in etwa 5-10 sec. die Kammer 58 des Zeitventils 35 mit ca. 3 bar Druckluft. Gleichzeitig steht die Druckluft in den Leitungen b, e und f an. Die Leitungen c und d sind noch entlüftet.

Fig. 5 zeigt die Situation "Pumpe entleeren" (Ausstoßen der Flüssigkeit).

Während die eingestellte Zeit abläuft, bewegt sich der Be tätigungsnocken 42 in Richtung auf das Kugelventil 43, während gleichzeitig die Vielkeilwelle 30 in der Bildebene nach links verschoben wird. Der Verschiebeweg ist abhängig von der ein gestellten Zeit.

Nach Füllen der Kammer 58 mit Druckluft schaltet das Zeitventil 35 durch, d.h. die im Kanal e anstehende Druckluft gelangt über den Kanal b zum Kanal c des Zeitventils und damit zum Kanal d des Not-Ventils 36. Damit schaltet der Schalter 49 des Not-Ventils 36 durch und entlüftet den Kanal f des Not- Ventils und schließt den Kanal e. Da gleichzeitig die Druckluft im Kanal c ansteht, wird der Zylinderraum 45 der Luftkammer 4 mit Druckluft beaufschlagt, während der Kolbenstangenraum 46 der Luftkammer 4 entlüftet wird. Die angesaugte Flüssigkeit wird somit ausgestoßen. Sobald der Betätigungsnocken 42 das Kugel ventil 43 ansteuert, vollzieht sich der erneute Ansaugvorgang gemäß Fig. 3.

Bezugszeichenliste 1 pneumatisches Pumpenaggregat
2 Pumpengehäuse
3 Zwischenwand
4 Luftkammer
5 Luftkolben
6 Flüssigkeitskammer
7 Flüssigkeitskolben
8 Kolbenstange
9 Einlaßventil
10 Auslaßventil
11 Innenwandung der Luftkammer
12 Hülse
13 Außenwandung der Hülse
14 Innenwandung des Pumpengehäuses
15 Luftkanal
16 Gehäuse der Zeitschaltuhr
17 Zeitschaltuhr
18 Gehäusedeckel der Pumpe
19 Anschluß für Lufteinlaß
20 Anschluß für Luftauslaß
21 Verbindungskanal
22 Federwerk der Zeitschaltuhr 17
23 Stirnfläche der Zwischenwand
24 Bund des Pumpengehäuses
25 Stirnfläche der Zwischenwand
26 Stirnkante der Hülse 12
27 Gehäuseboden der Pumpe
28 Gehäuseboden der Zeitschaltuhr17
29 Keilnabe
30 Vielkeilwelle
31 Drillermutter
32 Drillerspindel
33 Uhrfeder
34 Gehäusedeckel der Zeitschaltuhr 17
35 Zeitventil
36 Not-Ventil
37 Aufnahmeraum für Federwerk
38 Gehäusewandung der Zeitschaltuhr 17
39 Lufteinlaßkanal in der Gehäusewandung 38
40 Luftauslaßkanal in der Gehäusewandung 38
41 Stirnwand des Gehäusedeckels
42 Betätigungsnocken
43 Kugelventil (Endschalter)
44 Anschluß für Lufteinlaß der Hauptluft
45 Zylinderraum der Luftkammer 4
46 Kolbenstangenraum der Luftkammer 4
47 Blende
48 Schalter des Zeitventils 35
49 Schalter des Not-Ventils 36
50 Dichtung
51 Bohrung
52 Bohrung
53 Bohrung
54 Stirnfläche des Luftkolbens 5
55 Stirnfläche der Vielkeilwelle 30
56 Verlängerungszapfen
57 Zeitskalenring
58 Kammera-f Kanäle

Claims

1. Pneumatisches Pumpenaggregat (1), dessen Pumpengehäuse (2) mittels einer Zwischenwand (3) in eine Luftkamner (4) und eine Flüssigkeitskammer (6) unterteilt ist, wobei in der Zwischenwand die einenends den Luftkolben (5) und anderenends den Flüssigkeitskolben (7) tragende Kolben stange (8) gleitend geführt ist und wobei der Flüssigkeits kammer (6) gegensinnig sperrende Einlaßventile (9) und Auslaßventile (10) zugeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Innenwandung (11) der Luftkammer (4) ist durch eine Hülse (12) gebildet, zwischen deren Außenwandung (13) und der Innenwandung (14) des Pumpengehäuses (2) ein Luftkanal (15) belassen ist;
b) die stirnseitige Begrenzung der Luftkammer (4) ist durch einen gegen das Gehäuse (16) einer Zeitschaltuhr (17) auswechselbaren Gehäusedeckel (18) gebildet, welcher die Anschlüsse (19, 20) für Lufteinlaß und Luftauslaß sowie wenigstens einen Verbindungskanal (21) zur Verbindung mit dem Luftkanal (15) aufweist;
c) bei Begrenzung der Luftkammer (4) durch das Gehäuse (16) einer Zeitschaltuhr (17) bildet der Luftkolben (5) den Aufziehstößel für das Federwerk (22) der Zeitschaltuhr.

2. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) eine gegenüber der Gehäuseinnenwandung (14) und/oder der Hülse (12) abge dichtete (Dichtung 50) lose Platte ist.

3. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) mit einer Stirn fläche (23) an einem Bund (24) des Pumpengehäuses (2) und mit einer gegenüberliegenden Stirnfläche (25) an der Stirnkante (26) der Hülse (12) anliegend im Pumpen gehäuse (2) festgelegt ist.

4. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die der Flüssigkeitskammer (6) zuge ordneten gegensinnig sperrenden Einlaß- und Auslaßventile (9, 10) in Parallelanordnung in dem die Flüssigkeitskammer (6) begrenzenden Gehäuseboden (27) angeordnet sind.

5. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Luftkolben (5) und der Flüssigkeits kolben (7) den gleichen Durchmesser aufweisen.

6. Pneumatisches Pumpenaggregat (1) mit einer Zeitschaltuhr (17), welche den Gehäusedeckel (18) eines Pumpengehäuses (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseboden (28) der Zeitschaltuhr (17) eine durch den Kolben (5) des Pumpenaggregates (1) betätigbare Aufziehmechanik für das Federwerk (22) der Zeitschaltuhr (17) angeordnet ist.

7. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Aufziehmechanik eine in einer Keil nabe (29) des Gehäusebodens (28) der Zeitschaltuhr (17) verschiebliche Keilwelle, vorzugsweise Vielkeilwelle (30) mit einer Drillermutter (31) sowie eine unverschieblich, jedoch drehbar im Gehäuseboden (28) gelagerte Driller spindel (32) aufweist.

8. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drillerspindel (32) kraftschlüssig mit der Uhrfeder (33) verbunden ist.

9. Pneumatisches Pumpenaggregat (1) mit einer Zeitschalt uhr (17), welche den Gehäusedeckel (18) eines Pumpen gehäuses (2) bildet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) im Gehäuseboden (28) der Zeitschaltuhr (17) ist eine durch den Kolben (5) des Pumpenaggregates (1) be tätigbare Aufziehmechanik für das Federwerk (22) der Zeitschaltuhr (17) vorgesehen;
b) der Gehäusedeckel (34) der Zeitschaltuhr (17) weist die Anschlußkanäle (a-f) für ein stirnseitig des Gehäusedeckels (34) angeordnetes Steuerventil (Zeit ventil (35) und Not-Ventil (36)) auf;
c) zwischen dem Gehäusedeckel (34) und dem Gehäuseboden (28) ist ein Aufnahmeraum (27) für das Federwerk (22) einer Uhr vorgesehen;
d) die Gehäusewandung (38) weist wenigstens einen Luftein laßkanal (39) und einen Luftauslaßkanal (40) auf.

10. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß in der den Aufnahmeraum (37) begrenzen den Stirnwand (41) des Gehäusedeckels (34) ein von einem Betätigungsnocken (42) des Federwerkes (22) aufsteuerbarer Endschalter (Kugelventil 43) angeordnet ist.

11. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (34) aus schließlich einen Anschluß (44) für den Lufteinlaß der Hauptluft aufweist und der Luftauslaß an dem Zeitven til (35) sowie an dem Not-Ventil (36) angeordnet ist.

12. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusedeckel (34) jeweils drei zum Zeitventil (35) führende Kanäle (a-c) und drei zum Not-Ventil (36) führende Kanäle (d-f) vorgesehen sind, derart, daß ein zum Zeitventil (35) führender Kanal (c) das Zeitventil (35) mit dem Zylinderraum (45) der Luftkammer (4) und ein zum Not-Ventil (36) führender Kanal (f) das Not-Ventil (36) mit dem Kolbenstangenringraum (46) der Luftkammer (4) verbindet.

13. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zum Zeitventil (35) führenden, den Endschalter (Kugelventil 43) aufweisenden Kanal (b) des Gehäusedeckels (34) eine Blende (47) angeordnet ist.

14. Pneumatisches Pumpenaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Anschluß (44) für den Luft einlaß der Hauptluft zugeordnete Kanal (e) sowohl mit dem Schalter (48) des Zeitventils (35) als auch mit dem Schal ter (49) des Not-Ventils (36) unmittelbar verbunden ist.