DE9304104U1

DE9304104U1 - Dosing pump for incompressible media

Info

Publication number: DE9304104U1
Application number: DE9304104U
Authority: DE
Original assignee: Famecha Herstellung Mechanischer Teile 6653 Blieskastel De GmbH
Current assignee: Famecha Herstellung Mechanischer Teile 6653 Blieskastel De GmbH
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2003-03-20

Description

Dosierpumpe für inkompressible MedienDosing pump for incompressible media

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die dosierte Abgabe von Teilmengen von inkompressiblen Medien aus einer Kartusche oder einem ähnlichen, zylindrischen Behälter. Die Vorrichtung ist modular aus Schrittmotor, Schrittzähler oder Initiator, Antriebs- und Abtriebsritzel, Gewindespindel und -stange, verstellbare Hubbegrenzung, Kolben und Aufnahmevorrichtung der Kartusche oder des zylindrischen Behälters aufgebaut und stellt in ihrer Arbeitsweise eine Dosierpumpe dar, in der die aufgenommene Kartusche oder der zylindrische Behälter selbst als Arbeitszylinder fungiert, in dem der an der Gewindestange verbundene Kolben durch den Schrittmotor hin und her bewegt werden kann.The invention relates to a device for the metered dispensing of partial quantities of incompressible media from a cartridge or a similar cylindrical container. The device is modularly constructed from a stepper motor, pedometer or initiator, drive and output pinion, threaded spindle and rod, adjustable stroke limiter, piston and receiving device for the cartridge or cylindrical container and, in its mode of operation, represents a metering pump in which the cartridge or cylindrical container itself functions as a working cylinder in which the piston connected to the threaded rod can be moved back and forth by the stepper motor.

Dosierpumpen, bei denen die Vorgabe von Kolbengeschwindigkeit oder Kolbenweg durch einen mit einer elektronischen Steuerung verbundenen Schrittmotor erfolgt, sind bekannt DE 31 05 649 und DE 32 39 190. Diesen Pumpen ist jedoch gemeinsam, daß nicht aus aufgenommenen Kartuschen oder ähnlichen, zylindrischen Behältern heraus dosiert wird, sondern sich das Medium in der Pumpe selbst befindet oder mit Zylinder und Kolben, die nicht auswechselbar sind, oder einer Membrane in Berührung kommt, und diese Pumpen somit für aggressive Medien nicht geeignet sind. Desweiteren besitzen diese Pumpen keine Reversiermöglichkeit und sind wegen fehlender Überwachung, und daher nicht vorhandener Störmeldung, nicht prozessicher und besitzen während eines Dosierzyklusses nicht die Möglichkeit unterschiedlicher Austragungsgeschwindigkeiten . Dosing pumps in which the piston speed or piston path is specified by a stepper motor connected to an electronic control system are known (DE 31 05 649 and DE 32 39 190). However, these pumps have in common that the medium is not dosed from cartridges or similar cylindrical containers, but rather the medium is in the pump itself or comes into contact with the cylinder and piston, which cannot be replaced, or a membrane, and these pumps are therefore not suitable for aggressive media. Furthermore, these pumps do not have the option of reversing and are not reliable due to the lack of monitoring and therefore the lack of fault reporting, and do not have the option of different discharge speeds during a dosing cycle.

Es ist ebenfalls bekannt, daß als Arbeitszylinder eine Kartusche selbst verwendet oder der Arbeitskolben durch pneumatische Druckerzeugung bewegt wird, wobei durch Druckdifferenzen im pneumatischen System und durch sich permanent verändernde Kohäsions- und Adhäsionskräfte an Zylinder und Kolben die Dosiermenge und die Dosiergeschwindigkeit verändert werden.It is also known that a cartridge itself is used as a working cylinder or that the working piston is moved by pneumatic pressure generation, whereby the dosing quantity and the dosing speed are changed by pressure differences in the pneumatic system and by permanently changing cohesion and adhesion forces on the cylinder and piston.

Diese werden ebenfalls durch unkontrollierte Querschnittsveränderung am Dosiernadelausgang durch anhaftendes, sich selbst aufbauendes Medium und durch kleinste Schwankungen der Umgebungstemperatur, mit Auswirkung auf die Temperatur des Mediums und damit dessen Viskosität in der Kartusche, ungünstig beeinflußt. Weiterhin werden die Dosiermenge und Dosiergeschwindigkeit durch mangelhaft konstante Austrage- und Reversiergesschwindigkeit wegen des Stick-slipp-Effektes ungenau dosiert bzw. ungenau ausgeführt.These are also adversely affected by uncontrolled cross-section changes at the dispensing needle outlet caused by adhering, self-building medium and by the smallest fluctuations in the ambient temperature, which affect the temperature of the medium and thus its viscosity in the cartridge. Furthermore, the dispensing quantity and dispensing speed are inaccurately dosed or carried out inaccurately due to insufficiently constant discharge and reversing speeds due to the stick-slip effect.

Darüber hinaus sind Systeme mit pneumatischer wie auch hydraulischer Druckerzeugung wegen fehlender Möglichkeit der Störmeldung nicht prozessicher und besitzen keine Gelegenheit von unterschiedlichen Austragungsgeschwindigkeiten während eines Dosierzyklusses.In addition, systems with pneumatic and hydraulic pressure generation are not process-safe due to the lack of the possibility of fault reporting and do not have the possibility of different discharge speeds during a dosing cycle.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile beinhaltet die Aufgabenstellung die Konstruktion einer Dosierpumpe, die in der Lage ist, Medien unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften - darunter auch aggressive Medien - beim Austragen und Reversieren wiederholgenau und prozessicher sowie mit unterschiedlicher Austragsgeschwindigkeit während eines Dosierzyklusses zu dosieren. Diese Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen 1-10 aufgeführten Merkmale gelöst.In order to avoid the disadvantages described, the task involves the construction of a dosing pump that is able to dose media with different physical and chemical properties - including aggressive media - during discharge and reversal with repeatable accuracy and process reliability as well as with different discharge speeds during a dosing cycle. This task is solved by the features listed in claims 1-10.

Die modulare Bauweise hat neben den bereits genannten Vorteilen noch den weiteren Vorteil der vereinfachten Wartung der Dosierpumpe und der leichten Auswechselbarkeit und damit Anpassbarkeit an unterschiedliche Aufgabenstellungen, wobei unter anderem die Möglichkeit besteht, an die Antriebseinheit mehrere Dosiereinheiten anzubauen, Fig. 2, um somit verschiedene Medien oder aus mehreren Komponenten bestehende Medien gleichzeitig wiederholgenau und prozessicher zu dosieren bzw. in eine hier nicht näher beschriebene, handelsübliche Mischkammer zu dosieren.In addition to the advantages already mentioned, the modular design has the additional advantage of simplified maintenance of the dosing pump and easy exchangeability and thus adaptability to different tasks, whereby, among other things, there is the possibility of attaching several dosing units to the drive unit, Fig. 2, in order to dose different media or media consisting of multiple components simultaneously with repeatable accuracy and process reliability or to dose them into a commercially available mixing chamber not described in detail here.

Anhand der Zeichnung Fig.l wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. A preferred embodiment of the invention will now be described with reference to the drawing Fig.l.

Dosiermenge und Dosierzeit sowie Reversierweg und Reversierzeit werden in eine handelsübliche elektronische Steuerung 1, die mit der Pumpe verbunden ist, programmiert.Dosing quantity and dosing time as well as reversing path and reversing time are programmed into a commercially available electronic control 1 that is connected to the pump.

Nach entweder von Hand oder durch ein externes Signal ausgelöstem Startsignal wird der Schrittmotor 2 aktiviert und führt die vorgegebene Anzahl Schritte in der vorgewählten Geschwindigkeit aus, wodurch die Kraft über die Kupplung 3, Antriebsritzel 4, Abtriebsritzel 5 Gewindespindel 6 auf den mittels einer Gewindestange 7 daran befestigten Kolben 8 wirkt und damit das Medium aus der Kartusche 9 mit aufgesetzter
Dosiernadel 10 dosiert.After a start signal is triggered either manually or by an external signal, the stepper motor 2 is activated and carries out the specified number of steps at the preselected speed, whereby the force acts via the clutch 3, drive pinion 4, output pinion 5 and threaded spindle 6 on the piston 8 attached to it by means of a threaded rod 7 and thus the medium is pumped out of the cartridge 9 with the attached
Dosing needle 10 dosed.

Der Kolben 8 und die im Kolben 8 integrierten Dichtringe 11, die so gestaltet sind, daß sie bei Vor- und Rückhub des Kolbens 8 die das Medium enthaltende Kammer 19 abdichten, bestehen aus einem auf das Medium abgestimmten Werkstoff.The piston 8 and the sealing rings 11 integrated in the piston 8, which are designed in such a way that they seal the chamber 19 containing the medium during the forward and reverse stroke of the piston 8, are made of a material matched to the medium.

Zur Vermeidung von kompressiblen Lufträumen zwischen Mediumoberfläche und Kolbenunterseite verfügt der Kolben 8 über eine Entlüftung, die aus mehreren Radialbohrungen 12 von der Außenfläche des Kolbens 8 zu einer Axialbohrung 13 mit Gewinde führen. Im Gewinde der Axialbohrung 13 befindet sich eine Dichtschraube 14. Entlüftet wird, indem beim Aufschieben des Kolbens auf das Medium die Dichtschraube 14 gelöst ist und hierdurch die Luft aus dem Luftraum entweichen kann. Nach Aufliegen des Kolbens 8 auf dem Medium ohne kompressiblen Luftraum wird die Dichtschraube 14 fest angezogen.To avoid compressible air spaces between the medium surface and the piston underside, the piston 8 has a vent that leads from several radial holes 12 from the outer surface of the piston 8 to an axial hole 13 with a thread. A sealing screw 14 is located in the thread of the axial hole 13. Venting is achieved by loosening the sealing screw 14 when the piston is pushed onto the medium, allowing the air to escape from the air space. After the piston 8 has rested on the medium without a compressible air space, the sealing screw 14 is tightened firmly.

Nach beendigter Dosierung erfolgt ohne Zeitverzögerung der Reversiervorgang, indem über den Schrittmotor 2 in umgekehrter Drehrichtung die vorgegebenen Schritte in vorgesehener Geschwindigkeit ablaufen. Um die Prozessicherheit zu gewährleisten, wird während des Dosierzyklusses, der aus dem Dosier- und Reversiervorgang besteht, der Schrittzähler oder Initiator 15 aktiviert. Werden innerhalb einer festgelegten Zeitsequenz im Dosierzyklus keine Schritte durch den Schrittzähler oder Initiator 15 an die Steuerung 1 abgegeben, so wird von der Steuerung 1 ein primäres Ausgangssignal zur Fehlermeldung gesetzt. Ebenfalls dient die durch die Max.- 16 und Min.-Endschalter 17 verstellbare Hubbegrenzung der Prozessicherheit, indem beim Anfahren der einstellbaren Positionen der Endschalter 16,17 durch eine an der Gewindespindel 6 befestigte Verdrehsicherung 24 ein elektrisches Signal ausgelöst wird.After dosing is complete, the reversing process takes place without any time delay, with the stepper motor 2 running the specified steps in the opposite direction of rotation at the specified speed. To ensure process reliability, the step counter or initiator 15 is activated during the dosing cycle, which consists of the dosing and reversing process. If no steps are sent to the control 1 by the step counter or initiator 15 within a specified time sequence in the dosing cycle, the control 1 sets a primary output signal to report an error. The stroke limitation, which can be adjusted using the max. 16 and min. limit switches 17, also serves to ensure process reliability, in that an electrical signal is triggered by an anti-twist device 24 attached to the threaded spindle 6 when the limit switches 16, 17 approach the adjustable positions.

Claims

Protection claims

1. Dosing pump for dosing from cartridges 9 or similar cylindrical containers. Modular construction consisting of control 1, stepper motor 2, step counter or initiator 15, drive pinion 4, output pinion 5, threaded spindle 6, anti-twist device 24, threaded rod 7, piston 8, max. limit switch 16, min. limit switch 17 and receiving device 18, characterized in that the stepper motor 2 moves the piston 8 in the direction of the medium and vice versa by means of the threaded rod 7, thus achieving precise and repeatable dosing and quantity reversal.

2. Dosing pump according to claim 1, characterized in that the threaded spindle 6 and the threaded rod 7 are detachably connected to the piston 8 and can be dismantled in any position.

3. Dosing pump according to claim 1, characterized in that the piston has an integrated vent 12, 13, 14 that can be closed by means of a sealing screw and is designed by sealing rings 11 in such a way that it seals the chamber 19 containing the medium during the forward and return stroke.

4. Dosing pump according to claim 1, characterized in that the piston 8 consists of a material matched to the medium and can be used as a single-use or reusable piston depending on the chemical properties of the medium.

5. Dosing pump according to claim 1, characterized in that different cartridges 9 or similar cylindrical containers can be flanged to the gear housing 20 concentrically to the threaded spindle 6 by means of a receiving device 18 and can be dismantled again.

6. Dosing pump according to claim 1, characterized in that the pump is equipped with a commercially available control 1 so that the dosage of the quantities to be dispensed and the reversing volume can be programmed via the path and time and speed of the motor steps.

7. Dosing pump according to claim 1, characterized in that in the event of a fault in the dosing cycle, an error message is sent to the control unit 1 via the pedometer or the initiator 15.

8. Dosing pump according to claim 1, characterized in that a stroke limitation is achieved by the max. 16 or min. limit switch 17 and the piston travel upwards and downwards can be adjusted independently of one another to the different cartridge lengths by adjusting the limit switches on the spindles 21, 21a.

9. Dosing pump according to claim 1, characterized in that different dosing and reversing speeds can be realized within a dosing cycle.

10. Dosing pump according to claim 1, characterized in that several dosing units 22, 22a can be attached to the drive unit 23.