EP0968370B1 - Dosierpumpe zum dosierten fördern von flüssigkeiten - Google Patents

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EP0968370B1
EP0968370B1 EP98913716A EP98913716A EP0968370B1 EP 0968370 B1 EP0968370 B1 EP 0968370B1 EP 98913716 A EP98913716 A EP 98913716A EP 98913716 A EP98913716 A EP 98913716A EP 0968370 B1 EP0968370 B1 EP 0968370B1
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valve
membrane
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liquid
suction
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Herbert Hunklinger
Klaus Rutz
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Lang Apparatebau 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
    • 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 for metered delivery of liquids with a suction valve that enters a suction pipe coming from a suction tank is installed, with a pump chamber behind it, the displacement can be changed by means of a pumping goose, with one to the metering line leading pressure valve, one located at the top of the pump Venting device with a check valve and with one in a vent line built-in, flow-actuated ventilation and bypass valve, whose response behavior depends on the physical state of the fluid present, this valve is open in the idle state, only during the pressure stroke closes when there is liquid on the valve and has an elastic membrane.
  • Such a metering pump is known from DE 42 19 663 C2.
  • the membrane the vent valve has an opening acting as a throttle with such Diameter that the membrane is not deflected when gases flow through it will, but if liquid is applied to the membrane during the pressure stroke moved and in this way the valve outlet is closed.
  • the liquid in the pump chamber can both during of the pressure and during the suction stroke the gas contained in it to the Submit vent line.
  • the fluid when the fluid is completely deaerated it closes the membrane so that only a little liquid gets into the vent line.
  • a backflow of gases from the vent line into the pump chamber is prevented by a non-return valve, which is located behind the Membrane is arranged.
  • a small amount always flows during the venting Part of the liquid through the check valve in the vent line and to Suction tank back. After venting, it is wetted with the liquid Check valve surrounded by gas or air, the liquid gradually dries. Difficulties often arise because they are partially dry Liquid residues, especially those that tend to crystallize Liquids cause the valve member to stick to the valve seat of the Check valve.
  • the gas pressure is sufficient for a new venting process on the check valve is usually not sufficient to open the valve.
  • Another metering pump for metering liquids is from the DE 42 41 030 C1 known.
  • the pump also has a vent and Return line to the suction tank, but the vent valve is inside the Flow path from the pump chamber to the liquid outlet arranged.
  • the vent line is closed by a closing body when the fluid is vented closed, which is connected to a control membrane via support arms.
  • the vent valve is only from the pressure acting on the membrane, but not from the state of matter of the fluid present. The venting speed at this pump depends on the size of the control diaphragm.
  • the invention has for its object the susceptibility to failure of a pump significantly reduce the type mentioned.
  • This object is achieved in that the membrane with a distance arranged closing body is connected to the when the membrane is deflected Vent line closes, and that the check valve between the Membrane and the closing body is arranged.
  • the membrane is used in the Pump according to the invention not as a closing body, but only as Control for such a body.
  • its valve member e.g. B. a ball
  • vented liquid and thus closed vent line is always surrounded by liquid, so that the valve member too If the pump is operated with vented liquid for a long time, do not touch the valve seat can stick.
  • the space between the membrane and the closing body remains filled with the liquid until the non-deaerated liquid again is sucked in, the membrane returns to its rest position and thus the Closing body opens the vent line so that the gas can escape.
  • the membrane is by its own bias or alternatively or additionally held in this starting position by a spring.
  • This power Response value of the valve specified. This value is chosen so that the Diaphragm only works in the pump room when the liquid is vented.
  • a particular advantage of the metering pump according to the invention is that Particularly quick venting, since there is no control output when the fluid is not vented on the membrane is required to open the vent line. Necessary is only the relatively low control output on the check valve.
  • the dependence of the response behavior of the vent valve on the state of aggregation of the fluid present is preferably achieved in that the The membrane forms a closed surface except for a throttle bore.
  • the diameter of the bore is based on the fluid and the preload Membrane tuned so that the bore is sufficiently high Flow resistance for the liquid and the membrane during the pressure stroke is operated. The flow resistance is too low for an applied gas Lift off the membrane to reach its seat.
  • the piston pump has an intake line 12, which is not shown Suction container for the liquid to be conveyed is connected to a metering line 13 and an inner pump chamber 7 arranged between the two lines.
  • a pumping membrane that changes the volume of the pump chamber 7 is used for pumping 6 moved by a motor, not shown, in the direction of the arrows.
  • a suction valve is provided, the one as a ball formed valve member 8 by a compression spring 14 in its closed position is held.
  • a corresponding metering valve at the inlet of metering line 13 also has a valve ball 9, which is on its by a compression spring 15 Valve seat is pressed.
  • the pump chamber 7 is in the upper part of the pump with a venting device connected via a vent line 10 to the not shown Intake tank is returned.
  • the venting unit is shown on an enlarged scale in FIG. She points two valves on, a diaphragm valve and a check valve with a valve ball 2.
  • the diaphragm valve consists of a diaphragm 5 with a throttle acting bore 3.
  • the membrane serves as a control for one with it closing body 4 connected via support arms 1, which is the actual valve member forms. This is between the membrane 5 and the closing body 4 Check valve arranged.
  • the Diaphragm 5 by its bias, with a compression spring also being provided can be in the rest position and lies flat on its valve seat.
  • the ball 2 of the check valve closes the bore 3 in the membrane, but the closing body 4 is lifted from its valve seat 11 and gives the Vent line 10 free.
  • the movement of the conveyor membrane 6 to the right (FIG 1) increases the volume of the pump chamber 7, the valve ball 8 of the Intake valve stands out against the compression spring 14 from its valve seat, and Liquid, air or both is sucked into the pump chamber 7.
  • the pressure valve 9 is closed.
  • the negative pressure in the pump chamber 7 acts on the relatively large area of the membrane 5 and in the direction of the bias Membrane so that it remains in its rest position.
  • FIG. 4 shows the pressure position of the metering pump when the pump head is vented.
  • the Valve ball 8 of the intake valve is in turn closed.
  • By the bigger one Backflow of the liquid at the throttle bore 3 of the membrane 5 rises Membrane from its flat seat upwards and presses the closing body 4th against its seat 11 so that the vent line 10 is closed.
  • Corresponding the area of the membrane 5 and its path increases Volume of the pump chamber 7.
  • the valve ball 9 of the metering valve lifts from its valve seat against the Force of the compression spring 15, since now with completely deaerated liquid filled pump chamber 7 a sufficient pressure acts on the ball 9.
  • the Liquid is metered into the metering line 13.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten mit einem Saugventil, das in eine von einem Ansaugbehälter kommende Ansaugleitung eingebaut ist, mit einer dahinter liegenden Pumpenkammer, deren Verdrängungsvolumen mittels eines Pumporgans änderbar ist, mit einem zur Dosierleitung führenden Druckventil, einer am oberen Ende der Pumpe angeordneten Entlüftungseinrichtung mit einem Rückschlagventil und mit einem in eine Entlüftungsleitung eingebauten, strömungsbetätigten Entlüftungs- und Bypaß-Ventil, dessen Ansprechverhalten vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids abhängt, wobei dieses Ventil im Ruhezustand geöffnet ist, sich nur beim Druckhub bei am Ventil anliegender Flüssigkeit schließt und eine elastische Membran aufweist.
Eine derartige Dosierpumpe ist aus der DE 42 19 663 C2 bekannt. Die Membran des Entlüftungsventils hat eine als Drossel wirkende Öffnung mit einem derartigen Durchmesser, daß die Membran beim Durchströmen von Gasen nicht ausgelenkt wird, aber beim Anliegen von Flüssigkeit an der Membran während des Druckhubs bewegt und auf diese Weise der Ventilausgang geschlossen wird. Auf diese Weise kann die in der Pumpenkammer befindliche Flüssigkeit sowohl während des Druck- als auch während des Saughubs das in ihr enthaltene Gas an die Entlüftungsleitung abgeben. Bei vollständig entlüfteter Flüssigkeit schließt jedoch die Membran, so daß nur wenig Flüssigkeit in die Entlüftungsleitung gelangt.
Ein Zurückströmen von Gasen aus der Entlüftungsleitung in die Pumpenkammer wird durch ein Rückschlagventil verhindert, welches im Entlüftungsweg hinter der Membran angeordnet ist. Während des Entlüftens strömt immer auch ein geringer Teil an Flüssigkeit über das Rückschlagventil in die Entlüftungsleitung und zum Ansaugbehälter zurück. Nach dem Entlüften ist das mit der Flüssigkeit benetzte Rückschlagventil von Gas bzw. Luft umgeben, wobei die Flüssigkeit allmählich abtrocknet. Dabei treten häufig Schwierigkeiten auf, denn diese zum Teil ausgetrockneten Flüssigkeitsreste, insbesondere bei zur Auskristallisation neigenden Flüssigkeiten, führen zu einem Festkleben des Ventilglieds am Ventilsitz des Rückschlagventils. Bei einem erneuten Entlüftungsvorgang reicht der Gasdruck am Rückschlagventil dann in der Regel nicht aus, um das Ventil zu öffnen.
Eine andere Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten ist aus der DE 42 41 030 C1 bekannt. Die Pumpe besitzt ebenfalls eine Entlüftungs- und Rückführleitung zum Ansaugbehälter, aber das Entlüftungsventil ist innerhalb des Strömungsweges von der Pumpenkammer zum Flüssigkeitsauslaß angeordnet. Die Entlüftungsleitung wird bei entlüfteter Flüssigkeit von einem Schließkörper verschlossen, der über Tragarme mit einer Steuermembran verbunden ist. Zwischen der Steuermembran und dem Schließkörper ist ein Rückschlagventil vorgesehen, das hier "Rückschlagmittelventil" genannt wird. Das Entlüftungsventil ist nur von dem auf die Membran wirkenden Druck, nicht aber vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids abhängig. Die Entlüftungsgeschwindigkeit bei dieser Pumpe hängt von der Größe der Steuermembran ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störanfälligkeit einer Pumpe der eingangs genannten Art wesentlich zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Membran mit einem im Abstand angeordneten Schließkörper verbunden ist, der bei ausgelenkter Membran die Entlüftungsleitung verschließt, und daß das Rückschlagventil zwischen der Membran und dem Schließkörper angeordnet ist.
Im Gegensatz zur Pumpe nach der DE 42 19 663 C2 dient die Membran bei der erfindungsgemäßen Pumpe nicht gleichzeitig als Schließkörper, sondern nur als Steuerelement für einen derartigen Körper. Im Raum zwischen der Membran und dem Schließkörper ist das Rückschlagventil angeordnet, so daß dessen Ventilglied, z. B. eine Kugel, bei entlüfteter Flüssigkeit und damit geschlossener Entlüftungsleitung immer von Flüssigkeit umgeben ist, so daß das Ventilglied auch bei längerem Betrieb der Pumpe mit entlüfteter Flüssigkeit nicht am Ventilsitz festkleben kann. Der Raum zwischen der Membran und dem Schließkörper bleibt solange mit der Flüssigkeit gefüllt, bis erneut nicht entlüftete Flüssigkeit angesaugt wird, die Membran in ihre Ruhestellung zurückgeht und damit der Schließkörper die Entlüftungsleitung öffnet, so daß das Gas entweichen kann.
Beim Saughub im Falle von entlüfteter Flüssigkeit bewegt sich die Membran in ihre Ausgangsstellung zurück, und der Schließkörper öffnet die Entlüftungsleitung. Ein Zurückströmen von Luft oder Gasen wird in diesem Fall jedoch durch das Rückschlagventil verhindert. Die im Gegensatz zur Pumpe nach der DE 42 19 663 C2 auch bei entlüfteter Flüssigkeit stattfindende ständige Bewegung der Membran verhindert deren Festsetzen und trägt zur Funktionssicherheit bei.
Da bei der Entlüftung und beim Druckwechsel vom Saug- zum Druckhub geringe Mengen an Flüssigkeit über die Entlüftungsleitung abfließen, ist es von Vorteil, wenn die Entlüftungsleitung zum Ansaugbehälter zurückführt.
Die Membran wird durch ihre eigene Vorspannung oder alternativ oder zusätzlich über eine Feder in dieser Ausgangsstellung gehalten. Mit Hilfe dieser Kraft ist der Ansprechwert des Ventils vorgegeben. Dieser Wert ist so gewählt, daß die Membran nur bei entlüfteter Flüssigkeit im Pumpenraum tätig wird.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Dosierpumpe liegt in der besonders schnellen Entlüftung, da bei nicht entlüfteter Flüssigkeit keine Steuerleistung auf die Membran erforderlich ist, um die Entlüftungleitung zu öffnen. Notwendig ist nur die relativ geringe Steuerleistung auf das Rückschlagventil.
Die Abhängigkeit des Ansprechverhaltens des Entlüftungsventils vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Membran bis auf eine Drosselbohrung eine geschlossene Fläche bildet. Der Durchmesser der Bohrung ist auf die Flüssigkeit und die Vorspannung der Membran abgestimmt, so daß die Bohrung einen ausreichend hohen Strömungswiderstand für die Flüssigkeit bildet und beim Druckhub die Membran betätigt wird. Für anliegendes Gas ist der Strömungswiderstand zu gering, um ein Abheben der Membran von ihrem Sitz zu erreichen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dosierpumpe in der Saugstellung,
Figur 2
eine vergrößerte Darstellung des Entlüftungsteils der Pumpe nach Figur 1, ebenfalls in der Saugstellung,
Figur 3
die Pumpe in der Entlüftungsstellung und
Figur 4
die Pumpe in der Dosierstellung.
In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
Die Kolbenpumpe hat eine Ansaugleitung 12, die mit einem nicht dargestellten Ansaugbehälter für die zu fördernde Flüssigkeit verbunden ist, eine Dosierleitung 13 und eine zwischen beide Leitungen angeordnete innere Pumpenkammer 7. Zum Pumpen wird eine das Volumen der Pumpenkammer 7 ändernde Fördermembrane 6 von einem nicht dargestellten Motor in Richtung der Pfeile bewegt. Am Einlaß der Ansaugleitung 12 ist ein Saugventil vorgesehen, dessen als Kugel ausgebildetes Ventilglied 8 von einer Druckfeder 14 in seiner Schließlage gehalten wird. Ein entsprechendes Dosierventil am Eingang der Dosierleitung 13 weist ebenfalls eine Ventilkugel 9 auf, die von einer Druckfeder 15 auf ihren Ventilsitz gepreßt wird.
Die Pumpenkammer 7 ist im oberen Teil der Pumpe mit einer Entiüftungseinrichtung verbunden, die über eine Entlüftungsleitung 10 zu dem nicht dargestellten Ansaugbehälter zurückgeführt ist.
Die Entlüftungseinheit ist in Figur 2 im vergrößerten Maßstab dargestellt. Sie weist zwei Ventile auf, ein Membranventil und ein Rückschlagventil mit einer Ventilkugel 2. Das Membranventil besteht aus einer Membran 5 mit einer als Drossel wirkenden Durchbohrung 3. Die Membran dient als Ansteuerung für einen mit ihr über Tragarme 1 verbundenen Schließkörper 4, der das eigentliche Ventilglied bildet. Zwischen der Membran 5 und dem Schließkörper 4 ist das Rückschlagventil angeordnet.
Weitere Einzelheiten werden aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung deutlich. Zu Beginn des Dosiervorgangs, in der Saugstellung, befindet sich die Membran 5 durch ihre Vorspannung, wobei zusätzlich auch eine Druckfeder vorgesehen sein kann, in der Ruhestellung und liegt flächig auf ihrem Ventilsitz auf. Die Kugel 2 des Rückschlagventils verschließt die Bohrung 3 in der Membran, aber der Schließkörper 4 ist von seinem Ventilsitz 11 abgehoben und gibt die Entlüftungsleitung 10 frei. Die Bewegung der Fördermembran 6 nach rechts (Figur 1) vergrößert das Volumen der Pumpenkammer 7, die Ventilkugel 8 des Ansaugventils hebt sich entgegen der Druckfeder 14 von ihrem Ventilsitz ab, und Flüssigkeit, Luft oder beides wird in die Pumpenkammer 7 gesaugt. Das Druckventil 9 ist geschlossen. Der Unterdruck in der Pumpenkammer 7 wirkt auf die relativ große Fläche der Membran 5 und in Richtung der Vorspannung der Membran, so daß diese in ihrer Ruhestellung verbleibt.
Beim folgenden Druckhub (Figur 3) bewegt sich die Fördermembran 6 nach links und verringert das Volumen der Pumpenkammer 7, wobei sich das Ventil 8 schließt. Infolge der in der Flüssigkeit enthaltenden Luft reicht der Druck noch nicht aus, um das Dosierventil 9 gegen die Kraft der Druckfeder 15 und des eventuell anstehenden Gegendrucks aus der Dosierleitung 13 zu öffnen. Die in der Pumpenkammer 7 enthaltende Luft strömt nach oben zur Membran 5, hebt die Ventilkugel 2 an und entweicht über den Schließkörper 4, der die Entlüftungsleitung 10 freigibt, in die Leitung 10. Die Bohrung 3 in der Membran 5 hat einen derartigen Durchmesser, so daß der durch die strömende Luft entstehende Rückstau nicht ausreicht, die Membran 5 anzuheben. Die Entlüftungsleitung ist daher während dieses Entlüftungsvorgangs dauernd geöffnet und ein Gasdruck im System, z. B. durch ausgasende Flüssigkeiten, kann nicht auftreten. Vorteilhafterweise arbeitet die Entlüftung drucklos und ohne Verlustraum ("Totraum") der Membran 5. Die Entlüftung erfolgt damit schnell und sicher.
Figur 4 zeigt die Druckstellung der Dosierpumpe bei entlüftetem Pumpenkopf. Die Ventilkugel 8 des Ansaugventils ist wiederum geschlossen. Durch den größeren Rückstau der Flüssigkeit an der Drosselbohrung 3 der Membran 5 hebt sich die Membran von ihrem flächigen Sitz nach oben ab und drückt den Schließkörper 4 gegen seinen Sitz 11, so daß die Entlüftungsleitung 10 verschlossen ist. Entsprechend der Fläche der Membran 5 und ihrem Weg vergrößert sich das Volumen der Pumpenkammer 7. Nach dem Verschließen der Entlüftungsleitung 10 hebt sich die Ventilkugel 9 des Dosierventils von ihrem Ventilsitz gegen die Kraft der Druckfeder 15 ab, da nun bei vollständig mit entlüfteter Flüssigkeit gefülltem Pumpenraum 7 ein ausreichender Druck auf die Kugel 9 einwirkt. Die Flüssigkeit wird in die Dosierieitung 13 eindosiert.
Beim anschließenden Saughub bewegt sich die Membran 5 bei geschlossenem Rückschlagventil nach unten und verkleinert das Volumen der Pumpenkammer 7. Eine Verlustleistung durch die Entlüftungseinrichtung tritt daher nur im entlüfteten Zustand auf. Bei in der Pumpenkammer 7 vorhandenem Gas kommt es dagegen zu einer Art selbststeigerndem Effekt für die Ansaugleistung. Wichtig ist auch die relativ große Membranfläche, an der die Kräfte angreifen, um das Festkleben des Schließkörpers 4 am Sitz 11 zu verhindern.
Bezugszeichenliste
1
Tragarm
2
Ventilkugel
3
Bohrung
4
Schließkörper
5
Membran
6
Fördermembran (Pumporgan)
7
Pumpenkammer
8
Ventilglied des Ansaugventils
9
Ventilkugel des Dosierventils
10
Entlüftungsleitung
11
Ventilsitz
12
Ansaugleitung
13
Dosierleitung
14
Druckfeder
15
Druckfeder

Claims (5)

  1. Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten mit einem Saugventil (8), das in eine von einem Ansaugbehälter kommende Ansaugleitung (12) eingebaut ist, mit einer dahinter liegenden Pumpenkammer (7), deren Verdrängungsvolumen mittels eines Pumporgans (6) änderbar ist, mit einem zur Dosierleitung (13) führenden Druckventil (9), einer am oberen Ende der Pumpe angeordneten Entlüftungseinrichtung mit einem Rückschlagventil (2) und mit einem in eine Entlüftungsleitung (10) eingebauten, strömungsbetätigten Entlüftungs- und Bypaß-Ventil (1, 4, 5), dessen Ansprechverhaften vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids abhängt, wobei dieses Ventil (1, 5) im Ruhezustand geöffnet ist, sich nur beim Druckhub bei am Ventil anliegender Flüssigkeit schließt und eine elastische Membran (5) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) mit einem im Abstand angeordneten Schließkörper (4) verbunden ist, der bei ausgelenkter Membran (5) die Entlüftungsleitung (10) verschließt, und daß das Rückschlagventil (2) zwischen der Membran (5) und dem Schließkörper (4) angeordnet ist.
  2. Dosierpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (10) zum Ansaugbehälter zurückführt.
  3. Dosierpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane in ihrem Ruhezustand vorgespannt ist.
  4. Dosierpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membran von einer Feder in ihrem Ruhezustand gehalten wird.
  5. Dosierpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membran bis auf eine Drosselbohrung eine geschlossene Fläche bildet.
EP98913716A 1997-03-22 1998-03-13 Dosierpumpe zum dosierten fördern von flüssigkeiten Expired - Lifetime EP0968370B1 (de)

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