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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dosierpumpen,
wie sie für die chemische Industrie bestimmt sind, und zwar
zur Abgabe einer sehr kleinen Menge eines flüssigen
Produktes aus einem Behälter und hin zu einem Abnehmer.
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Genauer betrifft die Erfindung Dosierpumpen, wie sie in der
FR-A-2 586 064 beschrieben sind. Bei einer solchen Pumpe
besteht das Ansaug- und Verdrängungsorgan aus einer
Membran, die relativ zu einem Ventilgehäuse aus einem
Zylindereinsatz in einer entsprechenden Ausnehmung und mit
zwei Kanälen für die zu pumpende Flüssigkeit, - einem
Ansaugkanal und einem Verdrängungskanal -, hin- und
hergehend angetrieben ist. Jedes Ventil besteht aus einer
beweglichen Scheibe in einer Ausnehmung am Ende des
betreffenden Kanals, wobei das eine Ventil in Richtung auf
das Pumpvolumen und das andere Ventil in Richtung auf die
Ausgangsleitung öffnet.
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Zwei Formkörper sind zu beiden Seiten des Zylindereinsatzes
des Ventilgehäuses vorgesehen.
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Jeder der Ventilkörper ist in seiner Ausnehmung unter
Einschaltung eines ringförmigen Verbindungsstückes
angeordnet, während eine elastische Ronde, die von
Verbindungslöchern durchsetzt ist, sich gegen seine andere
Oberfläche anlegt. Die Rückführung dieses Ventilkörpers in
seine normale Schließstellung wird durch ein Kissen aus
bienenwabenförmigem elastischen Material erreicht, welches
eine offene Porosität aufweist und als Feder dient. Für den
einen der beiden Ventilkörper ist das Kissen zwischen die
elastische, von Löchern durchsetzte Rhonde und die
bewegliche Membran eingeschaltet, die als Ansaug- und
Verdrängungsorgan dient. Bei dem anderen Ventilkörper ist
das elastische Kissen zwischen der betreffenden elastischen
Ronde und der Wandung des Pumpendeckels angeordnet.
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Die hin- und hergehenden Bewegungen der Membran als
Ansaugund Verdrängungsorgan werden von einem mechanischen oder
elektromagnetischen System gesteuert. Die vorgesehene
Anordnung stellt sicher, daß nacheinander das Ansaugen
eines vorbestimmten Flüssigkeitsvolumens durch das
Ansaugventil, am Ende des Hubes das Schließen dieses
Ventils und nach der Bewegungsumkehr der Membran die
Öffnung des Auslaßventils und das Ausschieben des vorher
angesaugten Flüssigkeitsvolumens stattfinden.
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Die Funktion dieser Pumpe ist gänzlich befriedigend,
dennoch weist sie in nachteiliger Weise eine große Anzahl
verschiedener Element im Bereich des Ventilgehäuses auf.
Dadurch wird der Gestehungspreis erhöht, und zwar nicht nur
wegen des Preises der verschiedenen Teile, sondern zugleich
wegen der Kompliziertheit der Montage. Darüberhinaus
bestehen diese Teile aus verschiedenartigen Materialien, so
daß die Gefahr der Unverträglichkeit der Pumpe mit den
verschiedenen Flüssigkeiten, wie sie in der chemischen
Industrie benutzt werden, wächst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Dosierpumpe des beschriebenen Typs bereitzustellen, bei der
die oben beschriebenen Nachteile beseitigt und eine gewisse
Anzahl von Vorteilen erreicht wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Dosierpumpe mit einem
Ansaug- und Verdrängungsorgan, daß aus einer Membran
besteht, die relativ zu einem Ventilgehäuse aus einem
Zylindereinsatz mit zwei Kanälen für die zu pumpende
Flüssigkeit, - einem Ansaugkanal und einem
Verdrängungskanal -, je einem Ventilkörper aus einem
beweglichen, in einem Ringraum am Ende des betreffenden
Kanals angeordneten Scheibe, wobei der eine Ventilkörper in
Richtung auf das Pumpvolumen und der andere in Richtung auf
die Ausgangleitung öffnet, und zwei zu beiden Seiten des
Zylindereinsatzes des Ventilgehäuses vorgesehenen
Formkörpern hin- und hergehend angetrieben ist und die sich
dadurch erfindungsgemäß kennzeichnet, daß die Formkörper
jeweils einerseits einen Ring, der randseitig an dem
Zylindereinsatz aufgenommen und zur Abdichtung bei seiner
Montage in einer Ausnehmung ausgebildet ist, und
andererseits mindestens einen elastischen, mit dem Ring
verbundenen und ein Anlagestück tragenden Steg aufweisen,
wobei das Anlagestück relativ zu dem betreffenden
Ventilkörper angeordnet ist und dabei zur federnden Anlage
des Ventilkörpers in der normalen Schließstellung nach
seinem Anheben in die Öffnungsstellung dient.
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Die Erfindung weist weitere Einzelheiten auf:
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- An jedem gleichzeitig ein federndes und ein
dichtendes Element bildenden Formkörper weist das
Anlagestück für den Ventilkörper eine brückenartige Platte
auf, deren Enden in ein Bogenstück übergehen, das mit dem
dichtenden Ring über zwei elastische Stege verbunden ist,
die auf entgegengesetzten Seiten des Anlagestücks und
rechtwinklig dazu angeordnet und durch Biegung elastisch
verformbar sind.
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- An jedem gleichzeitig ein federndes und ein
dichtendes Element bildenden Formkörper weist das
Anlagestück für den Ventilkörper eine brückenartige Platte
auf, deren Enden in ein Bogenstück übergehen, das mit dem
dichtenden Ring über zwei elastische Stege verbungen ist,
die relativ zu dem Bogenstück angeordnet und durch Torsion
elastisch verformbar sind.
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- Jede Stirnseite des Zylindereinsatzes des
Ventilgehäuses weist einen vorstehenden Zapfen auf, der
relativ zu dem das Anlagestück tragenden Bogenstück
angeordnet ist, wobei der Zapfen auf der dem Anlagestück
gegenüberliegenden Seite plaziert ist, um auf die insgesamt
deformierbare Einheit eine Vorspannung im Sinne der Anlage
des Anlagestücks am Ventilkörper aufzubringen.
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- Der Zylindereinsatz des Ventilgehäuses kann auf dem
äußeren Umfang eine Ringschulter aufweisen, die den Wert
der Kammerung des dichtenden Rings jedes der beiden
beidseitig angeordneten Formkörper so festlegt, daß nach
dem Anziehen der Einheit der verformbare Teil aus dem
Anlagestück, dem Bogenstück und den Stegen eine Vorspannung
im Sinne einer Anlage des Anlagestücks gegen die
betreffenden Ventilkörper ausübt.
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- Der Zylindereinsatz des Ventilgehäuses kann im
Inneren einer bandagierenden Buchse angeordnet sein, die
zwischen den Zylindereinsatz und die innere Wandung einer
Ausnehmung eingeschaltet ist.
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Demzufolge, wenn man von den zwei Ventilkörpern absieht,
ist die Anzahl der zu dem Ventilgehäuse gehörenden Teile
auf zwei Teile reduziert, die sich beidseitig davon
befinden und von denen jedes zugleich ein dichtendes
Verbindungselement und eine Rückführfeder für den
betreffenden Ventilkörper bildet. Diese Teile, die
identisch ausgebildet sind, können in ökonomischer Weise
durch Formgebung eines Kunststoffes hergestellt werden, der
in geeigneter Weise für die Stege, die das Anlagestück mit
ausreichender Elastizität tragen, ausgewählt wird.
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Andererseits können die beiden Formkörper an dem
Ventilgehäuse vorgekammert werden, wodurch die Montage der
Einheit im Inneren einer vorgesehenen Ausnehmung erheblich
vereinfacht wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen
Dosierpumpe gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels hervor. Die Beschreibung bezieht sich
auf die anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Dosierpumpe,
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Figur 2 eine perspektivische Darstellung des
Ventilgehäuses und der beiden stirnseitig davon
angeordneten Formkörper vor der Montage,
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Figur 3 eine Stirnansicht eines der beiden Formkörper,
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Figur 4 eine geschnittene schematisierte Ansicht, die die
Montage und die Funktion eines der Formkörper in
Verbindung mit dem Ventilgehäuse zeigt, und
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Figur 5 eine ähnliche Darstellung wie Figur 3 an einem
abgewandelten Formkörper.
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Die dargestellte Dosierpumpe ist von dem Typ, wie er in der
FR-A-2 586 064 beschrieben ist. Er weist eine Membran 1 aus
vorgeformten Kunststoffmaterial auf, die als Ansaug- und
Verdrängungsorgan dient. Die Ränder dieser Membran sind
zwischen dem Pumpengehäuse 2 und einem Bodenstück 3
festgelegt, welches mit diesem verbunden und mit Hilfe von
Schrauben 4 oder von Verbindungsklammern verbunden ist.
Dabei kann durch eine einzige Verbindung der Deckel 13, das
Bodenstück 3, die Membran 1, das Pumpengehäuse 2 und das
Gehäuse eines steuernden Elektromagneten miteinander
verbunden werden. Die Membran 1 weist auf einer ihrer
Oberflächen einen Vorsprung 5 auf, an dem eine
Betätigungsstange 6 befestigt ist. Diese durchsetzt die
Spule 7 eines Elektromagneten und trägt am Ende einen
Magneten 8, der von ihr angezogen werden kann. Eine
Rückführfeder 9 ist vorgesehen, um die Membran 1 in ihre
normale Stellung zu beaufschlagen.
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Die andere Seite diese Membran ist relativ zu einem
Ventilgehäuse angeordnet, welches von einem kleinen
Zylindereinsatz 10 gebildet wird. Dieser Zylindereinsatz
ist in einer Ausnehmung 11 im Inneren des Bodenstückes 3
angeordnet und in Richtung auf die Membran 1 offen. Der
Abstand 12 zwischen dieser Membran und der betreffenden
Oberfläche des Zylindereinsatzes 10 legt das Pumpenvolumen
fest, welches definitionsgemäß sehr klein ist, weil es der
vorgesehenen Menge an zu pumpender Flüssigkeit entsprechen
muß. Der Zylindereinsatz 10 wird durch einen Deckel 13
gehalten, der an dem Bodenstück 3 sitzt und eine
Ausgangsleitung 14 für das zu pumpende Medium aufweist. Die
Eingangsleitung 15 ist auf der anderen Seite vorgesehen,
und zwar im Inneren des Bodenstücks 3, wobei diese
Eingangsleitung in die Ausnehmung 11 des Ventilgehäuses
mündet.
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Der Zylindereinsatz 10 des Ventilgehäuses weist zwei
Kanäle, nämlich einen Ansaugkanal 16 und einen
Verdrängungskanal 17 auf, von denen der eine mit der
Eingangsleitung 15 und der andere mit der Ausgangsleitung
14 in Verbindung steht. Das Ende des Ansaugkanals 16 ist in
der Oberfläche des Zylindereinsatzes 10 angeordnet, die der
Membran 1 zugekehrt ist. Das Ende des Verdrängungskanals 17
ist im Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche des
Zylindereinsatzes 10 vorgesehen. Am Ende jeder der beiden
Kanäle 16 und 17 weist die betreffende Stirnfläche des
Zylindereinsatzes 10 einen kleinen Ringraum 18 auf, in
dessen Inneren ein scheibenförmiger Ventilkörper 19a oder
19b angeordnet ist, der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl
besteht und als Ventilkörper für die Ansaugung oder die
Verdrängung dient. Am Grunde jedes Ringraumes 18 ist ein
Ringvorsprung 20 vorgesehen, der den Sitz des betreffenden
Ventils darstellt.
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Infolge dieser vorgesehenen Anordnung ist der Ringraum 18
des ansaugseitigen Ventilkörpers 19a in Richtung auf die
Membrane 1 offen. Umgekehrt ist der Ringraum 18 des
Ventilkörpers 19b in Richtung eines Freiraums offen, der
mit der Ausgangsleitung 14 in Verbindung steht.
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Beiderseits des Zylindereinsatzes 10 des Ventilgehäuses
sind zwei identische Formkörper 21a und 21b vorgesehen.
Jeder dieser Formkörper weist zunächst einmal einen Ring 22
auf, der um den betreffenden Zylindereinsatz 10 gekammert
ist, um eine dichtende Montage des Zylindereinsatzes in der
betreffenden Ausnehmung sicherzustellen. Weiterhin weist
jeder Formkörper 21a und 21b ein Anlagestück 23 in Form
einer Brücke auf, welches sich in Anlage an dem jeweiligen
Ventilkörper 19a oder 19b befindet. Diese Brücke erstreckt
sicht quer im Inneren des Rings 22, und seine Enden gehen
in ein Bogenstück 24 über, welches mit dem Ring 22 über
zwei elastische Stege 25 verbunden ist. Diese beiden Stege
sind an entgegengesetzen Seiten des Anlagestücks 23
vorgesehen und erstrecken sich längs einer diametralen
Linie XY, die rechtwinklig zu dem brückenförmigen
Anlagestück verläuft. Diese zwei Stege können sich durch
Biegung elastisch verformen. Die Formkörper 21a und 21b
bestehen aus Kunststoff, der entsprechend ausgewählt ist.
Bei beiden Formkörpern ist die Einheit aus Anlagestück 23,
Bogenstück 24 und den Stegen 25 ein verformbares Teil,
welches sich in einer Ebene senkrecht zu der Achse des
Rings 22 erstreckt und dessen äußere Oberfläche
normalerweise in der gleichen Ebene liegt, wie die
stirnseitige Oberfläche des Rings.
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Auf dem äußeren Umfang weist der Zylindereinsatz 10 des
Ventilgehäuses eine Ringschulter 26 auf, die die
Einkammerung der Ringe 22 der Formkörper 21a und 21b
begrenzt. Wenn die beiden Formkörper auf dem
Zylindereinsatz 10 vor der Montage in der Ausnehmung
aufgenommen sind, ergibt sich ein Spiel j, wie es in Figur
4 dargestellt ist. Die Existenz dieses Spiels gestattet es,
eine Vorspannung des verformbaren Teils jedes Formkörpers
21a und 21b aufzubringen, wenn die Einheit letztlich im
Inneren der Ausnehmung 11 festgezogen ist, wie es im Detail
weiterhin erläutert wird.
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Während der Anbringung jedes Formkörpers 21a und 21b
erfährt der verformbare Teil bereits eine Vorspannung im
Sinne einer elastischen Verformung, und zwar infolge der
Anordnung eines Zapfens 27, der jeweils aus den Oberflächen
des Zylindereinsatzes 10 vorsteht. Diese Zapfen ist
gegenüberliegend zu dem Anlagestück 23 angeordnet, und zwar
relativ zu dem Ende des betreffenden Bogenstücks 24.
Hierdurch wird ein Anheben dieses Endbereiches bewirkt, wie
es aus Figur 4 ersichtlich ist, und zwar derart, daß das
Anlagestück 23 sich mit einer gewissen Kraft gegen den
betreffenden Ventilkörper 19a oder 19b anlegt. Auf diese
Weise ist auch jeder Formkörper 21a und 21b gleichzeitig
eine Rückführfeder für den betreffenden Ventilkörper.
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Die beiden Formkörper 21a und 21b sind auf dem
Zylindereinsatz 10 des Ventilgehäuses vor der Montage in
der Ausnehmung aufgenommen. Eine Buchse 28 ist gleichwohl
um die Einheit herum angeordnet, bevor diese in die
Ausnehmung eingeschoben wird. Da sämtliche Teile somit
aneinander gehalten sind, stellen sie eine Einheit dar, bei
der auch im Inneren die Ventilkörper 19a und 19b an Ort und
Stelle durch die Anlagestücke 23 gehalten sind. Diese
Einheit kann in dieser Form auf Lager genommen werden, um
sie schließlich im Inneren der Ausnehmung 11 anzuordnen.
Hierdurch wird der Montagevorgang wesentlich vereinfacht,
da sämtliche zueinander gehörenden Teile des Ventilgehäuses
sich bereits in ordnungsgemäßer Relativlage zueinander
befinden.
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Nach der Montage wird der Deckel 13 aufgesetzt und mit
Hilfe der Schrauben 4 festgezogen. Hierdurch werden die
Ringe 22 der beiden Formkörper 21a und 21b so
zusammengezogen, daß die Dichtheit erreicht wird. Bei
dieser Zusammendrückung der Ringe 22 übernimmt eine äußere
Buchse 28 die Funktion eines bandagierenden Organs, damit
andererseits die Ringe wirkungsvoll ihre Funktion erfüllen
können.
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Es ist darüberhinaus bemerkenswert, daß bei der
Zusammenziehung des Ventilgehäuses die Ringe 22 der beiden
Formkörper 21a und 21b an die Ringschulter 26 des
Zylindereinsatzes 10 anlegen. Dies erbringt eine elastische
Verformung des verformbaren Teils jedes Formkörpers 21a und
21b, der gleichzeitig die elastische Vorspannkraft jedes
Anlagestücks 23 gegen den betreffenden Ventilkörper l9a
oder 19b verstärkt.
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Während des Betriebs der vorliegenden Dosierpumpe rufen die
hin- und hergehenden Bewegungen der Membran 1 infolge ein
Abheben des Ventilkörpers 19a in die Öffnungsstellung zum
Ansaugen einer Menge der zu pumpenden Flüssigkeit, sodann
ein Abheben des Ventilkörpers 19b für das Verdrängen eben
dieser Menge hervor, während gleichzeitig der Ventilkörper
19a wieder in die Schließposition zurückgeführt ist. In
jedem Falle bewirkt das Anlagestück 23 jedes Formkörpers
21a und 21b die Rückführung des betreffenden Ventilkörpers
in seine normale Schließstellung. Demzufolge erfüllen die
beiden Formkörper gleichzeitig Dichtfunktion und
Federfunktion für jeden Ventilkörper. Somit ersetzt jeder
Formkörper mehrere Einzelteile, die bei bekannten
Dosierpumpen dieser Art vorgesehen sind. Hieraus resultiert
eine große Vereinfachung und eine Verringerung der
Gestehungskosten. Weiterhin sind die Montagevorgänge
gleichzeitig erheblich vereinfacht, weil die zylindrischen
Einsätze 10 mit allen notwendigen Teilen vormontiert werden
können. Die Gefahren der Unverträglichkeit der Dosierpumpe
mit bestimmten Flüssigkeiten, wie sie in der chemischen
Industrie benutzt werden, sind reduziert. Infolge der
vorgesehenen Anordnung gibt es nur drei verschiedene
Materialien, weil das Gehäuse der Pumpe, das Bodenstück,
der Deckel und der Zylindereinsatz 10 durch Spritzgießen
aus dem gleichen Kunststoff herstellbar sind, während für
die Membran 1 und die Formkörper 21a und 21b ein anderer
Kunststoff gewählt werden kann, der die gewünschten
elastischen Eigenschaften aufweist und der in Abhängigkeit
von der jeweiligen Anwendung gewählt wird. Die
scheibenförmigen Ventilkörper 19a und 19b bestehen
ihrerseits aus nicht rostendein Stahl.
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Die Dosierpumpe nach der Erfindung ist nicht auf das
Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Zapfen 27 können auch
entfallen. Die Anf angsvorspannung des verformbaren Teils
der Formkörper 21a und 21b kann auch allein unter Nutzung
des Spieles j, wie es in Figur 4 angedeutet ist, erreicht
werden. Andererseits erscheint es eventuell auch möglich,
auf das Spiel zu verzichten und die Zapfen 27 für das
Anheben zu nutzen. Weiterhin kann auch die bandagierende
Buchse 28 entfallen. Indem sich die Ringe 22 der beiden
Formkörper 21a und 21b direkt gegen die Innenwandung der
betreffenden Ausnehmung 11 anlegen.
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Auch die Formkörper 21a und 21b können mit verschiedener
Formgebung erzeugt werden. So zeigt Figur 5 eine
Abwandlungsart, bei der das quer verlaufende brückenartige
Anlagestück 23c in ein Bogenstück 24c ähnlich dem in Figur
3 dargestellten Bogenstück 24 übergeht, bei dem jedoch die
Verbindung zu dem äußeren Ring 22c über zwei Stege 25c
erfolgt, die in unterschiedlicher Weise zu den Stegen 25
angeordnet sind und die in unterschiedlicher Weise
arbeiten. In der Tat sind die Stege relativ zu dem
Bogenstück in der Nähe des Anlagestücks 23c angeordnet. In
diesem Falle werden die Stege auf Torsion beansprucht, um
die Anlage des Anlagestücks 23c an dem betreffenden
Ventilkörper 19a oder 19b sicherzustellen. Zahlreiche
weitere Ausführungsformen sind denkbar für die Formkörper
21a und 21b, die gleichzeitig dichtende und federn
rückführende Elemente bilden.