EP0260464B1 - Dosierpumpe - Google Patents

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EP0260464B1
EP0260464B1 EP87111972A EP87111972A EP0260464B1 EP 0260464 B1 EP0260464 B1 EP 0260464B1 EP 87111972 A EP87111972 A EP 87111972A EP 87111972 A EP87111972 A EP 87111972A EP 0260464 B1 EP0260464 B1 EP 0260464B1
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EP
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membrane
pump
valve
dosing
metering
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EP87111972A
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Hans Kern
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Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
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Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/06—Combinations of two or more pumps the pumps being all of reciprocating positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0045—Special features with a number of independent working chambers which are actuated successively by one mechanism
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/06—Venting

Definitions

  • the invention relates to a metering pump according to the first part of patent claim 1.
  • Such a metering pump is known from DE-A 2 803 470.
  • the vent valve arranged in the return line in this known metering pump is designed as a liquid throttle valve which practically only lets gases through and prevents the passage of liquids. The gases from the pump chamber can thus be conveyed back from the pump chamber into the dosing agent container during the pressure stroke. However, it cannot be prevented that gas also reaches the metering point during the pressure stroke.
  • a metering pump is known in which the diaphragm pump acts as a pre-feed pump.
  • a piston pump with the necessary piston seals is provided as a metering pump.
  • the piston seals have a limited lifespan when dosing aggressive media, so that such pumps are not suitable for dosing aggressive media.
  • the object of the invention is to provide a metering pump of the type described above, which is self-priming and self-venting.
  • the metering pump 1 has a pump head 2. This has a pump chamber 3 extending in the vertical direction. At the lower end of the pumping chamber, seen in the vertical direction, there is a suction channel 4, which is connected to a suction line 6 via a suction valve 5. The suction line 6 leads into a dosing agent container 7.
  • a riser 8 opens.
  • the upper end of the riser as seen in the vertical direction leads via a pressure valve 9 to a connection 10 that can be connected to a metering point.
  • a metering membrane 11 is clamped in the pump chamber in the manner shown in FIG.
  • the plunger has a stop 13. Between this and a fixed frame plate 14, a compression spring 15 is provided, which biases the membrane 11 in the suction position.
  • a shaft 18 is supported which carries a metering eccentric 19.
  • the end 16 of the plunger is biased against the metering eccentric 19 by the compression spring 15.
  • a transverse bore 20 opens as directly as possible at the upper end of the riser 8, that is to say directly in front of the pressure valve 9. This leads into the valve chamber 21 of a ventilation valve formed by a diaphragm pump 22. At the end of the transverse bore 20, a valve seat 23 is incorporated. In the upper region of the valve chamber 21, seen in the vertical direction, there is a riser pipe 23, which is connected to a return line 25 via a pressure valve 24. In the exemplary embodiment shown, this leads back into the dosing agent container 7.
  • the membrane is firmly connected to a tappet 26 on its side facing away from the valve chamber. Between the back of the membrane and a wall part 27 of the housing, a compression spring 28 is provided, which is biased so that the membrane is initially held in the closed position shown in FIG. 1.
  • the end of the plunger facing away from the membrane is adjustably connected to a yoke 29 by a lock nut 30.
  • a second eccentric 31 sits on the shaft 18.
  • the two eccentrics are fixedly connected to a toothed wheel 32, which is drivingly connected to a pinion 33 of a drive motor 34.
  • the second eccentric 31 is designed such that the plunger 26 is moved in the desired angular range such that the diaphragm 35 of the diaphragm pump executes a suction stroke against the compression spring 28.
  • the two eccentrics 19 and 31 are so angularly offset from one another that the cycle shown in FIG. 2 takes place.
  • the valve formed by the diaphragm pump 22 closes a small time period 36 before the pressure stroke of the metering diaphragm 11 is carried out.
  • the vent valve formed by the diaphragm pump opens a small time period 42 after the metering stroke has ended. During this period, the suction stroke 43 of the membrane 11 has already started.
  • the vent valve closes by placing the membrane 35 in the position shown in FIG. 1 a short time period 44 before the end of the suction stroke. This ensures that no gas can enter the system during the pressure stroke.
  • the locking spring 28 can be designed in such a way that it yields at a certain pressure in the pump head, so that the vent valve also acts as a pressure relief valve.
  • FIG. 3 initially has all the features shown in FIG. 1.
  • a check valve 38 is provided by the vent valve formed by the diaphragm pump 22. This accelerates the venting.
  • the plunger 26 is not pulled back into the suction position by the motor 34 but by a separately controlled lifting magnet 39.
  • the excitation of the solenoid 39 is controlled by a controller 40.
  • a sensor 45 is provided which detects the rotational position of the metering eccentric 19 and delivers an output signal to the controller 40 via this rotary position in order to ensure the synchronization of the metering stroke of the membrane 35 with the membrane 11 in the manner described above.
  • the controller 40 is designed in such a way that the membrane 35 does not follow each stroke of the membrane 11, but remains a predetermined number of working cycles of the membrane 11 in the closed position shown in FIG. It is thereby achieved that the diaphragm 35 is used much less without the pump performance of the pump as a whole being impaired.
  • the controller 40 can be set so that the number of skipped strokes through the membrane 35 is adjustable depending on the medium to be conveyed and its tendency to outgas.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe nach dem ersten Teil des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Dosierpumpe ist aus der DE-A 2 803 470 bekannt. Das bei dieser bekannten Dosierpumpe in der Rücklaufleitung angeordnete Entlüftungsventil ist als Flüssigkeitsdrosselventil ausgebildet, das praktisch nur Gase durchläßt und das Passieren von Flüssigkeiten verhindert. Damit können die Gase aus der Pumpkammer während des Druckhubes aus der Pumpkammer in den Dosiermittelbehälter zurückgefördert werden. Es kann jedoch nicht verhindert werden, daß beim Druckhub ebenfalls Gas zur Dosierstelle gelangt.
  • Aus der DE-A 2 651 614 ist eine Dosierpumpe bekannt, bei der die Membranpumpe als Vorförderpumpe wirkt. Zusätzlich ist eine Kolbenpumpe mit den erforderlichen Kolbendichtungen als Dosierpumpe vorgesehen. Die Kolbendichtungen haben beim Dosieren aggressiver Medien nur eine begrenzte Lebensdauer, so daß solche Pumpen für das Dosieren aggressiver Medien nicht geeignet sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosierpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die selbstansaugend und selbstentlüftend ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Dosierpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im weiteren werden Ausführungsbeispiele der Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch eine Dosierpumpe;
    • Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Hübe der Pumpenteile; und
    • Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform.
  • Die Dosierpumpe 1 weist einen Pumpenkopf 2 auf. Dieser weist eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Pumpkammer 3 auf. An dem in vertikaler Richtung gesehen unteren Ende der Pumpkammer schließt sich ein Saugkanal 4 an, der über ein Saugventil 5 mit einer Saugleitung 6 verbunden ist. Die Saugleitung 6 führt in einen Dosiermittelbehälter 7.
  • An dem in vertikaler Richtung gesehen oberen Ende der Pumpkammer 3 mündet eine Steigleitung 8. Das in vertikaler Richtung gesehen obere Ende derselben führt über ein Druckventil 9 zu einem mit einer Dosierstelle verbindbaren Anschluß 10.
  • In der Pumpkammer ist in der in Fig. 1 gezeigten Weise eine Dosiermembran 11 eingespannt und auf ihrer Rückseite mit einem Stößel 12 fest verbunden. Der Stößel weist einen Anschlag 13 auf. Zwischen diesem und einer festen Rahmenplatte 14 ist eine Druckfeder 15 vorgesehen, die die Membran 11 in die Saugstellung vorspannt.
  • In dem mit dem Pumpenkopf 2 in der in Fig. 1 gezeigten Weise verbundenen Pumpengehäuse 17 ist eine Welle 18 gelagert, die einen Dosierexzenter 19 trägt. Das Ende 16 des Stößels liegt vorgespannt durch die Druckfeder 15 an dem Dosierexzenter 19 an.
  • Möglichst unmittelbar am oberen Ende der Steigleitung 8, also unmittelbar vor dem Druckventil 9, mündet eine Querbohrung 20. Diese führt in den Ventilraum 21 eines durch eine Membranpumpe 22 gebildeten Entlüftungsventiles. Am Ende der Querbohrung 20 ist ein Ventilsitz 23 eingearbeitet. In dem in vertikaler Richtung gesehen oberen Bereich des Ventilraumes 21 schließt ein Steigrohr 23 an, welches über ein Druckventil 24 mit einer Rücklaufleitung 25 verbunden ist. Diese führt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Dosiermittelbehälter 7 zurück.
  • Die Membran ist auf ihrer dem Ventilraum abgewandten Seite mit einem Stößel 26 fest verbunden. Zwischen Rückseite der Membran und einem Wandungsteil 27 des Gehäuses ist eine Druckfeder 28 vorgesehen, die so vorgespannt ist, daß die Membran zunächst in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung gehalten wird.
  • Das der Membran abgewandte Ende des Stößels ist mit einem Joch 29 einstellbar durch eine Kontermutter 30 verbunden.
  • In dem Joch 29 läuft ein auf der Welle 18 sitzender zweiter Exzenter 31. Die beiden Exzenter sind in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel fest mit einem Zahnrad 32 verbunden, welches antriebsmäßig mit einem Ritzel 33 eines Antriebsmotors 34 verbunden ist.
  • Der zweite Exzenter 31 ist so ausgebildet, daß in dem gewünschten Winkelbereich der Stößel 26 so bewegt wird, daß die Membran 35 der Membranpumpe einen Saughub entgegen der Druckfeder 28 ausführt.
  • Die beiden Exzenter 19 und 31 sind so winkelmäßig gegeneinander versetzt, daß der in Fig. 2 gezeigte Taktablauf stattfindet. Daraus ergibt sich, daß das durch die Membranpumpe 22 gebildete Ventil un einen kleinen Zeitabschnitt 36 vor dem Ausführen des Druckhubes der Dosiermembran 11 schließt. Ist der Dosierhub ausgeführt, öffnet das durch die Membranpumpe gebildete Entlüftungsventil un einen kleinen Zeitabschnitt 42 nach dem Beendigen des Dosierhubes. Während dieses Zeitabschnittes hat der Saughub 43 der Membran 11 bereits begonnen. Das Entlüftungsventil schließt durch Aufsetzen der Membran 35 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung um einen kleinen Zeitabschnitt 44 vor dem Beenden des Saughubes. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß beim Druckhub kein Gas in das System gelangen kann.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht ein Abstand 37 zwischen dem Joch 29 und dem zweiten Exzenter 31. Durch diesen Abstand 37 wird die Exzenterbewegung in eine Nockenbewegung umgewandelt, wobei die Druckfeder 28 die Vorwärtsbewegung und Zuhaltekraft übernimmt. Die Druckfeder 28 kann in ihrer Zuhaltekraft so ausgelegt sein, daß sie bei einem bestimmten Druck in Pumpenkopf nachgibt, so daß das Entlüftungsventil auch noch als Überdruckventil wirkt.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform weist zunächst alle in Fig. 1 gezeigten Merkmale auf. Zusätzlich ist zwischen der Steigleitung 8 und dem durch die Membranpumpe 22 gebildeten Entlüftungsventil ein Rückschlagventil 38 vorgesehen. Durch dieses wird das Entlüften beschleunigt.
  • Ferner wird der Stößel 26 nicht von dem Motor 34 sondern von einem separat angesteuerten Hubmagneten 39 in die Saugstellung zurückgezogen. Die Erregung des Hubmagneten 39 wird über eine Steuerung 40 angesteuert. Es ist ein Sensor 45 vorgesehen, der die Drehstellung des Dosierexzenters 19 erfaßt und ein Ausgangssignal über diese Drehstellung an die Steuerung 40 liefert, um die Synchronisation des Dosierhubes der Membran 35 in der oben beschriebenen Weise mit der Membran 11 sicherzustellen.
  • Die Steuerung 40 ist so ausgebildet, daß die Membran 35 nicht jedem Hub der Membran 11 folgt, sondern eine vorbestimmte Anzahl von Arbeitszyklen der Membran 11 in der in Figur 3 gezeigten geschlossenen Stellung verbleibt. Dadurch wird erreicht, daß die Membran 35 wesentlich weniger benutzt wird, ohne daß dadurch die Pumpleistung der Pumpe insgesamt beeinträchtigt werden würde. Die Steuerung 40 kann so eingestellt werden, daß die Zahl der ausgelassenen Hübe durch die Membran 35 in Abhängigkeit von dem zu fördernden Medium und dessen Ausgasungsneigung einstellbar ist.

Claims (9)

1. Dosierpumpe mit einer Pumpkammer (3) mit einer Membran (11) zum Fördern zu einer Dosierstelle, wobei die Pumpkammer (3) über eine ein Saugventil (5) aufweisende Saugleitung (6) mit einem Dosiermittelbehälter verbindbar ist, einer ein erstes Druckventil (24) sowie ein Entlüftungsventil (22) aufweisenden Rücklaufleitung (25) sowie einem mit einer Dosierstelle verbindbaren Ausgang, der mit der Rücklaufleitung (25) verbunden ist und ein zweites Druckventil (9) aufweist, gekennzeichnet durch eine Betätigungsvorrichtung (31-34; 39, 40), die das Entlüftungsventil (22) derart betätigt, daß es während des gesamten Druckhubes der Membran (11) geschlossen ist.
2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (31-34; 39, 40) das Entlüftungsventil (22) während des Saughubes der Membran (11) freigibt.
3. Dosierpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (31-34; 39, 40) das Entlüftungsventil (22) einen kleinen Zeitabschnitt vor dem Ausführen des Druckhubes der Membran (11) schließt.
4. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (31-34; 39, 40) das Entlüftungsventil (22) um einen kleinen Zeitabschnitt nach dem Beendigen des Druckhubes der Membran (11) öffnet.
5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (22) als Membranpumpe ausgebildet ist.
6. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpkammer (3) und dem zweiten Druckventil (9) eine Steigleitung (8) vorgesehen ist.
7. Dosierpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (25) möglichst nahe am oberen Ende der Steigleitung (8) in diese einmündet.
8. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membranen (11, 35) über enen gemeinsamen Antrieb antreibbar sind.
9. Dosierpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Membranpumpe ausgebildete Entlüftungsventil (22) nur jeden (n/m)-ten Hub einen Saughub ausführt, wobei n die Anzahl der Hübe der Membran (11) der Pumpkammer und m eine natürliche Zahl ist.
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