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Dosierpumpe Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Dosierpumpen
und hat die Herstellung derartiger Pumpen zum Gegenstand, deren Förderleistung während
des Betriebes geregelt und kontrolliert werden kann. Sie hat ferner die mögliche
Herstellung von Dosierpumpen zum Gegenstand, welche mit einer beliebigen, ätzenden
oder nicht ätzenden Flüssigkeit arbeiten können. Sie hat ferner die Ermöglichung
der Kupplung mehrerer Dosierpumpen zur Mischung von verschiedenen Flüssigkeiten
in gewünschten Verhältnissen zum Gegenstand. Schließlich hat sie zum Gegenstand,
gegebenenfalls die selbsttätige Regelung der Förderleistung dieser Pumpen zu ermöglichen.
Hierfür weisen die erfindungsgemäßen Dosierpumpen einen Pumpenkörper und einen Kolben
auf, dessen Bewegung mittels eines Nockens geeigneter Form entgegen der Einwirkung
einer Rückführungsfeder oder eines gleichwertigen Organs gesteuert wird, wobei jedoch
die Rückführungsbewegung des Kolbens mittels eines regelbaren Anschlags begrenzt
werden kann, wodurch sein Hub geregelt und somit die Förderleistung der Pumpe eingestellt
werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ferner der die eigentliche Pumpe bildende Teil,
d. h. der Pumpenkörper und der Kolben, mechanisch von der Nockensteuerung getrennt
und vorzugsweise mit dem Maschinen-
Bestell durch ein entfernbares
Zwischenstück oder ein gleichwertiges Organ verbunden, so daß verschiedene Pumpensysteme,
die verschiedene Abmessungen haben oder aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt
sein können usw., mit einer beliebigen Steuervorrichtung gekuppelt werden können.
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Der die Bewegung des Kolbens in gewünschter Weise begrenzende regelbare
Anschlag kann entweder von Hand regelbar sein, oder von einer beliebigen Regelvorrichtung
so abhängen, daß die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von einer beliebigen
veränderlichen Größe, von der man diese Förderleistung abhängig zu machen wünscht,
veränderlich sein und geregelt werden kann. Ferner kann jede Pumpe durch einen getrennten
Motor angetrieben werden, oder, falls verschiedene Flüssigkeitsmengen untereinander
dosiert werden sollen, können die verschiedenen, diese Förderleistungen abgebenden
Pumpen durch eine gemeinsame Kraftquelle angetrieben werden.
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Weitere Gegenstände und Kennzeichen der Erfindung werden aus der nachstehenden
Beschreibung hervorgehen, welche auf die Zeichnungen Bezug nimmt, welche schematisch
beispielshalber drei Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
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Fig. i ist eine geschnittene Seitenansicht der Gesamtanlage einer
erfindungsgemäßen Dosierpumpe mit Motorantrieb; Fig.2 ist ein entsprechender Schnitt
der Antriebsvorrichtung des Nockens in größerem Maßstab; Fig. 3 ist ein Schnitt
längs der Linie III-III der Fig. 2; Fig.4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV
der Fig. i; Fig. 5 ist ein Schema z. B. einer Wasserreinigungsanlage, welche eine
erfindungsgemäße Dosierpumpe benutzt, die dazu dient, in eine Wasserleitung eine
Reinigungsflüssigkeit mit einer Förderleistung einzuspritzen, die der Durchflußmenge
des Wassers durch diese Leitung proportional ist; Fig.6 ist ein Schnitt des Steuerorgans
der in dieser Anlage benutzten Pumpe in größerem Maßstab; Fig. 7, 8, 9 zeigen eine
Ausführungsabwandlung mit mehreren gekuppelten Pumpen, deren Hub gleichzeitig mittels
eines einzigen Organs geregelt wird; Fig. 7 ist eine schematische Gesamtansicht
einer derartigen Anlage; Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Fig.
7 in größerem Maßstab, und Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig.
8 in größerem Maßstab.
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In Fig. i bis q. bezeichnet i das Gestell des Apparates, «-elches
den Pumpenkörper 2 mit Hilfe eines Zwischenstücks 3 trägt.
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Im Innern des Pumpenkörpers verstellt sich ein mit einem :Mantel 5
versehener Kolben d.. 6 und 7 bezeichnen die Leitungen für die Zufuhr und die Abfuhr
der Flüssigkeit in dem Pumpenkörper, und 8 und 9 (s. Fig. q.) sind die Einlaß- und
Auslaßventile. An dem hinteren Teil des Kolbens (Fig. i) ist eine Stopfbuchse io
befestigt, welche die Abdichtung der Stange i i dieses Kolbens gewährleistet. Wie
aus Fig. i ersichtlich, ist diese Stopfbuchse leicht von außen her durch das Innere
des Zwischenstücks 3 hindurch zugänglich. Die Kolbenstange i i ist an die Stange
12 angeschraubt, welche an ihrem dem Kolben entgegengesetzten Ende einen Käfig 13
trägt, in welchem eine drehbare Rolle 14 angebracht ist. Die durch den Kolben 4.,
die Stangen i i und 12, den Käfig 13 und die Rolle 1:I gebildete Anordnung führt
als ein einziger Block eine hin und her gehende Bewegung aus. Hierfür ist der Käfig
13 mit Nuten in eine Bohrung des Gestells i so eingesetzt, daß er in der Längsrichtung
gleiten, aber sich nicht drehen kann. Ferner ist im Innern der Bohrung des Gehäuses
1 ein von einer Welle 17 getragener Nocken 16 angeordnet, der sich in der Pfeilrichtung
(Fig.2) dreht und mittels eines Schneckenrades 18 und verschiedener Zahnräder i9
von dem Motor 2o (Fig. 2) in Umdrehung versetzt wird. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich,
drückt dieser Nocken so auf die Rolle 1.4, daß er dieser und infolgedessen dem Kolben.
bei jeder Umdrehung eine hin und her gehende Bewegung erteilt. Eine sich einerseits
an einem an dem Maschinengestell angebrachten Teil 22 und andererseits an einem
Anschlag 23 der Stange 12 abstützende Feder 2i sucht die Rolle beständig gegen den
Nocken zu drücken. Dieser Nocken hat die in den Zeichnungen dargestellte Form, d.
h. eine geringe Steigung auf einer Seite und eine starke Steigung auf der anderen
Seite, so daß er während seiner Drehbewegung die Rolle verhältnismäßig langsam nach
links (Druckhub der Pumpe) zurückzudrücken sucht, während er nach Beendigung dieser
Bewegung die Rolle schnell freigibt, um eine schnelle Verstellung des Kolbens nach
rechts zu gestatten, wodurch eine verhältnismäßig plötzliche Ansaugung im Innern
dieses Pumpenkörpers erzeugt wird. Das Ansaugeventil wird infolgedessen sofort von
seinem Sitz abgehoben, wodurch eine Füllung des Pumpenkörpers unter den günstigsten
Bedingungen gewährleistet ist. Die Feder 21 ist natürlich so bemessen, daß sie diese
Ansaugung ermöglicht.
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Seitlich von dem Nocken 16 ist ein regelbarer Teil 24 angeordnet,
der im besonderen die in Fig. i und 3 dargestellte Form hat. Dieser Teil kann in
der Bohrung 15 des Gestells i gleiten, und seine Stellung wird durch eine Schraube
25 geregelt, welche sich in das Gestell des Apparates einschraubt und deren Bewegung
durch einen gerändeltenKnopf 26 gesteuert wird. Die Stellung dieses gerändelten
Knopfes wird durch ein System mit Mikrometerschraube abgelesen, so daß die Stellung
des Teils 2q. im Innern der Bohrung 15 mit großer Genauigkeit eingestellt werden
kann. Es ist übrigens möglich, zur Erhöhung der Einstellgenauigkeit ein Planetenuntersetzungsgetriebe
z. B. zwischen dem gerändelten Knopf 26 und der den Teil 2.1. betätigenden Schraube
25 anzuordnen. Dieser Teil 24 weist an seinem Vorderteil Anschläge 27 auf, gegen
welche
sich das Vorderende des Käfigs 13 legt, wenn die Rolle 14 von dem Nocken 16 getrennt
ist.
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Es ist ohne weiteres klar, daß der Hub des Käfigs 13 und infolgedessen
des Kolbens 4 durch die Anschläge 27 des Regelteils 24 begrenzt wird.
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Die Pumpe arbeitet folgendermaßen: Während der Förderperiode drückt
der Nocken mit seinem abgerundeten Teil die Rolle und infolgedessen den Kolben 4
nach der linken Seite der Fig. I. Wenn der am stärksten exzentrische Teil des Nockens
in Berührung mit der Rolle gekommen ist, stößt die Rückführungsfeder 21 die Rolle
nach rechts zurück, wobei diese nach dem steilsten Teil des Nockens gleitet, wodurch
der Kolben nach rechts (Ansaugeperiode) gezogen wird. Diese Bewegung dauert an,
bis der Käfig 13 mit den regelbaren Anschlägen 27 in Berührung kommt, welche den
Hub des Käfigs 13 und infolgedessen des Kolbens 4 nach rechts begrenzen. Bei seiner
weiteren Drehung kommt der Nocken nach einer gewissen Zeit wieder mit der Rolle
14 in Berührung und drückt diese von neuem nach links (Förderperiode) und so fort.
Die Einstellung der Anschläge 27, die mittels der Mikrometerschraube 26 erfolgt,
gewährleistet somit eine sehr genaue Regelung des Hubes des Kolbens 4 und somit
der Förderleistung der Pumpe bei jeder Umdrehung derselben. Es ist leicht einzusehen,
daß an dieser Steuervorrichtung leicht verschiedene Pumpen und Kolben angebracht
werden können. Hierfür braucht nur einfach der abnehmbare Pumpenkörper 2 an dem
Zwischenstück 3 und die Stange 11 des Kolbens an der Stange 12 ersetzt werden. Bei
ätzenden Flüssigkeiten brauchen nur der Kolben und der Pumpenkörper aus Spezialmetallen
sein, da der übrige Teil der Apparatur gegen diese ätzenden Flüssigkeiten geschützt
ist.
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Falls man Flüssigkeiten zu dosieren wünscht, bei welchen die Verwendung
einer Kolbenpumpe unerwünscht ist, z. B. Nahrungsflüssigkeiten, braucht erfindungsgemäß
nur eine Membran zu einer Pumpe der oben beschriebenen Art hinzugefügt zu werden,
bei welcher eine beliebig geeignete Steuerflüssigkeit in an sich bekannter Weise
benutzt wird.
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Fig. 5 und 6 zeigen, wie bereits angegeben, eine Anlage zur Reinigung
von Wasser. In diesen Figuren bezeichnet 28 die Leitung des zu reinigenden Wassers,
29 einen Apparat zur Messung der Durchflußmenge, welcher in an sich bekannter Weise
durch eine durch eine Membran 32 innen in zwei Teile 30 und 31 geteilte Kammer
gebildet wird, wobei diese beiden Teile durch Leitungen 33 und 3-. mit der Leitung
28 vor bzw. hinter einer Einschnürung 35 in Verbindung stehen. Bekanntlich ist die
Stellung der Membran 32 von der Durchflußmenge in der Leitung 28 abhängig. Diese
Membran wirkt mittels einer Stange 36 auf ein an sich bekanntes Relaissystem 37
ein, welches eine nicht dargestellte Pumpe betätigt, die eine von einem Vorratsbehälter
38 kommende Steuerflüssigkeit entweder durch eine Leitung 39 oder eine Leitung 40
in eine der Kammern eines Pumpenkörpers 41 einspritzen kann. Dieser Pumpenkörper
ist in größerem Maßstab im Schnitt in Fig. 6 dargestellt. Die gestellte Aufgabe
besteht darin, in die Leitung 28 eine Flüssigkeit zur Reinigung des Wassers in einer
Menge einzuspritzen, welche der Durchflußmenge des Wassers in der Leitung 28 proportional
ist. Hierfür wird die in einem Behälter 51 befindliche Reinigungsflüssigkeit durch
die Leitung 42 in den Körper einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe 44 gesaugt,
um durch eine Leitung 43 in die Leitung 28 gefördert zu werden. Es handelt sich
nun darum, die Förderleistung der erfindungsgemäßen Dosierpumpe 44 an die Durchflußmenge
des Wassers in der Leitung 28 anzupassen. Hierfür sind die den Hub des Kolbens der
Dosierpumpe begrenzenden Anschläge 2.4 bis 27, anstatt durch eine Mikrometerschraube
betätigt zu werden, wie bei dem Fall der Fig. i, mit der Stange 45 des sich in dem
Pumpenkörper 41 verstellenden Kolbens 46 starr verbunden. Wenn sich die Wasserdurchflußmenge
in der Leitung 28 ändert, wirkt das Organ zur Messung der Durchflußmenge (Membran
32) auf das Relais 37 ein, welches seinerseits das Arbeiten der Steuerpumpe bewirkt
und Flüssigkeit entweder durch die Leitung 39 oder durch die Leitung 4o einspritzt,
so daß der Kolben 46 in eine neue Gleichgewichtsstellung übergeführt wird. Dieser
Kolben wirkt dann über die Stange 45 so auf die Förderleistung der Dosierpumpe ein,
daß diese mit der Durchflußmenge des Wassers in der Leitung 28 verhältnisgleich
ist.
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Fig. 7, 8, 9 zeigen, wie bereits angegeben, eine Vorrichtung mit mehreren
Dosierpumpen, die so miteinander gekuppelt sind, daß ihre Hübe gleichzeitig mittels
einer einzigen Steuervorrichtung geregelt werden können.
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In Fig.7, welche, wie bereits oben erwähnt, im Grundriß eine derartige
Anlage mit z. B. vier Dosierpumpen darstellt, sind die Pumpenkörper mit 52, 52',
52' usw. bezeichnet. Diese Pumpen sind auf ein und demselben Gestell 53 angeordnet
und werden durch ein und denselben Motor 54 über ein Untersetzungsgetriebe 55 angetrieben,
welches auf eine die den verschiedenen Pumpen entsprechenden Nocken tragende Welle
56 arbeitet. Diese Nocken können entweder auf dieser Welle die gleiche Winkelstellung
einnehmen oder verschiedene Winkelstellungen haben, insbesondere wenn die Pumpen
parallel auf den gleichen Flüssigkeitsstromkreis arbeiten sollen, und zwar derart,
daß einerseits die Fördermenge und andererseits die von dem Motor verlangte Augenblicksleistung
vergleichmäßigt wird. Bei vier Pumpen z. B. sind die Nocken um 9o° gegeneinander
versetzt.
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Parallel zu der Welle 56 ist eine Steuerwelle 57 zur gleichzeitigen
Einstellung der Anschläge aller Dosierpumpen 52, 52' und so weiter angeordnet, welche
z. B. durch ein Handrad 58 betätigt wird.
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Zur Erzielung dieser gleichzeitigen Einstellung auf einfache Weise
kann die in größerem Maßstab im Schnitt in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung benutzt
werden. In diesem Fall arbeitet die Rückführungsfeder 21, welche dazu dient, die
Rolle 14 mit der von ihr angetriebenen Kolbenstange beständig zurückzuführen, nicht
auf Druck, wie in dem vorhergehenden
Fall, sondern ist eine Zugfeder,
welche, wie in der Zeichnung ersichtlich, seitlich von dem Nocken angeordnet und
bei 5o an dem Gestell eingehängt ist. Ferner ist das Anschlagsorgan nicht hinter
dem Nocken angeordnet, sondern umgibt die Steuerstange 12 des Kolbens. Dieser Anschlag
besteht aus einer Anordnung, die durch eine auf der Stange 12 frei gleitende hohle
Schraube 59 gebildet wird, an welcher eine den eigentlichen Anschlag 6 i tragende
Feder 6o befestigt ist. Die Verstellung dieser Anordnung 59, 6o, 61 erfolgt durch
eine auf die Schraube 59 aufgebrachte Mutter 62, deren seitliche Verschiebung durch
feste Teile 63, 64 des Gestells verhindert wird, und die durch eine an der Steuerwelle
57 angebrachte Schnecke 65 angetrieben wird. Der Anschlag 61 wirkt mit dem von der
Stange 12 getragenen Anschlagsorgan 68 zusammen. Entsprechende Vorrichtungen sind
an der Steuerung der verschiedenen Dosierpumpen 52, 52' usw. angebracht, welche
von derselben Welle 57 betätigt werden.
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Es ist leicht einzusehen, daß bei einer Drehung der Welle 57 mittels
des Handrades 58 die Mutter 62 verdreht wird, welche ihrerseits eine Gleitbewegung
der einen Anschlag bildenden Anordnung 59,6o, 61 bewirkt. Die Rückführungsbewegung
der durch die Rolle 14, die Stange 12, den Anschlag 68 und den auf diesen folgenden,
aber in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpenkolben gebildeten gleitenden Anordnung
wird durch die Feder 21 hervorgerufen und ist durch das Anstoßen des Organs 68 gegen
den Anschlag 61 begrenzt, wobei die Feder 6o als Stoßdämpfer dient.
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Fig.9 zeigt die Herstellung der Verbindung zwischen der Rolle 14 und
der die Stange 12 enthaltenden gleitenden Anordnung. Natürlich können zahlreiche
Veränderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.