DE19712096C1

DE19712096C1 - Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19712096C1
Application number: DE19712096A
Authority: DE
Inventors: Herbert Hunklinger; Klaus Rutz
Original assignee: Lang Apparatebau GmbH
Current assignee: Ecolab Engineering GmbH
Priority date: 1997-03-22
Filing date: 1997-03-22
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2017-03-23
Also published as: ATE211221T1; US6168390B1; NO994581D0; NO994581L; EP0968370B1; EP0968370A1; DE59802532D1; WO1998042983A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten mit einem Saugventil, das in eine von einem Ansaugbehälter kommende Ansaug leitung eingebaut ist, mit einer dahinter liegenden Pumpenkammer, deren Ver drängungsvolumen mittels eines Pumporgans änderbar ist, mit einem zur Dosier leitung führenden Druckventil, einer am oberen Ende der Pumpe angeordneten Entlüftungseinrichtung mit einem Rückschlagventil und mit einem in eine Ent lüftungsleitung eingebauten, strömungsbetätigten Entlüftungs- und Bypaß-Ventil, dessen Ansprechverhalten vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids ab hängt, wobei dieses Ventil im Ruhezustand geöffnet ist, sich nur beim Druckhub bei am Ventil an liegender Flüssigkeit schließt und eine elastische Membran auf weist.

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 Druck hubs 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 aus getrockneten 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 Aggregat zustand 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 Ventil glied, z. B. eine Kugel, bei entlüfteter Flüssigkeit und damit geschlossener Ent lüftungsleitung 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 Steuer leistung auf die Membran erforderlich ist, um die Entlüftungsleitung zu öffnen. Not wendig ist nur die relativ geringe Steuerleistung auf das Rückschlagventil.

Die Abhängigkeit des Ansprechverhaltens des Entlüftungsventils vom Aggregat zustand 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 Zeich nungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dosierpumpe in der Saugstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Entlüftungsteils der Pumpe nach Fig. 1, ebenfalls in der Saugstellung,

Fig. 3 die Pumpe in der Entlüftungsstellung und

Fig. 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 Förder membrane 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 Entlüftungs einrichtung verbunden, die über eine Entlüftungsleitung 10 zu dem nicht dar gestellten Ansaugbehälter zurückgeführt ist.

Die Entlüftungseinheit ist in Fig. 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 vor gesehen 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 (Fig. 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 Druck ventil 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 (Fig. 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 Entlüftungs leitung 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. Vorteil hafterweise arbeitet die Entlüftung drucklos und ohne Verlustraum ("Totraum") der Membran 5. Die Entlüftung erfolgt damit schnell und sicher.

Fig. 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. Ent sprechend 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 Dosierleitung 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

1. Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten mit einem Saug ventil (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 Rück schlagventil (2) und mit einem in eine Entlüftungsleitung (10) eingebauten, strömungsbetätigten Entlüftungs- und Bypaß-Ventil (1, 4, 5), dessen An sprechverhalten vom Aggregatzustand des anliegenden Fluids abhängt, wobei dieses Ventil (1, 5) im Ruhezustand geöffnet ist, sich nur beim Druckhub bei am Ventil an liegender 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.