DE4219664C2 - Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit für eine Ver­ drängerdosierpumpe mit einem Arbeitsraum, dessen Volu­ men durch Saug- und Druckhübe eines angetriebenen Ver­ drängungselements veränderbar ist, mit einem über ein Eingangsventil in den Arbeitsraum mündenden Eingangs­ anschluß, mit einem über ein Ausgangsventil in den Ar­ beitsraum mündenden Ausgangsanschluß und mit einer Hilfspumpe mit einem Saugraum, die bei einem Saughub des Verdrängungselements den Arbeitsraum mit Fluid füllt, wobei ein Auslaß des Saugraums mit dem Eingangs­ anschluß verbunden ist und ein Druckbegrenzer in einem Ausgangskanal vorgesehen ist, der in einen Hilfsauslaß speist, der gegebenenfalls zu einem Vorratstank zurück­ geführt ist.

Fördereinheiten dieser Art sind beispielsweise aus DE 38 07 877 C1 bekannt. Das Verdrängungselement kann durch eine hin- und herbewegbare Membran oder durch ei­ nen Kolben gebildet sein.

Die Pumpenwirkung derartiger Fördereinheiten kommt da­ durch zustande, daß bei der beim Saughub erfolgenden Volumenvergrößerung des Arbeitsraumes im Arbeitsraum ein Unterdruck entsteht, mit dessen Hilfe die zu dosie­ rende Flüssigkeit in den Arbeitsraum gesaugt wird. Beim Druckhub wird die angesaugte Flüssigkeit wieder aus dem Arbeitsraum verdrängt. Wenn der Arbeitsraum sehr klein ist, ist auch die Volumenänderung sehr klein. Dies führt dazu, daß auch der entstehende Unterdruck relativ klein bleibt. Dies kann dann zu Schwierigkeiten führen, wenn die zu dosierende Flüssigkeit über eine größere Höhe angesaugt werden muß, der Vorratsbehälter für die zu dosierende Flüssigkeit also nicht mehr unmittelbar unter der Fördereinheit steht. In der Praxis müssen aber vielfach Höhen von einigen Metern überwunden wer­ den.

Aus DD 40 753 ist eine Hochdruckdosierpumpe bekannt, die einen Arbeitsraum aufweist, dessen Volumen durch Saug- und Druckhübe eines angetriebenen Verdrängungs­ elements veränderbar ist, mit einem über ein Ein­ gangsventil in den Arbeitsraum mündenden Eingangsan­ schluß, mit einem über ein Ausgangsventil in den Ar­ beitsraum mündenden Ausgangsanschluß und mit einer Hilfspumpe mit einem Saugraum, die bei einem Saughub des Verdrängungselements den Arbeitsraum mit Fluid füllt, wobei ein Auslaß des Saugraums mit dem Eingangs­ anschluß verbunden ist und ein Druckbegrenzer in einem Ausgangskanal vorgesehen ist, der in einen Hilfsauslaß speist, der gegebenenfalls zu einem Vorratstank zurück­ geführt ist.

Das Problem der Entlüftung wird dadurch umgangen, daß der Vorratstank oberhalb der Pumpe angeordnet ist.

EP 0 354 484 B1 offenbart ein Entlüftungsventil für eine Dosierpumpe. Würde dieses Entlüftungsventil mit bekannten Dosierpumpen verbunden werden, ergibt sich der Nachteil, daß eine zusätzliche Leitung zwischen der Dosierpumpe und dem Vorratsgefäß, aus dem die zu för­ dernde Flüssigkeit entnommen wird, vorgesehen sein muß. Dies erschwert aber die Handhabung, da eine zusätzliche Leitung angeschlossen werden müßte. Da Dosierpumpen der eingangs genannten Art vielfach zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden, bei der aggressive oder sogar toxi­ sche Stoffe dem Wasser zu dosiert werden, muß die Be­ dienung einer derartigen Dosierpumpe möglichst einfach gestaltet werden. Bei einem Auswechseln von Vorratsbe­ hältern für die zu dosierende Flüssigkeit sollte eine geringstmögliche Anzahl von Leitungen gehandhabt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach handhabbare Dosierpumpe anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Fördereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Arbeitsraum an seiner obersten Position eine Entlüftungsventileinrich­ tung aufweist, die in einen Überlaufkanal öffnet, und der Überlaufkanal der Entlüftungsventileinrichtung und der Hilfsauslaß miteinander und einer Luftaustrittsöff­ nung in Verbindung stehen.

Das Verdrängungselement ist von der Aufgabe des Ansau­ gens zumindest weitgehend entlastet. Die einzige Auf­ gabe des Verdrängungselements beim Saughub ist es, sich in eine Richtung zu bewegen, um den Arbeitsraum zu ver­ größern. Der Arbeitsraum wird hierbei gleichzeitig mit Fluid gefüllt, so daß zu Beginn des Druckhubes der Ar­ beitsraum vollständig mit Fluid gefüllt ist. Die För­ dereinheit kann nun ausschließlich danach ausgewählt werden, welche Volumina sie fördern oder dosieren muß.

Rücksichten auf etwaige Ansaughöhen müssen nicht mehr genommen werden. Da der Auslaß des Saugraums mit dem Eingangsanschluß verbunden ist, wobei der Druckbegren­ zer durch ein vorgespanntes Hilfsventil in einem Hilfs­ auslaß, der gegebenenfalls zu einem Vorratstank zurück­ geführt ist, gebildet ist, ist eine weitere Förderung von Fluid in den Arbeitsraum ausgeschlossen, sobald der Druck im Arbeitsraum den vorbestimmten Wert erreicht. Vielmehr wird das Fluid durch den Hilfsauslaß direkt abgeführt. Das im Hilfsauslaß angeordnete Hilfsventil ist dabei auf den vorbestimmten Wert vorgespannt, d. h. es öffnet, wenn der durch den Druckbegrenzer einzuhal­ tende Druck erzielt ist. Durch die Entlüftungsventil­ einrichtung an seiner obersten Position des Arbeits­ raums, kann auch der Arbeitsraum entlüftet werden. Die Fördereinheit ist damit nicht nur unabhängig von der Ansaughöhe selbstansaugend, sondern auch selbstentlüf­ tend. Sie kann damit auch von einem wenig oder gar nicht qualifizierten Bedienungspersonal bedient werden. Da der Überlaufkanal der Entlüftungsventileinrichtung und der Hilfsauslaß miteinander in Verbindung stehen, können beide Leitungen gemeinsam in den Vorratsbehälter zurückgeführt werden.

Wenn die Hilfspumpe den Arbeitsraum mit Fluid unter Druck füllt, muß das Verdrängungselement überhaupt nicht mehr saugen. Der Druck, genauer gesagt der Über­ druck, kann hierbei sehr klein gewählt werden.

Vorteilhafterweise weisen das Verdrängungselement und die Hilfspumpe einen gemeinsamen Antrieb auf. Da der Antrieb des Verdrängungselements beim Saugen nur noch die Leistung aufbringen muß, um das Verdrängungselement in Richtung einer Vergrößerung des Volumens des Ar­ beitsraums zu bewegen, kann die damit frei werdende Leistung mit zum Antrieb der Hilfspumpe verwendet wer­ den.

Bevorzugterweise weist die Hilfspumpe ein Hilfsverdrän­ gungselement auf, das durch Saug- und Druckhübe das Volumen eines Saugraumes verändert, wobei das Saugvolu­ men des Hilfsverdrängungselements wesentlich größer als das des Verdrängungselements ist. Sowohl das Verdrän­ gungselement als auch das Hilfsverdrängungselement kön­ nen also als Kolben oder als Membran ausgebildet sein. Da das Saugraum-Hubvolumen wesentlich größer als das Arbeitsraum-Hubvolumen ist, läßt sich hierdurch auch ein wesentlich größerer Unterdruck erzeugen, der Fluid über größere Höhen ansaugen kann.

Bevorzugterweise erfolgen die Saughübe von Verdrän­ gungselement und Hilfsverdrängungselement dabei gegen­ phasig. Mit anderen Worten erfolgt ein Saughub des Ver­ drängungselements in einem Zeitabschnitt, in dem das Hilfsverdrängungselement einen Druckhub durchführt. Umgekehrt erfolgt ein Saughub des Hilfsverdrängungsele­ ments dann, wenn das Verdrängungselement einen Druckhub durchführt. Solange das Verdrängungselement einen Druckhub durchführt, ist eine Füllung des Arbeitsraumes nicht notwendig und sogar ausgeschlossen. In diesem Zeitabschnitt kann das Hilfsverdrängungselement ohne Probleme einen Saughub durchführen und das notwendige Fluid ansaugen. Umgekehrt führt das Hilfsverdrängungs­ element dann einen Druckhub durch, bei dem es den Ar­ beitsraum speisen kann, wenn das Verdrängungselement einen Saughub durchführt. Auf diese Art und Weise er­ gänzen sich die beiden Verdrängungselemente auf recht einfache, aber wirkungsvolle Art und Weise.

Hierbei ist von Vorteil, daß das Verdrängungselement und das Hilfsverdrängungselement an einer gemeinsamen Antriebsstange angeordnet sind und sich gleichsinnig bewegen, wobei der Arbeitsraum und der Saugraum auf entgegengesetzten Seiten ihrer jeweiligen Verdrängungs­ elemente angeordnet sind. Wenn also der Arbeitsraum auf der linken Seite des Verdrängungselements angeordnet ist, ist der Saugraum auf der rechten Seite des Hilfs­ verdrängungselements angeordnet und umgekehrt. Die An­ triebsstange muß dabei nur, wie bisher auch, eine hin- und hergehende Bewegung durchführen, um sowohl den Saughub des Verdrängungselements als auch den Druckhub des Hilfsverdrängungselements bzw. den Druckhub des Verdrängungselements und den Saughub des Hilfsverdrän­ gungselements zu bewirken. Zusätzliche Steuerungsmaß­ nahmen sind praktisch nicht notwendig.

Mit Vorteil ist die Hublänge des Verdrängungselements unabhängig von der des Hilfsverdrängungselements ein­ stellbar. Das Hilfsverdrängungselement kann also bei­ spielsweise auf die größte Saughöhe fest eingestellt werden. Das Verdrängungselement kann aber durch Verän­ derung seiner Hublänge auf die gewünschte Förder­ leistung eingestellt werden.

Bevorzugterweise ist eine Verstelleinrichtung vorgese­ hen, die einen Rückhub des Verdrängungselements be­ grenzt. Unter einem Rückhub soll ein Hub des Verdrän­ gungselements verstanden werden, bei dem die Antriebs­ stange das Verdrängungselement zieht. Üblicherweise ist dies der Saughub. Durch eine derartige Begrenzung läßt sich das Hilfsverdrängungselement nach beiden Seiten, also bei einem Vor- und bei einem Rückhub entsprechend den Gegebenheiten des Saugraumes auslenken, während das Verdrängungselement zwar beim Vorhub die maximale Aus­ lenkung erreichen kann, beim Rückhub jedoch im Arbeits­ raum nur bis zu einem bestimmten Maß vergrößert.

Vorteilhafterweise ist ein Druckbegrenzer vorgesehen, der den von der Hilfspumpe im Arbeitsraum erzeugten Druck auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Damit kann keine Überförderung stattfinden, d. h. im Arbeitsraum kann durch die Hilfspumpe ein vorbestimmter Druck nicht überschritten werden.

Ganz besonders bevorzugt ist hierbei, daß das Hilfsven­ til einen kleineren Öffnungsdruck als das Ausgangsven­ til aufweist. Die Hilfspumpe ist damit nicht in der Lage, Fluid aus dem Arbeitsraum in das angeschlossene System zu pumpen. Die eigentliche Dosierung erfolgt dann ausschließlich über den Arbeitsraum, so daß hier keine Dosierfehler auftreten können. In der Regel ist dieser Öffnungsdruck sogar wesentlich kleiner.

Mit Vorteil ist das Hilfsventil an der obersten Posi­ tion des Saugraums angeordnet. Es dient damit gleich­ zeitig als Entlüftungsventil.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Entlüftungsventilein­ richtung ein strömungsbetätigtes Entlüftungsventil auf­ weist, dessen Ansprechverhalten vom Aggregatzustand des durchströmenden Fluids bestimmt ist. Solange Gas, das sich beispielsweise beim Wechsel des Vorratsbehälters oder durch Selbstausgasen der geförderten Flüssigkeit im Arbeitsraum angesammelt hat, durch das Entlüftungs­ ventil strömt, spricht das Entlüftungsventil nicht an. Erst wenn der Aggregatzustand von gasförmig zu flüssig wechselt, spricht das Entlüftungsventil an und schließt den Entlüftungsausgang aus dem Arbeitsraum.

Bevorzugterweise ist das Entlüftungsventil normalerwei­ se offen und schließt gegen eine vorbestimmte Öffnungs­ kraft, wobei das durchströmende Fluid einen aggregatzu­ stands-abhängigen Druckabfall erzeugt, der entgegen der Öffnungskraft wirkt und der bei Gas eine kleinere, bei Flüssigkeit hingegen eine größere Kraft als die Öff­ nungskraft erzeugt. Ein derartiger Druckabfall ist na­ türlich auch von der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und von einer Viskosität abhängig. Da die Be­ triebsparameter für die einzelne Fördereinheit aber bekannt sind, kann man den Druckabfall tatsächlich so einstellen, daß er sich bei einem Wechsel von Gas zu Flüssigkeit sprungartig ändert. Innerhalb der "Sprung­ höhe" überwindet er dann die Öffnungskraft des Entlüf­ tungsventils.

Hierbei weist das Ventil im Strömungspfad des Fluids vorzugsweise eine Drossel auf, die einen Ausgang eines Druckraums bildet, in den ein mit einem Schließkörper, der gegen einen Ventilsitz bewegbar ist, verbundenes Betätigungselement angeordnet ist, auf das der Druck im Druckraum wirkt. Die Drossel erzeugt einen Druckabfall. Dieser Druckabfall bewirkt eine Druckerhöhung im Druck­ raum. Diese Druckerhöhung wirkt auf ein Betätigungsele­ ment, das seinerseits wiederum einen Schließkörper mit­ bewegt. Wenn nun der Druckabfall beim Auftreten der Flüssigkeit, die durch die Drossel strömt, plötzlich ansteigt, steigt gleichzeitig auch der Druck im Druck­ raum an, wodurch der Schließkörper mit Hilfe des Betä­ tigungselements gegen den Ventilsitz bewegt wird. Ob­ wohl Gas problemlos aus dem Arbeitsraum ausströmen konnte, ist dies für Flüssigkeit dann nicht mehr mög­ lich. Diese versperrt sich sozusagen selbst den Weg.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bildet der Schließkörper das Betätigungselement, wobei die Drossel zwischen Schließkörper und Ventilsitz oder im Schließ­ körper ausgebildet ist. Für die Realisierung der gesam­ ten Funktion wird also nur noch ein einziges zusätzli­ ches Teil benötigt, nämlich das Betätigungselement, das gleichzeitig als Schließkörper fungiert.

Bevorzugterweise ist der Schließkörper als Membran aus elastischem Material ausgebildet, die eingebaut eine Vorspannung aufweist. Mit Hilfe dieser Vorspannung wird die Membran in Öffnungsstellung gehalten. Die Vorspan­ nung kann einerseits dadurch erzeugt werden, daß die Membran als Formteil ausgebildet ist, andererseits aber auch dadurch, daß die Membran beim Einbauen so verformt und in der verformten Lage gehalten wird, daß sie eben die notwendige Vorspannung in Öffnungsrichtung auf­ weist.

Der Hilfsauslaß ist bevorzugterweise mit einem Schwim­ merventil verbunden, das eine Luftaustrittsöffnung ge­ steuert verschließt. Mit einem derartigen Schwimmerven­ til wird einerseits erreicht, das überschüssiges Fluid nicht ins Freie treten kann, weil dieser Weg durch das Schwimmerventil versperrt wird, andererseits öffnet dieses Schwimmerventil aber auch, wenn das überschie­ ßende Fluid in den Vorratsbehälter abläuft, wodurch ein Unterdruck vermieden wird, der unter ungünstigen Um­ ständen zu einem Leersaugen des Arbeitsraumes führen könnte.

In einer anderen Ausgestaltung ist eine unverschlossene Luftaustrittsöffnung in Strömungsrichtung hinter dem Zusammentreffen von Überlaufkanal und Ausgangsleitung angeordnet. Die Luftaustrittsöffnung ist so angeordnet, daß sie bei einem durch Schwerkraft bedingten Abfließen der überschießenden Flüssigkeit in den Vorratsbehälter ein Nachsaugen von Luft ermöglicht, um das Entstehen eines Unterdrucks zu verhindern. Andererseits ist sie aber so ausgestaltet, daß ein Herausspritzen überschie­ ßender Flüssigkeit aus dem Hilfsauslaß nicht möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Fördereinheit,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Fördereinheit,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Fördereinheit und

Fig. 4 eine Detailansicht eines Entlüftungsventils in zwei Stellungen.

Eine Fördereinheit 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Ar­ beitsraum 3 auf, der im übrigen von einer Membran 4 als Verdrängungselement begrenzt ist. Die Membran 4 ist über eine Antriebsstange 5, die von einem nicht näher dargestellten Antrieb bewegt werden kann, hin- und her­ bewegbar, d. h. sie bewegt sich bei einem Saughub in der Zeichnung nach Fig. 1 nach rechts und bei einem Druck­ hub nach links. Bei einem Saughub vergrößert die Mem­ bran 4 das Volumen des Arbeitsraums 3. Bei einem Druck­ hub verkleinert sie es entsprechend.

Der Arbeitsraum 3 steht mit einem Eingangsanschluß 6 über ein Eingangsventil 7, das als Schwerkraft-betätig­ tes Rückschlagventil ausgebildet, in Verbindung. Über den Eingangsanschluß 6 wird das zu fördernde Fluid dem Arbeitsraum 3 zugeführt. Der Arbeitsraum 3 mündet über ein Ausgangsventil 8 in einen Ausgangsanschluß 9, der über einen Schraubstutzen 10 mit einer nicht näher dar­ gestellten Dosierleitung verbunden werden kann. Das Ausgangsventil 8 weist einen Schließkörper 11 auf, der von einer Feder 12 gegen einen Ventilsitz 13 gepreßt wird. Die Feder 12 bewirkt eine Vorspannung des Aus­ gangsventils 8, d. h. das Ausgangsventil 8 öffnet erst, wenn der Druck im Arbeitsraum 3 einen vorbestimmten Mindestwert überschreitet, der ausreicht, die Kraft der Feder 12 zu überwinden.

Am oberen Ende des Arbeitsraums 3 ist ein Entlüftungs­ kanal 14 angeordnet, der in einen Druckraum 15 einer Entlüftungsventileinrichtung 16 mündet, die im Zusam­ menhang mit Fig. 4 näher erläutert wird. Die Entlüf­ tungsventileinrichtung 16 weist eine Federmembran 17 auf, die aus der in Fig. 4a dargestellten geöffneten Position in eine in Fig. 4b dargestellte geschlossene Position bewegt werden kann, in der sie gegen einen Ventilsitz 18 zur Anlage kommt. Der Ventilsitz 18 weist in seinem mittleren Bereich eine im wesentlichen ebene Fläche 19 auf. Die Federmembran weist etwa in ihrer Mitte eine Öffnung 20 auf, die von einem Ringwulst 21 umgeben ist. Der Ringwulst 21 kommt in geschlossenem Zustand zur Anlage an die Fläche 19. Im geöffnetem Zu­ stand bildet sich zwischen der Federmembran 17 und dem Ventilsitz 18 ein Spalt 22 aus, durch den ein Fluid aus dem Druckraum 15 in Ausgangskanäle 23 strömen kann. Mehrere Ausgangskanäle 23 sind in Umfangsrichtung und radial verteilt um die Öffnung 20 herum angeordnet. Die Federmembran 17 weist an ihrer dem Ventilsitz zugewand­ ten Seite eine Oberflächenstruktur auf, die die Berüh­ rung zwischen der Federmembran 17 und dem Ventilsitz 18 auf relativ schmale Flächenbereiche beschränkt, etwa auf konzentrische Ringe um die Öffnung 20, aber trotz­ dem eine zuverlässige Abdichtung zwischen Federmembran 17 und Ventilsitz 18 sicherstellt.

Der Spalt 22 hat eine Drosselfunktion. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Drosselfunktion auch durch die Öffnung 20 in der Federmembran 17 bewirkt werden. Durch diesen Spalt 22 bzw. die Öffnung 20 strömendes Fluid bewirkt einen Druckabfall, der neben der Strömungsge­ schwindigkeit vor allem vom Aggregatzustand des aus­ strömenden Fluids abhängt. Der Druckabfall ist bei Gas relativ niedrig, bei Flüssigkeiten jedoch deutlich hö­ her. Die Federmembran 17 hat eine innere Vorspannung, die beispielsweise durch den Einbau oder die Ausbildung der Federmembran 17 erzeugt werden kann und die die Federmembran 17 in der in Fig. 4a dargestellten Öffnungsstellung hält. Ein Druckabfall, der durch das ausströmende Fluid im Spalt 22 oder der Öffnung 20 er­ zeugt wird, führt zu einer Druckerhöhung im Druckraum 15. Diese Druckerhöhung reicht bei Gas nicht aus, um die durch die Vorspannung der Federmembran 17 bewirkte Öffnungskraft zu überwinden. Sobald aber Flüssigkeit durch den Spalt 22 strömt, ist der Druckabfall so groß, daß der Druckanstieg im Druckraum 15 ausreicht, um die Federmembran 17 in die in Fig. 4b dargestellte Schließ­ stellung zu bewegen. Damit wird sichergestellt, daß bei jedem Druckhub der Membran 4 Gas, das sich im Arbeits­ raum 3 angesammelt hat, abgelassen wird, der Flüssig­ keitsverlust durch das Entlüftungsventil jedoch zuver­ lässig sehr klein gehalten oder sogar verhindert wird. Dies wird noch durch das Ausgangsventil 8, genauer ge­ sagt dessen Vorspannung, unterstützt. Bis zu dem Druck, bei dem das Ausgangsventil 8 öffnet, wird die gesamte Pumpenenergie darauf verwendet, den Arbeitsraum 3 zu entlüften. Da der Aufbau des Drucks im Arbeitsraum 3 auch davon abhängt, wieviel Gas sich dort befindet, ist bei einer Wahl des Ansprechdrucks des Ausgangsventils 8 sichergestellt, daß die Entlüftung des Arbeitsraums 3 bei Bedarf kontinuierlich und ohne Eingriff von außen zuverlässig erfolgen kann.

Dem durch die Federmembran 17 und den Ventilsitz 18 gebildeten Entlüftungsventil ist ein Rückschlagventil 24 nachgeschaltet, das verhindert, daß bei einem Saug­ hub der Membran 4 über diesen Weg Gas in den Arbeits­ raum 3 eingesaugt wird.

Im Gehäuse 2 ist ferner ein Saugraum 25 angeordnet, der von einer Hilfsmembran 26 als Hilfsverdrängungselement begrenzt ist. Die Hilfsmembran 26 ist auf der gleichen Antriebsstange 5 wie die Membran 4 angeordnet. Aller­ dings ist der Saugraum 25 auf der rechten Seite der Hilfsmembran 26 angeordnet, während der Arbeitsraum 3 auf der linken Seite der Membran 4 angeordnet ist. Dies führt dazu, daß die Hilfsmembran 26 bei einem Druckhub der Membran 4 einen Saughub durchführt, während sie bei einem Saughub der Membran 4 einen Druckhub durchführt. Beide Membranen 4, 26 arbeiten also gegenphasig.

Der Saugraum 25 ist über ein Eingangsventil 27, das als schwerkraftbetätigtes Rückschlagventil ausgebildet ist, mit einem Eingangskanal 28 verbunden, der über einen Schraubstutzen 29 mit einer Vorratsleitung verbunden werden kann. Die Vorratsleitung führt in ein nicht nä­ her dargestelltes Vorratsgefäß.

Der Saugraum 25 weist ferner eine Ausgangsleitung 30 auf, die in den Eingangsanschluß 6 des Arbeitsraumes mündet. Das Eingangsventil 7 des Arbeitsraums bildet gleichzeitig ein Ausgangsventil für den Saugraum 25.

Der Saugraum 25 ist wesentlich größer als Arbeitsraum 3. Bei einem Saughub der Hilfsmembran 26 erfolgt damit auch eine entsprechend stärkere Vergrößerung des Saug­ raumes 25 mit einem entsprechend höheren Unterdruck, so daß Fluid über ein größere Höhe angesaugt werden kann.

Der Saugraum 25 weist einen Ausgangskanal 31 als zweite Ausgangsleitung auf. Diese ist an der obersten Position des Saugraums 25 angeordnet und dient gleichzeitig als Entlüftungsleitung. Im Ausgangskanal 31 ist ein Aus­ gangsventil 32 angeordnet, dessen Schließkörper 33 von einer Feder 34 in Schließstellung gehalten wird. Die Feder 34 erzeugt eine Vorspannung, die nur bei einem entsprechenden Öffnungsdruck im Saugraum 25 überwunden werden kann. Der Ausgang des Ausgangsventils 32 mündet in einen Rücklaufkanal 35. Zwischen Ausgangsventil 32 und Rücklaufkanal 35 ist im vorliegenden Beispiel noch ein Schwimmerventil 36 angeordnet, dessen Schwimmerkör­ per 37 eine Entlüftungsöffnung 38 verschließt, wenn Flüssigkeit so hoch steigt, daß der Schwimmerkörper 37 gegen eine obere Begrenzungsfläche 39 des Schwimmerven­ tils 36 gedrückt wird.

Über einen Überlaufkanal 40 steht der Ausgang der Ent­ lüftungsventileinrichtung 16 mit dem Rücklaufkanal 35 in Verbindung. Durch das Schwimmerventil 36 wird nun verhindert, daß über den Rücklaufkanal 35 abfließende Flüssigkeit im Überlaufkanal 40 einen Unterdruck er­ zeugt und damit möglicherweise Fluid aus dem Arbeits­ raum 3 absaugt.

Der Ansprechdruck des Ausgangsventils 32 des Saugraumes 25 ist wesentlich kleiner als der Ansprechdruck des Ausgangsventils 8 des Arbeitsraumes 3. Damit dient das Ausgangsventil 32 des Saugraums 25 als Druckbegrenzer für den Förderdruck der Hilfsmembran 26 im Arbeitsraum 3.

Die Fördereinrichtung arbeitet wie folgt: Wenn sich die Antriebsstange 5 nach links bewegt, führt die Hilfsmem­ bran 26 einen Saughub durch. Fluid wird über den Ein­ gangskanal 28 und das Eingangsventil 27 in den Saugraum gesaugt. Der Saugraum 25 und die Hilfsmembran 26 können ausschließlich unter dem Gesichtspunkt des Ansaugens dimensioniert werden. Am Ende des Saughubes der Hilfs­ membran 26 ändert die Antriebsstange 5 ihre Bewegungs­ richtung und bewegt sich im folgenden nach rechts. Hierbei führt die Hilfsmembran 26 einen Druckhub durch, während die Membran 4 einen Saughub durchführt. Bei dem Druckhub der Hilfsmembran 26 schließt das Eingangsven­ til 27. Das Ausgangsventil 32 ist aufgrund der Kraft der Feder 34 geschlossen. Das Fluid aus dem Saugraum 25 kann also nur über die Ausgangsleitung 30, den Ein­ gangsanschluß 6 und das Eingangsventil 7 in den Ar­ beitsraum 3 verdrängt werden. Aufgrund des Druckes der Hilfsmembran 26 steht das Fluid im Arbeitsraum 3 unter einem kleinen Druck. Da die Hilfsmembran 26 mehr Fluid fördert, als der Arbeitsraum 3 aufnehmen kann, führt dies zu einer Druckerhöhung im Arbeitsraum 3 und im Saugraum 25. Sobald der Ansprechdruck des Ausgangsven­ tils 32 des Saugraums 25 überschritten ist, öffnet die­ ses. Der Ansprechdruck des Ausgangsventils 32 des Saug­ raums 25 wird relativ niedrig gewählt, er kann bei­ spielsweise bei etwa 0,1 bar liegen. Er ist auf jeden Fall niedriger als der Ansprechdruck des Ausgangsven­ tils 8 des Arbeitsraumes, so daß die Hilfsmembran 26 nicht in der Lage ist, Fluid direkt in den Ausgangsan­ schluß 9 zu fördern. Überschüssiges Fluid wird über den Ausgangskanal 31 in den Rücklaufkanal 35 gefördert. Da sich die beiden Membranen 4, 26 synchron bewegen, ist sichergestellt, daß am Ende eines Saughubs der Membran 4 der Arbeitsraum 3 vollständig mit Fluid gefüllt ist.

Über die Entlüftungsventileinrichtung 16 wird bei einem Druckhub der Membran 4 Gas, das möglicherweise in den Arbeitsraum 3 eingedrungen ist, entlüftet. Kleine Men­ gen Flüssigkeit, die zur Steuerung der Entlüftungsven­ tileinrichtung 16 in den Überlaufkanal 40 gelangen kön­ nen, werden hier genauso wie durch die Hilfsmembran 26 zu viel geförderte Flüssigkeit durch den Rücklaufkanal 35 entsorgt, d. h. wieder in den nicht dargestellten Vorratsbehälter zurückgeführt. Beim Ablaufen der Flüs­ sigkeit durch den Rücklaufkanal 35 sinkt der Flüssig­ keitsstand im Schwimmerventil 36. Damit sinkt auch der Schwimmerkörper 37 und gibt die Öffnung 38 frei, durch die Luft in den Rücklaufkanal 35 nachströmen kann. Ein Unterdruck im Überlaufkanal 40 wird damit vermieden.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Förderein­ heit 101, bei der gleiche Teile mit gleichen, entspre­ chende Teile mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.

Der Aufbau der Fördereinheit 101 nach Fig. 2 ist grund­ sätzlich der gleiche, wie der Aufbau der Fördereinheit 1 nach Fig. 1. Geändert hat sich lediglich, daß dem Ausgangsventil 32 des Saugraums 25 kein Schwimmerventil mehr nachgeschaltet ist. Vielmehr ist der Überlaufkanal 135 nun anders ausgestaltet. Hinter dem Zusammentreffen von Überlaufkanal 40 und Ausgangskanal 31 ist eine Ent­ lüftungsöffnung 138 vorgesehen. Diese ist so ausgestal­ tet, daß überschüssiges Fluid durch den Rücklaufkanal 135 ablaufen kann, ohne durch die Entlüftungsöffnung 138 auszutreten. Andererseits kann auch Luft durch die Entlüftungsöffnung 138 eintreten, um die Ausbildung eines Unterdrucks im Überlaufkanal 40 durch den Rück­ laufkanal 135 ablaufendes Fluid zu verhindern.

Weiterhin fehlt bei der Entlüftungsventileinreichtung 116 das Rückschlagventil 24. Da das Hubvolumen der Hilfsmembran 26 größer ist als der Membran 4, wird der Arbeitsraum 3 zwangsläufig mit einem kleinen Überdruck gefüllt. Ein Unterdruck im Arbeitsraum 3 kann praktisch nicht entstehen. Auf die Funktion des Rückschlagventils kann daher verzichtet werden. Im Grunde genommen saugt die Membran 4 den Arbeitsraum 3 nicht mehr voll. Die Füllung erfolgt unter einem leichten Druck durch die Hilfsmembran 26.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung einer Fördereinheit 201, bei der gleiche Teile mit den gleichen, entspre­ chende Teile mit gegenüber Fig. 1 um 200 erhöhten Be­ zugszeichen versehen sind.

Zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung ist hier noch eine Hublängenbegrenzung für die Membran 4 vorgesehen. Die Hublängenbegrenzung begrenzt den Rückhub der Membran 4. Hierzu ist ein keilförmiger An­ schlag 41 vorgesehen, dessen Position im Gehäuse mit Hilfe eines Drehknopfs 42 über eine in einem Gewinde drehbare Gewindespindel verändert werden kann. Der keilförmige Anschlag 41 begrenzt die Bewegung eines mit der Membran 4 verbundenen Gegenstücks 43, das von einer Feder 44 in Saugrichtung der Membran 4 gedrückt wird. Je weiter der Anschlag 41 in der Zeichnung nach unten verfahren wird, desto kleiner ist der Rück- bzw. Saug­ hub der Membran 4. Die Bewegung der Hilfsmembran 26 wird hierdurch nicht behindert. Die Antriebsstange 5 ist mit dem Gegenstück 43 nicht fest verbunden. Sie kann vielmehr aus dem Gegenstück 43 ein Stück weit nach rechts herausgezogen werden.

Bei einer Bewegung nach links drückt die Antriebsstange 5 gegen das Gegenstück 43, das wiederum auf die Membran 4 wirkt und einen Druckhub der Membran 4 bewirkt. Gleichzeitig führt die Hilfsmembran 26 einen Saughub aus. Bei einer Bewegung der Antriebsstange 5 nach rechts wird die Membran 4 über das Gegenstück 43 mit Hilfe der Feder 44 nach rechts bewegt, wobei die Bewe­ gungsgeschwindigkeit über die Antriebsstange 5 begrenzt wird. Die Membran 4 kann sich nicht schneller bewegen als die Antriebsstange 5. Die Bewegung der Membran 4, also der Saughub, dauert an, bis das Gegenstück 43 an den Anschlag 41 zur Anlage kommt. Danach hört der Saug­ hub der Membran 4 auf. Die Antriebsstange 5 kann sich aber weiter nach rechts bewegen und einen entsprechen­ den Druckhub der Hilfsmembran 26 bewirken. Die Hublän­ gen von Membran 4 und Hilfsmembran 26 können also un­ abhängig voneinander eingestellt werden.

Natürlich kann die Hublängenverstellung auch mit ande­ ren Mitteln erfolgen, als über ein mit Hilfe eines Schraubgewindes und eines Drehknopfes 42 höhenverstell­ baren keilförmigen Anschlags 41. Beispielsweise kann eine Spindel innerhalb der Antriebsstange 5 verstellt werden.

Auch in der Ausgestaltung nach Fig. 3 kann gegebenen­ falls das Schwimmerventil 36 und das Rückschlagventil 24 entfallen.

Claims (18)

1. Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe mit einem Arbeitsraum, dessen Volumen durch Saug- und Druckhübe eines angetriebenen Verdrängungselements veränderbar ist, mit einem über ein Eingangsventil in den Arbeitsraum mündenden Eingangsanschluß, mit einem über ein Ausgangsventil in den Arbeitsraum mündenden Ausgangsanschluß und mit einer Hilfspumpe mit einem Saugraum, die bei einem Saughub des Ver­ drängungselements den Arbeitsraum mit Fluid füllt, wobei ein Auslaß des Saugraums mit dem Eingangsan­ schluß verbunden ist und ein Druckbegrenzer in ei­ nem Ausgangskanal vorgesehen ist, der in einen Hilfsauslaß speist, der gegebenenfalls zu einem Vorratstank zurückgeführt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Arbeitsraum (3) an seiner obersten Position eine Entlüftungsventileinrichtung (16, 116) aufweist, die in einen Überlaufkanal (40) öff­ net, und der Überlaufkanal (40) der Entlüftungsven­ tileinrichtung (16, 116) und der Hilfsauslaß (35, 135) miteinander und einer Luftaustrittsöffnung (38, 138) in Verbindung stehen.

2. Fördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hilfspumpe (25, 26) den Arbeitsraum (3) mit Fluid unter Druck füllt.

3. Fördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verdrängungselement (4) und die Hilfspumpe (25, 26) einen gemeinsamen Antrieb (5) aufweisen.

4. Fördereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe ein Hilfsverdrängungselement (26) aufweist, das durch Saug- und Druckhübe das Volumen eines Saugraumes (25) verändert, wobei das Saugvolumen des Hilfsver­ drängungselements (26) wesentlich größer als das des Verdrängungselements (4) ist.

5. Fördereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Saughübe von Verdrängungselement (4) und Hilfsverdrängungselement (26) gegenphasig er­ folgen.

6. Fördereinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verdrängungselement (4) und das Hilfsverdrängungselement (26) an einer gemein­ samen Antriebsstange (5) angeordnet sind und sich gleichsinnig bewegen, wobei der Arbeitsraum (3) und der Saugraum (25) auf entgegengesetzten Seiten ih­ rer jeweiligen Verdrängungselemente (4, 26) ange­ ordnet sind.

7. Fördereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hublänge des Verdrängungselements (4) unabhängig von der des Hilfsverdrängungsele­ ments (26) einstellbar ist.

8. Fördereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Verstelleinrichtung (41, 42) vorgesehen ist, die einen Rückhub des Verdrängungs­ elements (4) begrenzt.

9. Fördereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbegrenzer (32) den Druck im Arbeitsraum (3) auf einen vorbe­ stimmten Wert begrenzt.

10. Fördereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbegrenzer (32) ein Hilfsventil umfaßt, das einen kleineren Öffnungsdruck als das Ausgangsven­ til (8) aufweist.

11. Fördereinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hilfsventil an der ober­ sten Position des Saugraums (25) angeordnet ist.

12. Fördereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsventil­ einrichtung (16, 116) ein strömungsbetätigtes Ent­ lüftungsventil (17, 18) aufweist, dessen Ansprech­ verhalten vom Aggregatzustand des durchströmenden Fluids bestimmt ist.

13. Fördereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entlüftungsventil (17, 18) norma­ lerweise offen ist und gegen eine vorbestimmte Öff­ nungskraft schließt, wobei das durchströmende Fluid einen aggregatzustands-abhängigen Druckabfall er­ zeugt, der entgegen der Öffnungskraft wirkt und der bei Gas eine kleinere, bei Flüssigkeit hingegen eine größere Kraft als die Öffnungskraft erzeugt.

14. Fördereinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (17, 18) im Strömungs­ pfad des Fluids eine Drossel (22, 20) aufweist, die einen Ausgang eines Druckraums (15) bildet, in den ein mit einem Schließkörper (17), der gegen einen Ventilsitz (18) bewegbar ist, verbundenes Betäti­ gungselement angeordnet ist, auf das der Druck im Druckraum (15) wirkt.

15. Fördereinheit nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schließkörper (17) das Betäti­ gungselement bildet, wobei die Drossel (22, 20) zwischen Schließkörper (17) und Ventilsitz (18) oder im Schließkörper (17) ausgebildet ist.

16. Fördereinheit nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schließkörper als Membran (17) aus elastischem Material ausgebildet ist, die ein­ gebaut eine Vorspannung aufweist.

17. Fördereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsauslaß (35) mit einem Schwimmerventil (36), das eine Luftaus­ trittsöffnung (38) gesteuert verschließt, verbunden ist.

18. Fördereinheit nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine unverschlossene Luftaustritts­ öffnung (138) in Strömungsrichtung hinter dem Zu­ sammentreffen von Überlaufkanal (40) und Ausgangs­ leitung (31) angeordnet ist.