EP3670905B1 - Fördereinheit und verfahren zum dosieren hochviskoser oder unter umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer medien - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a delivery unit and a method for dosing highly viscous or outgassing or critical media under ambient conditions, comprising a dosing pump with a dosing head for the quantity-defined delivery of medium introduced into the dosing head into a discharge line of the dosing pump, the dosing head being connected to the discharge line of a peristaltic pump on the inlet side Filling of the dosing head is connected, while a feed line of the peristaltic pump is connected to a media container.
- Such a conveyor unit is already from the EP 1 637 735 A1 previously known. In general, such conveyor units are widely known in the prior art.
- the dosing head itself can also be modified and, depending on the type of medium, provided with a heater to lower the viscosity of the medium in the dosing head, an enlarged nominal diameter on the suction valve or with a venting device for releasing gas bubbles from the sucked in medium.
- the present invention is based on the object of proposing a delivery unit that prevents cavitation from occurring even in the case of highly viscous media or media that are outgassing under ambient conditions or critical media and enables precise metering.
- a metering pump of conventional design which is preferably operated with a membrane.
- the dosing head of such a dosing pump is supplied with a medium via an inlet line, the dosing head sucking in the medium via the inlet line.
- the feed line is preceded by a peristaltic pump which, in addition to the suction power of the metering pump itself, conveys the medium in the direction of the metering pump.
- the feed line is wrapped more or less around a rotor, which clamps the feed line by means of opposing rollers or sliding blocks.
- a rotor By turning the rotor, the contents of the feed line are conveyed between the rollers or sliding blocks in the direction of rotation.
- the inlet line of the hose pump and the outlet line of the hose pump merge, since the hose pump is not built between two lines but around a continuous line. With a direct connection to the dosing head of the dosing pump, the same line continues to act as the feed line of the dosing pump. However, due to the way the hose pump works, it is always the same line.
- the dosing pump can now ensure consistently exact dosing without providing an additional heating device or ventilation.
- Such a peristaltic pump can also be assigned to the metering pump as a unit, in such a way that the feed line can be passed through the peristaltic pump if required when the critical media mentioned at the beginning are to be conveyed.
- the hose pump can with some advantage be designed so that a first delivery volume flow generated by it is at least as large as a second delivery volume flow generated by the dosing pump.
- the dosing pump moves to an open end position after the contents of the dosing head have been conveyed out, signals this end position, preferably via a position sensor, to the hose pump, which in turn then begins to fill the dosing head, unless this is already done by the suction of the dosing pump itself is.
- a pressure sensor it can also be recorded when the medium is present in sufficient quantities in the dosing head so that the next delivery cycle of the dosing pump can then begin.
- a compensating tank can be provided between the hose pump and the metering pump, which can be filled via the hose pump and from which the metering pump pumps out by its own suction.
- the heating, venting and geodetically increased storage could not be applied to the metering pump or the media container, but it would be sufficient to provide the compensation tank in this way.
- the suction effect of the metering pump could again be improved by arranging an overpressure pump in the equalization tank.
- Figure 1 shows a delivery unit 1, which is composed of a metering pump 2 and a hose pump 6.
- the metering pump is fed with a viscous medium 11 from a media container 10 via an inlet line 4 is inserted, whereby it is divided into an inlet line 7 of the hose pump and a drain line 8 of the hose pump.
- a free end of the supply line 7 dips into the media container 10, so that the hose pump 6 sucks in medium 11 from the media container 10 in a manner known per se.
- the peristaltic pump 6 fills the dosing head 3 of the dosing pump 2, which in turn, due to its reliable filling, is able to dose evenly via a discharge line 8 into a downstream process 12.
- the peristaltic pump 6 can work continuously and ensure that a constant medium pressure is always applied to a suction side of the dosing head 3. For this purpose, it is particularly necessary that a delivery volume flow generated by the hose pump 6 is greater than a delivery volume flow generated by the metering pump 2 in the direction of the process 12.
- a membrane in the dosing head 3 it is also possible to electrically detect the position of a membrane in the dosing head 3 by means of a position sensor and to transmit this signal to the hose pump 6.
- the peristaltic pump 6 is switched on and pumps medium into the dosing head 3 until a pressure sensor detects that the dosing head, and therefore the Dosing chamber is completely filled.
- the hose pump 6 is stopped and the dosing pump 2 conveys the medium 11 contained in the dosing head 3 via the drain line 5 into the process 12.
- the membrane then moves back to the end position and the process is repeated again.
- Figure 2 shows a variant of the embodiment of the delivery unit just described, in which the peristaltic pump 6 does not deliver directly into the dosing head 3, but rather into a compensation vessel 9 which is geodetically supported above the dosing head 3. While the peristaltic pump 6 enables a uniform inflow into the equalization vessel 9, a positive inflow from the equalization vessel into the dosing head 3 takes place, which can still be supported by an overpressure pump in the compensation tank 9.
- the compensation tank 9 can also be assigned a heater with which the medium 11 is heated so that it can be conveyed into the metering pump 2 with a lower viscosity.
- a delivery unit is thus described above in which the dosing head of a dosing pump is filled with the aid of an upstream peristaltic pump and which thus prevents cavitation from occurring and enables precise dosing even with highly viscous media or media that are outgassing under ambient conditions or critical media.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fördereinheit und ein Verfahren zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien, umfassend eine Dosierpumpe mit einem Dosierkopf zum mengendefinierten Fördern in den Dosierkopf eingebrachten Mediums in eine Ablaufleitung der Dosierpumpe, wobei der Dosierkopf zulaufseitig mit der Ablaufleitung einer Schlauchpumpe zur Befüllung des Dosierkopfs verbunden ist, während eine Zulaufleitung der Schlauchpumpe mit einem Medienbehälter verbunden ist.
- Eine derartige Fördereinheit ist bereits aus der
EP 1 637 735 A1 vorbekannt. Allgemein sind derartige Fördereinheiten im Stand der Technik vielfältig bekannt. In diesem Zusammenhang bestehen beim Ansaugen mithilfe von membrangetriebenen Dosierpumpen regelmäßig Probleme mit bestimmten Medien. Dazu gehören insbesondere hochviskose Medien, Medien im Bereich des kritischen Punkts oder auch solche Medien, die aus ihrer Natur heraus zum Ausgasen neigen, also aufgrund ihrer Zusammensetzung teilweise bereits bei Umgebungsdruck den Aggregatzustand ändern. Es kann dazu kommen, dass der Dosierkopf in einem Ansaugzyklus nich komplett gefüllt wird, so dass eine undefinierte Menge dosiert wird. Dies ist bei einer Dosierpumpe natürlich nicht hinnehmbar. - Neben der Problematik der ungenauen Dosierung erhöht sich auch der Verschleiß an der Dosierpumpe durch Kavitation im Dosierkopf, was diesen sowie die hydraulischen Komponenten der Dosierpumpe auf Dauer beschädigt.
- Der Stand der Technik bietet hierfür bereits einige Lösungsansätze an. So kann zunächst für einen positiven Zulauf gesorgt werden, also das Medium geodätisch oberhalb der Pumpe gelagert werden, so dass die hierdurch auf das Medium wirkende Schwerkraft die Ansaugung in den Dosierkopf zusätzlich unterstützt.
- Auch kann der Dosierkopf selbst modifiziert werden und je nach Art des Mediums etwa mit einer Heizung zur Senkung der Viskosität des Mediums im Dosierkopf, einer vergrößerten Nennweite am Saugventil oder auch mit einer Entlüftungseinrichtung zum Ablassen von Gasblasen aus dem angesaugten Medium, versehen werden.
- All diese Möglichkeiten reduzieren die genannten Probleme zwar, beseitigen diese aber nicht vollständig und sind mit einem großen Montageaufwand und nennenswerten Kosten verbunden.
- Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Fördereinheit vorzuschlagen, die auch bei hochviskosen oder unter Umgebungsbedingungen ausgasenden oder kritischen Medien das Auftreten von Kavitation verhindert und eine exakte Dosierung ermöglicht.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Fördereinheit zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein solches Verfahren gemäß den Merkmalen der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche 5 und 8. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen sowohl der Fördereinheit als auch des Verfahrens können den sich jeweils anschließenden abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
- Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, eine Dosierpumpe herkömmlicher Bauart zu verwenden, welche vorzugsweise mit einer Membran betrieben wird. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, wird der Dosierkopf einer solchen Dosierpumpe über eine Zulaufleitung mit einem Medium versorgt, wobei der Dosierkopf das Medium über die Zulaufleitung ansaugt. Jedoch ist der Zulaufleitung eine Schlauchpumpe vorangeschaltet, welche zusätzlich zu der Saugleistung der Dosierpumpe selbst das Medium in Richtung der Dosierpumpe fördert.
- In einer Schlauchpumpe wird die Zulaufleitung mehr oder minder um einen Rotor herumgelegt, welcher über einander gegenüberliegende Rollen oder Gleitschuhe die Zulaufleitung abklemmt. Durch eine Drehung des Rotors wird der Inhalt der Zulaufleitung zwischen den Rollen oder Gleitschuhen in Drehrichtung weitergefördert. Eine solche Lösung erlaubt eine zuverlässige Förderung auch von hochviskosen oder unter Umgebungsbedingungen ausgasenden oder kritischen Medien und schafft es dadurch, bei entsprechender Auslegung das Medium kontinuierlich in den Dosierkopf der Dosierpumpe hineinzufördern.
- Begrifflich gehen die Zulaufleitung der Schlauchpumpe und die Ablaufleitung der Schlauchpumpe ineinander über, da die Schlauchpumpe nicht zwischen zwei Leitungen, sondern um eine durchgehende Leitung herum aufgebaut ist. Bei einem direkten Anschluss an den Dosierkopf der Dosierpumpe wirkt die gleiche Leitung weiter als Zulaufleitung der Dosierpumpe. Es handelt sich jedoch aufgrund der Funktionsweise der Schlauchpumpe stets um dieselbe Leitung.
- Dadurch, dass der Dosierkopf nicht mehr lediglich aus eigener Kraft das Medium ansaugen muss, sondern vielmehr das Medium stets unter dem Förderdruck der Schlauchpumpe vor dem Dosierkopf ansteht, kann die Dosierpumpe nunmehr eine gleichbleibend exakte Dosierung gewährleisten, ohne eine zusätzliche Beheizungseinrichtung oder Entlüftung vorzusehen.
- Eine solche Schlauchpumpe kann der Dosierpumpe auch baueinheitlich zugeordnet sein, dergestalt, dass die Zulaufleitung bei Bedarf durch die Schlauchpumpe hindurchgelegt werden kann, wenn die eingangs genannten kritischen Medien gefördert werden sollen.
- Damit das Medium stets unter ausreichendem Druck an dem Dosierkopf anliegt, kann mit einigem Vorteil die Schlauchpumpe so ausgelegt sein, dass ein von ihr erzeugter erster Fördervolumenstrom wenigstens gleich groß ist wie ein von der Dosierpumpe erzeugter zweiter Fördervolumenstrom.
- Alternativ ist es auch möglich, die Schlauchpumpe und die Dosierpumpe im Wechsel zu betreiben. Dann fährt die Dosierpumpe nach einem Ausfördern des Inhalts des Dosierkopfs in eine offene Endlage, signalisiert diese Endlage, vorzugsweise über einen Lagesensor an die Schlauchpumpe, die wiederum daraufhin beginnt, den Dosierkopf zu füllen, soweit dies nicht bereits durch die Saugwirkung der Dosierpumpe selbst bereits erfolgt ist. Mithilfe eines Drucksensors kann zudem erfasst werden, wann das Medium im Dosierkopf in ausreichender Menge anliegt, so dass dann der nächste Förderzyklus der Dosierpumpe beginnen kann.
- In einer Variante der Erfindung kann zwischen der Schlauchpumpe und der Dosierpumpe ein Ausgleichsgefäß vorgesehen sein, welches über die Schlauchpumpe befüllt werden kann und aus dem die Dosierpumpe durch eigene Saugwirkung herausfördert. In diesem Fall könnte die Beheizung, Entlüftung und geödätisch erhöhte Lagerung nicht auf die Dosierpumpe bzw. den Medienbehälter angewendet werden, sondern es würde ausreichen, das Ausgleichsgefäß dergestalt vorzusehen. Auch könnte wiederum die Saugwirkung der Dosierpumpe durch die Anordnung einer Überdruckpumpe in dem Ausgleichsgefäß verbessert werden.
- Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Es zeigen
- Figur 1
- eine Fördereinheit, bestehend aus einer Dosierpumpe mit einer vorgeschalteten Schlauchpumpe in einer schematischen Darstellung, sowie
- Figur 2
- eine Variante der Fördereinheit gemäß
Figur 1 mit einem zwischen der Schlauchpumpe und der Dosierpumpe zwischengeschalteten Ausgleichsgefäß in einer schematischen Darstellung. -
Figur 1 zeigt eine Fördereinheit 1, welche aus einer Dosierpumpe 2 und einer Schlauchpumpe 6 aufgebaut ist. Die Dosierpumpe speist sich über eine Zulaufleitung 4 aus einem Medienbehälter 10 mit einem zähflüssigen Medium 11. Um sicherzustellen, dass die Dosierpumpe 2 nicht aufgrund von Ansaugproblemen unsauber dosiert, wird ihr Dosierkopf 3 von der Schlauchpumpe 6 unterstützt, in welche die Zulaufleitung 4 der Dosierpumpe 2 eingelegt ist, wodurch diese in eine Zulaufleitung 7 der Schlauchpumpe und eine Ablaufleitung 8 der Schlauchpumpe geteilt wird. Ein freies Ende der Zulaufleitung 7 taucht in den Medienbehälter 10 ein, so dass die Schlauchpumpe 6 in an sich bekannter Art und Weise Medium 11 aus dem Medienbehälter 10 ansaugt. - Dies erfolgt über einen Rotor, um den die Zulaufleitung 7 herumgelegt ist und welcher Rollen- oder Gleitelemente aufweist, welche die Zulaufleitung zudrücken. Aufgrund der Rotation des Rotors wird ein zugedrückter Bereich der Zulaufleitung um den Rotor weitergefördert, was sich bei fortgesetzter Rotation fortwährend wiederholt. Es ist hierdurch möglich, auch viskose Medien, sowie ausgasende Medien und Medien im Bereich eines kritischen Punktes gleichmäßig zu fördern.
- Auf diese Weise befüllt die Schlauchpumpe 6 den Dosierkopf 3 der Dosierpumpe 2, der wiederum aufgrund seiner zuverlässigen Befüllung in der Lage ist, gleichmäßig über eine Ablaufleitung 8 in einen nachgeschalteten Prozess 12 zu dosieren.
- Zunächst kann die Schlauchpumpe 6 dabei kontinuierlich arbeiten und dafür sorgen, dass stets ein gleichbleibender Mediendruck an einer Saugseite des Dosierkopfs 3 anliegt. Hierfür ist es insbesondere erforderlich, dass ein von der Schlauchpumpe 6 erzeugter Fördervolumenstrom größer ist als ein von der Dosierpumpe 2 erzeugter Fördervolumenstrom in Richtung des Prozesses 12.
- Alternativ ist es aber auch möglich, die Lage einer Membran im Dosierkopf 3 mittels eines Lagesensors elektrisch zu erfassen und dieses Signal an die Schlauchpumpe 6 zu übermitteln. Bei Erreichen einer Endlage der Membran in einem Zustand, in dem eine Dosierkammer des Dosierkopfs 3 ihre maximale Ausdehnung erreicht, wird die Schlauchpumpe 6 zugeschaltet und fördert so lange Medium in den Dosierkopf 3, bis mittels eines Drucksensors festgestellt wird, dass der Dosierkopf, mithin die Dosierkammer, vollständig gefüllt ist. Dann wird die Schlauchpumpe 6 gestoppt und die Dosierpumpe 2 fördert das in dem Dosierkopf 3 enthaltene Medium 11 über die Ablaufleitung 5 in den Prozess 12. Danach fährt die Membran wieder in die Endlage und der Vorgang wiederholt sich erneut.
-
Figur 2 zeigt eine Variante der soeben beschriebenen Ausgestaltung der Fördereinheit, bei der die Schlauchpumpe 6 nicht direkt in den Dosierkopf 3, sondern vielmehr in ein Ausgleichsgefäß 9 fördert, welches geodätisch oberhalb des Dosierkopfs 3 gelagert ist. Während die Schlauchpumpe 6 einen gleichmäßigen Zustrom in das Ausgleichsgefäß 9 ermöglicht, erfolgt aus dem Ausgleichsgefäß heraus ein positiver Zustrom in den Dosierkopf 3 hinein, was durch eine Überdruckpumpe in dem Ausgleichsgefäß 9 noch unterstützt werden kann. Um die Viskosität des Mediums 11 zu senken, kann dem Ausgleichsgefäß 9 ferner noch eine Heizung zugeordnet sein, mit der das Medium 11 erwärmt wird, so dass es mit geringerer Viskosität in die Dosiermpumpe 2 gefördert werden kann. - Vorstehend beschrieben ist somit eine Fördereinheit, bei welcher der Dosierkopf einer Dosierpumpe mithilfe einer vorgeschalteten Schlauchpumpe befüllt wird und die dadurch auch bei hochviskosen oder unter Umgebungsbedingungen ausgasenden oder kritischen Medien das Auftreten von Kavitation verhindert und eine exakte Dosierung ermöglicht.
-
- 1
- Fördereinheit
- 2
- Dosierpumpe
- 3
- Dosierkopf
- 4
- Zulaufleitung
- 5
- Ablaufleitung
- 6
- Schlauchpumpe
- 7
- Zulaufleitung
- 8
- Ablaufleitung
- 9
- Ausgleichsgefäß
- 10
- Medienbehälter
- 11
- Medium
- 12
- Prozess
Claims (10)
- Fördereinheit zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien (11), umfassend eine Dosierpumpe (2) mit einem Dosierkopf (3) zum mengendefinierten Fördern in den Dosierkopf (3) eingebrachten Mediums (11) in eine Ablaufleitung (5) der Dosierpumpe (2), wobei
der Dosierkopf (3) zulaufseitig mit der Ablaufleitung (8) einer Schlauchpumpe (6) zur Befüllung des Dosierkopfs (3) verbunden ist, während eine Zulaufleitung (7) der Schlauchpumpe (6) mit einem Medienbehälter (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchpumpe (6) derart ausgelegt ist, dass ein von ihr erzeugter erster Fördervolumenstrom wenigstens gleich groß ist wie ein von der Dosierpumpe (2) erzeugter zweiter Fördervolumenstrom. - Fördereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierpumpe (2) wenigstens einen Lagesensor zur Detektion der Endlagen einer Membran im Dosierkopf (3) zugeordnet sind und die Schlauchpumpe (6) mit diesem Lagesensor datenverbunden ist.
- Fördereinheit zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien (11), umfassend eine Dosierpumpe (2) mit einem Dosierkopf (3) zum mengendefinierten Fördern in den Dosierkopf (3) eingebrachten Mediums (11) in eine Ablaufleitung (5) der Dosierpumpe (2), wobei der Dosierkopf (3) zulaufseitig mit der Ablaufleitung (8) einer Schlauchpumpe (6) zur Befüllung des Dosierkopfs (3) verbunden ist, während eine Zulaufleitung (7) der Schlauchpumpe (6) mit einem Medienbehälter (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufleitung (8) der Schlauchpumpe (6) ein Ausgleichsgefäß (9) aufweist, welches vorzugsweise geodätisch oberhalb des Dosierkopfs (3) der Dosierpumpe (2) gelagert ist.
- Fördereinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgleichsgefäß (9) eine Heizung, eine Überdruckpumpe und/oder ein Entlüftungsventil zugeordnet ist.
- Verfahren zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien (11) mittels einer Dosierpumpe (2), welche einen Dosierkopf (3) aufweist, aus dem das Medium (11) in eine Ablaufleitung (5) der Dosierpumpe (2) ausgefördert wird, wobei der Dosierkopf (3) mithilfe einer Schlauchpumpe (6) mit Medium (11) befüllt wird, welche eine mit einem Medienbehälter (10) verbundene Zulaufleitung (7) aufweist und deren Ablaufleitung (8) zulaufseitig mit dem Dosierkopf (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befüllung des Dosierkopfs (3) fortlaufend stattfindet, wobei ein von der Schlauchpumpe (6) erzeugter erster Fördervolumenstrom wenigstens gleich groß ist wie ein von der Dosierpumpe (2) erzeugter zweiter Fördervolumenstrom.
- Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (2) nach einem Förderzyklus in eine Endlage fährt, wodurch wenigstens ein dem Dosierkopf (3) zugeordneter Lagesensor zur Detektion der Endlage das Erreichen der Endlage an die Schlauchpumpe (6) signalisiert, daraufhin die Schlauchpumpe (6) den Dosierkopf (3) der Dosierpumpe (2) befüllt, welcher nach Abschluss seiner Befüllung das eingebrachte Medium (11) in einem neuen Förderzyklus in die Ablaufleitung (5) der Dosierpumpe (2) ausfördert.
- Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss der Befüllung des Dosierkopfs (3) entweder in der Schlauchpumpe (6) oder im Dosierkopf (3) selbst, vorzugsweise mithilfe eines Drucksensors, detektiert wird und die Detektion des Abschlusses der Befüllung das Ausfördern durch den Dosierkopf (3), sowie einen Stopp der Schlauchpumpe (6) auslöst.
- Verfahren zum Dosieren hochviskoser oder unter Umgebungsbedingungen ausgasender oder kritischer Medien (11) mittels einer Dosierpumpe (2), welche einen Dosierkopf (3) aufweist, aus dem das Medium (11) in eine Ablaufleitung (5) der Dosierpumpe (2) ausgefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkopf (2) mit einem Ausgleichsgefäß (9) verbunden ist, welches mithilfe einer Schlauchpumpe (6) mit Medium (11) aus einem Medienbehälter (10) befüllt wird. - Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgefäß (9) geodätisch oberhalb des Dosierkopfes (3) der Dosierpumpe (2) gelagert ist.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgleichsgefäß (9) eine Heizung, eine Überdruckpumpe und/oder ein Entlüftungsventil zugeordnet ist.
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