DE4219664C2 - Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe - Google Patents
Fördereinheit für eine VerdrängerdosierpumpeInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4219664A DE4219664C2 (de) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4219664A DE4219664C2 (de) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4219664A1 DE4219664A1 (de) | 1993-12-23 |
DE4219664C2 true DE4219664C2 (de) | 1995-11-16 |
Family
ID=6461115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4219664A Expired - Lifetime DE4219664C2 (de) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Fördereinheit für eine Verdrängerdosierpumpe |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4219664C2 (de) |
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