PL161189B1

PL161189B1 - Metering pump

Info

Publication number: PL161189B1
Application number: PL28178789A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Holli
Original assignee: Przed Zagraniczne Htl Plastome
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1993-05-31
Also published as: PL281787A1

Abstract

Pompa dozująca składająca się z cylindra, który posiada dwa umieszczone naprzeciwko otwory, wlotowy 1 wylotowy, oraz ze współpracującego z nim tłoka, który wprawiany jest w ruch obrotowy za pomocą zespołu napędowego, znamienna tym, że cylinder (1) posiada (Ługi otwór wlotowy (4), umieszczony po tej samej stronie cylindra (1) co pierwszy otwór wlotowy (3), natomiast obrotowy tłok (2) w swej górnej części posiada ukośne w stosunku do osi pompy sfrezowanie (7) w kształcie rombu, w środku którego znajduje się nieprzelotowy otwór (8) połączony kanałem (9) przez środek tłoka (2) z komorą tłoczącą (10) pompy, a w swej dolnej części tłok (2) posiada zamocowaną przesuwnie walcową krzywkę sterującą (11), po której bieżni suwa się ślizgacz (12) zamocowany do dolnej krawędzi cylindra (1), przy czym krzywka sterująca (11) posiada w swej dolnej części na całym obwodzie wycięty kanałek (13), w którym osadzony ruchomo jest koniec ramienia (15) dźwigni (16) siłownika elektromagnetycznego (17) powodującego przesuwanie się krzywki sterującej (11)Dosing pump consisting of a cylinder, which has two opposite openings, inlet and outlet, and from a cooperating therewith a piston rotated by a power unit, characterized in that the cylinder (1) has the (Long inlet (4) inlet on the same side of the cylinder (1) as the first bore inlet (3), while the rotating piston (2) in its own the upper part is oblique to the pump axis a diamond-shaped milling (7) in the center of which there is a blind hole (8) connected by a channel (9) through the center of the piston (2) with the pumping chamber (10) pump, and in its lower part the piston (2) is fitted a sliding cylindrical control cam (11), on which track the glider (12) is attached to the lower edge of the cylinder (1), the cam the control unit (11) has its entire lower part perimeter a channel (13), in which it is embedded the end of the arm (15) of the actuator lever (16) is movable electromagnetic (17) causing the sliding the control cam (11)

Description

Przedmiotem ''·yraιlaiku jest pompa dozująca, przeznaczona do bardzo dokładnego dozowania różnych cieczy, o zakresach małych objętości rzędu 20 «- 20(0^1 w jednym cyklu, stoso oane szczególnie o laboratoriach badawczych.The subject of '' yraιlaiku is a dosing pump, designed for very precise dosing of various liquids, with small volume ranges of 20 «- 20 (0 ^ 1 in one cycle, used especially in research laboratories.

W zakresie konstrukcji laboratoryjnych pomp dozujących znanych jest Wiele roioiąiań różniących się zarióno zasadą działania, jak i osiąganą dokładnością dozowania. Spośród stoscoanych ro^ilązań znane są pompy perystaliyczne, tłokcMe, oemO>ranowi i oscylacyjno-rotecyjne.In terms of the design of laboratory metering pumps, many methods are known that differ in terms of their operating principle and the metering accuracy achieved. Among the compounds used, peristallic pumps, pistons, oem pumps and oscillatory-rotational pumps are known.

Znany jest z polskiego opisu patentoego nr 142 664 douklmoΓOwy, nurnikcoy zespół pompujący do dozowania cieczy, który zawiera nurnik o ruchu posuwisto-orGinym o kształcie stopnl<Λfigl pręta oaldoego, którego końce o mniejszych średnicach są suw Hole spasooane z komorami dozującymi, doóch symetrycznych korpusto połączonymi płasko«r.ikami. Końce nurnika są uszczelnione z komorami dozującymi za pomocą dłaoic dociskanych nakrętkami. W nakrętkach tych są Mykonane komory ^^:ró^m^r^i.a ciśnień, z którymi spasowane są suulioie środkcoe części nurnika. Uszczelnienie nurnika z komorami ^iyrćwnBnia ciśnień jest za pomocą pierścieni uszczelniających. W każdej komorze dozującej są oykonane doa przecioległe kanały ozdłuż toorzących pn^ie^rzchni oalccoych tych komór. Komory wyΓĆwn8nia ciśnień mogą być połączone kanałem wykonanyo ^^nąti-z nurnika lub przuodem zeonętrznym.A double plunger pumping unit for dispensing a liquid is known from the Polish patent description No. 142 664, which includes a plunger with a reciprocating motion with the shape of a stopnl <figl of an oaldean rod, the ends of which with smaller diameters are connected flat «r.ikami. The ends of the plunger are sealed with the dosing chambers by means of glands tightened with nuts. These nuts contain Mykonane chambers ^^: dif ^ m ^ r ^ i.a of the pressures with which the middle part of the plunger is matched. The plunger is sealed with the pressure chambers by means of sealing rings. In each metering chamber, there are continuous channels along the circular openings of these chambers. The pressure equalizing chambers can be connected with a channel made of the plunger or with the external front.

161 189161 189

Znane są konstrukcje pomp dozujących, oscylacyjno-rotacyjnych, produkowane przez amerykańską firmę Fluid Meering Inc. Pompa ta ma cylinder, wewnątrz którego suwa się tłok, posiadający uproszczoną konstrukcję, charakteryzującą się prostym prostokąnnym ścięciem na końcu, oraz jarrmcwym r<^i;snl^;^nem wymuszania ruchu oscylacyjnego. Pompa ta posiada w cylindrze dwa otwory, wlotcwy i wylotcwy umieszczone po przeciwległych ściankach cylindra.There are known designs of dosing pumps, oscillating and rotating, manufactured by the American company Fluid Meering Inc. The pump has a cylinder inside which a piston slides, having a simplified structure, characterized by a straight rectangular chamfer at the end, and having an oscillating motion. The pump has two holes in the cylinder, inlets and outlets located on opposite walls of the cylinder.

Znane są jeszcze z patentw USA pompy dozujące, charakteryzujące się oryginalną konstrukcją tłoka. I tak znana jest z patentu USA nr 4 685 870 pompa dozująca stoscwana w sil nikach spalintwych, która posiada obrotcwy tłok z wycięciami na swoim obwodzie, które służą do odpowiedniego otwierania i zamykania otwor&f, wlotowego i wylotowego. Znana jest z patentu USA nr 4 067 668 pompa rotacyjno-oscylacyjna posiadająca tłok ścięty ukośnie W stosunku do poziomu, oraz w środku tłoka przelotowy karna!;. Ponadto znane są różne rozwiązania konstrukcyjne pomp, szczególnie z następujących opisać patentowych USA nr 4 575 317; 4 600 366; 3 963 384, oraz z opisów patenttwych RFN nr 2 634 318; 2 609 037 i 2 749 693.Metering pumps are still known from US patents, which are characterized by the original design of the piston. Thus, there is known from US Patent No. 4,685,870 a metering pump for combustion engines which has a rotating piston with recesses on its periphery, which serve to open and close the inlet and outlet ports appropriately. A rotary-oscillating pump is known from the US patent No. 4,067,668 having a piston cut obliquely with respect to the horizontal, and a straight-through piston in the center of the piston In addition, various pump designs are known, particularly from the following US Pat. Nos. 4,575,317; 4,600,366; 3,963,384, and from German patents No. 2,634,318; 2 609 037 and 2 749 693.

Wadą dotychczas znanych rozwiązań pomp dozujących są ich znaczne wymiary giO^MtΓycrnθ, szczególnie elementów hydraulicznych, duża objętość martwa wynikająca z sumy objętości pompy, zaworów i przewoóóów łączących, skomplikowany układ sterowania. Pompy te wymgają stosowania specjalnych uszczelnień oraz nie mają mooliwości kształocwania charakterystyk ruchu oscylacyjnego tłoka. Wadą znanych rozwiązań jest ponadto brak możliwości meszania różnych cieczy w wymganych proporcjach, niska dokładność dozowania oraz skomplikowana budowa pomp.The disadvantages of the previously known solutions of dosing pumps are their considerable dimensions, especially of hydraulic elements, large dead volume resulting from the sum of the volumes of the pump, valves and connecting lines, and a complicated control system. These pumps require the use of special seals and cannot shape the characteristics of the oscillating movement of the piston. The disadvantage of the known solutions is also the lack of the possibility of mixing various liquids in the required proportions, low dosing accuracy and the complicated structure of the pumps.

Istotą pompy dozującej według wyrwlazku jest to, że cylinder posiada drugi otwór wlotowy, umieszczony po tej samej stronie cylindra co pierwszy otwór wlotowy. Obrotowy tłok pompy w swej górnej części posiada ukośne w stosunku do osi pompy sfrezwanie w kształcie rombu, w środku którego znajduje się nieprzelotwy otwór połączony kanałem przez środek tłoka z komorą tłoczącą pompy. W dolnej swej części tłok posiada zamocowaną przesuwnie 'alcową krzywkę sterującą, po bieżni której suwa się ślizgacz, zamocowany do dolnej krawędzi cylindra. Jednocześnie krzywka sterująca posiada w swej dolnej części na całym obwodzie wycięty kanałek, w którym osadzony ruchomo jest koniec ramienia dźwigni siłownika ilektdrmagnitycznegd powodującego przesuwanie się- krzywki sterującej.The essence of the metering pump according to the recess is that the cylinder has a second inlet, located on the same side of the cylinder as the first inlet. The rotating pump piston in its upper part has a diamond-shaped milling oblique to the pump axis, in the center of which there is a blind hole connected by a channel through the center of the piston with the pumping chamber of the pump. In its lower part, the piston has a slidably mounted alc control cam, along the track of which the slider slides, attached to the lower edge of the cylinder. At the same time, the control cam has in its lower part, along its entire circumference, a cut-out channel in which the end of the lever arm of the actuator and the magnetic electromagnetic element causing the movement of the control cam is movably mounted.

Korzystnie jest jeżeli cylinder jest zawieszony w ramie na płaskiej sprężynie dociskowej, powoduuącej wcieranie nacisku ślizgacza na krzywkę sterującą, natomiast tłok połączony jest sztywno z przekładnią redukcyjną. Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli koniec sprężyny dociskowej zaopatrzony jest we wlk-ęt regulacyjny współpracujący ze zderzakiem. Korzystne jest także jeżeli koniec tłoka połączony jest z βϋηί^βηι napędowym poprzez przekładnię redukcyjną za pomocą łącznika stożkowego.Preferably, the cylinder is suspended in the frame on a flat pressure spring, which causes the thrust of the slider to rub against the control cam, while the piston is rigidly connected to the reduction gear. Further advantages are obtained if the end of the compression spring is provided with an adjusting spindle cooperating with the stopper. It is also advantageous if the end of the piston is connected to the drive βϋηί ^ βηι via a reduction gear by means of a conical connector.

Fompa dozująca będąca przedmiotem wymalazku charakteryzuje się prostą i nieskomplikowaną konstrukcją, łatofym i jednoznacznym montażem, oraz dużą dokładnością i powtarzalnością dozowania cieczy. Zwarta modułowa konstrukcja zespołw tłoczących umooiiwia stoscwanie ich w przyrządach służących da dozowania i mieszania różnych cieczy w wymaganych proporcjach. Fompa według wynalazku poza funkcją tłoczenia pełni również funkcję zaworu wielodrożnego z dwoma wlotami i jednym wylotem. Paramtry cylindra i tłoka, oraz skok krzywki sterującej pozwaaają na dokładne i selektywne pompowanie jednej z dwu cieczy. Elastyczne zawieszenie cylindra dopuszcza prosty montaż, bez zachowania ostrych tolerancji bicia, jak również pełni funkcję zabezpieczenia w wypadku pojawienia się wysokich ciśnień po stronie wylotowej. Tłok wraz z cylindrem wykonane są techniką docierania, co zapewnia dużą szczelność bez użycia elastycznych element^ uszczelniających.The dosing pump, which is the subject of the invention, is characterized by a simple and uncomplicated structure, easy and unambiguous assembly, as well as high accuracy and repeatability of liquid dosing. The compact modular design of the forcing units enables their use in devices for dosing and mixing various liquids in the required proportions. The pump according to the invention, apart from the forcing function, also functions as a multi-way valve with two inlets and one outlet. The parameters of the cylinder and piston as well as the stroke of the control cam allow for precise and selective pumping of one of the two liquids. The flexible suspension of the cylinder allows for simple assembly without strict runout tolerances, and also acts as a protection in the event of high downstream pressures. The piston and the cylinder are made using the lapping technique, which ensures high tightness without the use of elastic sealing elements.

Przedmiot wyrnilazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym» fig. 1 jest przekrojem wzdłużnym przez pompę, a fig. 2 - schematem cykli pracy pomp·.The object of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 is a longitudinal section through the pump, and Fig. 2 is a diagram of the operating cycles of the pumps.

161 189161 189

Pompa dozująca przedstawiona na fig· ¹ składa się z cylindra 1 wykonującego ruch posuw lsto-fwrotny, wewnątrz którego dokonuje się ruch obrotowy tłoka 2. Cylinder 1 posiada dwa otwory wlotowe 3 i 4 umieszczone po jednej stronie, jeden pod drugim, oraz Jeden otwór wylotowy 5 umieszczony po drugiej stronie cylindra 1. W otworach tych 3, 4 i 5 znajdują się króćce 6. Tłok 2 w swej górnej części posiada ukośne w stosunku do swej osi sfrezowanie 7 w kształcie rombu, w środku którego znajduje się nieprzeloowy otwór 8 połączony kanałem 9 przez środek tłoka 2 z komorą tłoczącą 10 pompy. W dolnej swej części tłok 2 posiada zamocowaną przesuwnie walcową krzywkę sterującą 11, po bieżni której suwa się ślizgacz 12 zano cowany do dolnej krawędzi cylindra 1. Krzywka sterująca 11 posiada w swej dolnej części na całym obwodzie wycięty kanałek 13, w którym to osadzony jest ruchomo koniec ramienia 15 dźwigni 16 siłcwnika elektromagnetycznego 17, powodującego przesuwanie się krzywki sterującej 11 wzdłuż osi tłoka 2 w dół i w górę. Krzywka sterująca 11 zabezpieczona jest na osi cylindra 1 wciśniętym pierścieniem 14. Cylinder 1 od góry zakończony jest okrągłą zaślepką 18 i uszczelniony poprzez silirorowy pierścień 19 umieszczony mędzy zaślepką 18 a górnymi.· krawędziami cylindra .1. Cylinder 1 wraz z tłokiem 2 jest zawieszony w ramie 20 na jjłaskuj sprężynie dociskowej 21 powodującej wcieranie nacisku ślizgacza 12 na krzywkę sterującą 11, natomiast tłok 2 połączony jest sztywno z przekładnią redukcyjną 25. Koniec sprężyny dociskowej 21 zaopatrzony jest we wkręt regulacyjny 22 współpracujący z okrąglm® zderzakiem 23, joorliiiaJącym precyzyjną regulację dozowania objętości. Zakończenie tłoka 2 połączone jest bezpośrednio z silni lnem napędowym 24 poprzez przekładnię ślm makową 25 za pomocą łącznika stożkowego 26 umorżiwiającego ławy montaż. Cylinder 1 wraz z tłokiem 2 pasowane są jako para precyzyjna z luzem średni^wym nie przekraczającym 1,25 /Um co zapewnia dostateczną szczelność bez potrzeby stosowania elastyczrych elementw uszczelniających.The metering pump shown in Fig. ¹ consists of a reciprocating cylinder 1, inside which the piston 2 rotates. The cylinder 1 has two inlets 3 and 4 arranged on one side, one below the other, and one outlet 5 located on the other side of the cylinder 1. In these holes 3, 4 and 5 there are stubs 6. The piston 2 in its upper part has a diamond-shaped milling 7 oblique to its axis, in the middle of which there is a blind hole 8 connected by a channel 9 through the center of the piston 2 with the delivery chamber 10 of the pump. In its lower part, the piston 2 has a slidingly mounted cylindrical control cam 11, along the track of which slides the slider 12 located to the lower edge of the cylinder 1. The control cam 11 has in its lower part, along its entire circumference, a groove 13, in which it is movably mounted. the end of the arm 15 of the lever 16 of the electromagnetic actuator 17, causing the control cam 11 to move along the axis of the piston 2 up and down. The control cam 11 is secured on the axis of the cylinder 1 by a pressed ring 14. The cylinder 1 ends from the top with a round plug 18 and is sealed by a silicon ring 19 placed between the plug 18 and the upper edges of the cylinder .1. The cylinder 1 together with the piston 2 is suspended in the frame 20 on the compression spring 21 causing the pressure of the slider 12 to rub against the control cam 11, while the piston 2 is rigidly connected to the reduction gear 25. The end of the compression spring 21 is provided with an adjusting screw 22 cooperating with the circular ® with the bumper 23, joorliiaJ for precise regulation of the dosing volume. The end of the piston 2 is connected directly to the drive motor 24 through the gear 25 by means of a conical connector 26 which makes the bench assembly unavailable. The cylinder 1 together with the piston 2 are fitted as a precision pair with an average clearance not exceeding 1.25 / Um, which ensures a sufficient tightness without the need to use elastic sealing elements.

Pompa dozująca według wynalazku działa następująco. Cykl pracy pompy dozującej składa się z jednego obrotu tłoka 2, podczas którego cylinder 1 wyl^c^‘nu,je ruch posuwito-zwrotny, zasysając i wytłaczając jedną z dwu różnych cieczy. Schemat faz działania pompy przedstawia fig. 2. W trakcie pompowania pierwszego płynu, krzywka sterująca 11 znajduje się w dolnym skrajnym położeniu 1 opiera, się o kołnierz 14. W fazie a oba otwory wlotowy 3 i 4, oraz wylotowy 5 są zamnn^1;e, cylinder 1 w dolnym skrannym położeniu. Podczas obrotu od fazy a do c poprzez fazę pośrednią b skośne sfrezowanu 7 tłoka 2 otwiera otwór wlotcwy 3 łącząc go poprzez wydrążony otwór 9 w tłoku 2 z komorą tłoczącą 10. Jednocześnie cylinder 1 wykonuje ruch do góry'¹ dzięki krzywce sterującej 11, powiększając objętość komory tłoczącej 10, a tyiu samym zasysając do niej pierwszą ciecz. W fazie c cylinder 1 zajmuje górne skrajne położenie, a jednocześnie oba otwory 4 i 5 cylindra 1 są zamonnęte. Wykonując obrót od fazy c do d tłok 2 odsłania otwór wylotowy 5, przez który podczas jednoczesnego ruchu cylindra 1 w dół wytłaczana jest z komory tłoczącej 10 pierwsza dozowana ciecz. W celu pompowania drugiej cieczy z otworu wlotowego 4 krzywka sterująca 11 jest unoszona za pośrednicw^em dźwigni 16 sioownika ilektoomagJetycznego 17 wzdłuż osi tłoka 2 do góry. Krzywka sterująca 11 powoduje przemieszczę nie cylindra 1 do góry tak, że w fazie ssącej sfrez(wanu 7 tłoka 2 znajduje się naprzeciwko drugiego otworu wlotowego 4 1 pompowana ciecz będzie doń doprowadzana. Wyłączenie zasilania siłownika 17 powoduje powrót krzywki sterującej 11 i cylindra 1 do położenia wyJśctcwlgr pod naciskiem płaskiej sprężyny dociskowej 21. Przedstawiony meonanizm dziaiama. umożliwia selektywny wybór jednej z dwu cieczy doprowadzonych do pompy.The dosing pump according to the invention works as follows. The operating cycle of the dosing pump consists of one revolution of the piston 2, during which the cylinder 1 discharges and reciprocates, drawing in and forcing one of the two different liquids. A diagram of the operating phases of the pump is shown in Fig. 2. During the pumping of the first fluid, the control cam 11 is in the lower extreme position 1, against the flange 14. In phase a both inlets 3 and 4 and outlet 5 are equal 1; e, cylinder 1 in the lower extreme position. During the rotation from phase a to c through the intermediate phase b, the oblique milled 7 of the piston 2 opens the inlet opening 3 connecting it through the hollow opening 9 in the piston 2 with the pumping chamber 10. At the same time, the cylinder 1 moves upwards' ¹ thanks to the control cam 11, increasing the volume delivery chamber 10 thereby sucking the first liquid into it. In phase c, cylinder 1 is in the upper extreme position, and at the same time both holes 4 and 5 of cylinder 1 are closed. By rotating from phase c to d, the piston 2 exposes the outlet 5 through which, during the simultaneous downward movement of the cylinder 1, the first liquid to be dispensed is pressed out of the pumping chamber 10. In order to pump the second liquid from the inlet 4, the control cam 11 is lifted by means of the lever 16 of the lectomagJet 17 along the axis of the piston 2 upwards. The control cam 11 moves the cylinder 1 upwards so that in the suction phase (the shaft 7 of the piston 2 is opposite the second inlet 4 and the pumped liquid will be supplied to it. Turning off the power to the actuator 17 causes the control cam 11 and cylinder 1 to return to the position). the output under the pressure of a flat pressure spring 21. The presented meonanism of the operation enables the selective selection of one of the two liquids supplied to the pump.

Claims

1. A metering pump consisting of a cylinder with a shaft placed across the angles, a shaft and an oil shaft, and a piston cooperating with it, which is rotated by a drive unit, characterized in that the cylinder / 1 / has a second inlet port / 4 /, located on the same side of the cylinder / 1 / as the ring of the olohoy / 3 /, while the rotating piston / 2 / with its upper part has an oblique, diamond-shaped milling in relation to the pump axis / 7 / with a diamond-shaped center in its center. sią nierzelooo.iy otoór / 9 / connected by a channel / 9 / through the center of the piston / 2 / with the pumping chamber / 10 / of the pump, and in the lower part, the piston / 2 / has a fixed oalco diaphragm / 11 /, followed by on the treadmill the slide / 12 / attached to the lower edge of the cylinder / 1 /, with the control cross / II / having a cut at the bottom part of the treadmill / 13 / on which the end of the arm is movably mounted / 15 / the lever / 16 / electromagnetic actuator / 17 / reason moving the control cross / 11 /.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the cylinder / 1 / is suspended by a frame / 20 / on a flat spring, pressure ^^ ej / 21 /, which opens the pressure of the slide / 12 / on the control cross / 11 /, while the piston / 2 / is connected with a pin with reduction gear / 25 /.

3. Pump according to claim 2, characterized in that the end of the compression spring / 21 / is provided with the control boat / 22 / co-operating with the buffer / 23 /.

4. The pump according to claim A device according to claim 1, characterized in that the end of the piston / 2 / is connected to the driving motor / 24 / through a reduction gear / 25 / by means of a conical connector / 26 /.