DE2446805A1 - PULSATION-FREE DOSING PUMP - Google Patents
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Description
C 6767C 6767
LEWA Herbert Ott KG 725 Leonberg, Ulmer Straße 10LEWA Herbert Ott KG 725 Leonberg, Ulmer Strasse 10
Pulsationsfrei arbeitende DosierpumpePulsation-free dosing pump
Die Erfindung betrifft eine Zweifachpumpe, insbesondere Zweifachdosierpumpe, deren beide gegenläufig oszillierende Kolben beim Saughub unter der Wirkung einer Druckfeder stehen und beim Verdrängerhub mit jeweils einem von zwei gegeneinander um 180 versetzten, an einer Antriebswelle befestigten Nocken in Wirkverbindung stehen, wobei die am Umfang der Nocken vorgesehenen Nockenkurven einen positiven Bereich für die Kolbenbewegung in Verdrängerrichtung sowie einen negativen Bereich für die Kolbenbewegung in Saugrichtung aufweisen.The invention relates to a double pump, in particular a double metering pump, whose two pistons oscillating in opposite directions are under the action of a compression spring during the suction stroke and with each during the displacement stroke one of two cams, offset from one another by 180 and attached to a drive shaft, are in operative connection, the cams on the circumference the cam provided cam curves a positive area for the piston movement in the displacement direction and a negative area for the piston movement in the suction direction.
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Eine solche Pumpe arbeitet mit wenigstens zwei Pumpenköpfen, die als Kolben- oder Membranpumpenköpfe ausgeführt sein können. Die oszillierende Kolbenbewegung wird einerseits durch die auf der Antriebswelle befestigten Hubnocken und andererseits durch die als Rückholfedern dienenden Druckfedern erzeugt.Such a pump works with at least two pump heads, which can be designed as piston or diaphragm pump heads. the oscillating piston movement is on the one hand by the lift cams attached to the drive shaft and on the other hand by the as Return springs serving compression springs generated.
Bei den bisher bekannten Pumpentriebwerken der eingangs genannten Art sind die Nocken um 180 gegeneinander versetzt und derart ausgebildet, daß die Summe der Geschwindigkeiten der beiden Kolben in Verdrängerrichtung, das ist die sogenannte positive Richtung, konstant ist. Eine derartige Pumpe weist den Nachteil auf, daß sie nur bei sehr kleinen Arbeitsdrücken den gewünschten pulsationsfreien Mengenstrom erzeugt. Bei höheren Drücken tritt aufgrund der Elastizität des Arbeiteraumes im Pumpenkopf und aufgrund der Kompressibilität der Förderflüssigkeit beim Übergang der Förderung von dem einen zum anderen Pumpenkopf ein vorübergehender Mengenetromabfall ein, was darauf beruht, daß ein bestimmter Teil des Kolbenhubes benötigt wird, um die erforderliche Vorkompression zum Arbeitsdruck aufzubringen. Dieser zur Vorkompression erforderliche Kolbenweg ist abhängig vom Arbeitsdruck und von der Kompressibilität des Förder mediums und ist daher konstant. Durch die grundsätzlich vorhandene Elastizität des Arbeitsraumes und die Kompressibilität des Fördermediums wird außerdem der mittlere Mengenstrom vom jeweiligen Arbeitsdruck abhängig. In the previously known pump engines of the type mentioned above, the cams are offset from one another by 180 and are designed in such a way that that the sum of the speeds of the two pistons in the displacement direction, that is the so-called positive direction, is constant is. Such a pump has the disadvantage that it only provides the desired pulsation-free flow rate at very low working pressures generated. At higher pressures occurs due to the elasticity of the work area in the pump head and due to the compressibility of the pumped liquid at the transition of the delivery from one pump head to the other there is a temporary drop in flow rate, which is a result is based on the fact that a certain part of the piston stroke is required to apply the required pre-compression to the working pressure. This piston travel required for pre-compression depends on the working pressure and the compressibility of the conveying medium and is therefore constant. Due to the basically existing elasticity of the working area and the compressibility of the conveying medium in addition, the mean flow rate depends on the respective working pressure.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und die Pumpe der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß mit geringem konstruktiven Aufwand ein vollkommen pulsationsfreier Mengenstrom erzeugt werden kann und der jeweils erzeugte Mengenstrom vom jeweiligen Arbeitsdruck unabhängig ist.The invention is therefore based on the object of addressing these disadvantages Eliminate and design the pump of the type mentioned in such a way that a completely pulsation-free volume flow can be generated and the volume flow generated in each case is independent of the respective working pressure.
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Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Pumpe ergeben sich aus den Ansprüchen.The characteristics of the pump created to solve this problem result from the claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die beiden für die Kolben vorgesehenenNocken derart auszugestalten, daß zusätzlich zu dem eigentlichen Arbeitsbereich ein gesonderter Vorkompressionsbereich geschaffen ist. Es ist daher derjenige Teil jedes Nockens, der eine Kolbenbewegung in positiver Richtung, d.h. in Verdrängerrichtung,erzeugt und üblicherweise als Archimedische Spirale mit parabolischen Übergängen ausgeführt ist, erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß ein Arbeitsbereich und ein Vorkompressionsbereich gebildet ist. Der Arbeitsbereich der Nocken ist derart ausgeführt, daß die Summe der Kolbengeschwindigkeiten in Verdrängerrichtung konstant ist. Demgegenüber kann das Geschwindigkeitsgesetz des Vorkompressionsbereichs jedes Nockens beliebig ausgeführt werden. Dieser Vorkompressionsbereich dient dazu, im Pumpenkopf einen dem Arbeitsdruck entsprechenden Druck vorher aufzubauen. Der Arbeitsdruck muß bei derjenigen Nockenstellung erreicht sein, bei welcher der Vorkompressionsbereich in den Arbeitsbereich übergeht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß beim Übergang der Förderung von dem einen zum anderen Pumpenkopf keinerlei Mengenstromabfall eintritt, da in diesem Augenblick der mit der Arbeit beginnende Kolben aufgrund des Vorkompressionsbereiches der Nockenkurve bereits eine Stellung erreicht hat, in der er mit dem Arbeitsdruck zu arbeiten beginnt.The invention is based on the idea, the two for the piston provided cams in such a way that in addition to the actual work area, a separate pre-compression area is created is. It is therefore that part of each cam that causes piston movement in the positive direction, i.e. in the displacement direction, generated and usually is designed as an Archimedean spiral with parabolic transitions, designed according to the invention such that a work area and a pre-compression area is formed. The working range of the cams is designed in such a way that the sum of the piston speeds is constant in the displacement direction. In contrast, the rate law of the pre-compression area can be any Cams can be implemented as required. This pre-compression area is used to provide a working pressure in the pump head that corresponds to the working pressure Build up pressure beforehand. The working pressure must be reached at that cam position at which the pre-compression range in the Work area. In this way it is ensured that when the delivery is transferred from one pump head to the other There is no drop in flow rate, since at this moment the piston is starting to work due to the pre-compression area the cam has already reached a position in which it begins to work with the working pressure.
Da entsprechend dem jeweiligen Arbeitsdruck und der jeweiligen Kompressibilität des Fördermediums unterschiedliche Kompressionswege erforderlich sind, ist der zur Vorkompression erforderliche Kolbenweg erfindungsgemäß einstellbar. Dies erfolgt mittels der Hubverstelleinrichtung, mit welcher der Kolbenweg in Saugrichtung durch einen Anschlag begrenzt wird. Hierbei hebt die mit dem Nocken zusammen-Since according to the respective working pressure and the respective Compressibility of the delivery medium different compression paths are required, the one required for pre-compression Piston travel adjustable according to the invention. This is done by means of the stroke adjustment device, with which the piston travel in the suction direction is limited by a stop. This lifts the cam together with the
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wirkende Stirnfläche des Kolbens von diesem Nocken ab und kommt erst in derjenigen Nockenstellung wieder mit dem Nocken in Eingriff, bei welcher der Vorkompressionsweg gerade so groß wird, daß der Pumpenkopf beim Übergang vom Vorkompressionsbereich in den Arbeitsbereich auf Arbeitsdruck gebracht ist.acting end face of the piston from this cam and only comes in that cam position again in engagement with the cam at which the precompression path is just so large that the pump head is brought to working pressure at the transition from the pre-compression area to the working area.
Die einem bestimmten Betriebszustand entsprechende Hubeinstellung, die mittels der Hubverstelleinrichtung erzielt wird, kann manuell oder automatisch erreicht bzw. geändert werden. Bei der manuellen Verstellung kann der jeweils erforderliche Anschlag als am Pumpengehäuse angeordnete Stellschraube ausgebildet sein, die in den Verschiebeweg des Kolbens ragt und durch Hineindrehen in das Gehäuse oder durch Herausdrehen in entsprechender Weise einstellbar ist.The stroke setting corresponding to a certain operating state, which is achieved by means of the stroke adjustment device can be achieved or changed manually or automatically. With manual adjustment the stop required in each case can be designed as an adjusting screw arranged on the pump housing, which is inserted into the displacement path of the piston protrudes and can be adjusted in a corresponding manner by screwing it into the housing or by screwing it out.
Demgegenüber kann bei der automatisch arbeitenden Hubverstelleinrichtung das erforderliche Signal zur Betätigung eines Stellantriebs über eine Mengenstrom- oder Druckmeßeinrichtung erzeugt werden.In contrast, in the case of the automatically operating stroke adjustment device the signal required to operate an actuator can be generated via a mass flow or pressure measuring device.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:
Fig. 1 die Pumpe gemäß der Erfindung im Schnitt;1 shows the pump according to the invention in section;
Fig. 2 im Diagramm die Beziehung zwischen Kolbenweg und Kurbelwinkel; FIG. 2 shows the relationship between piston travel and crank angle in a diagram; FIG.
Fig. 3 einen der Nocken im Schnitt quer zur Achse der Antriebswelle und3 shows one of the cams in section transverse to the axis of the drive shaft and
Fig. 4 diesen Nocken im Schnitt mit der Aufteilung in Sektoren zur Berechnung seines Kurvenverlaufes.Fig. 4 shows this cam in section with the division into sectors Calculation of its curve shape.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind an ein Gehäuse 1 zwei identisch ausgebildete Pumpenköpfe 2, 2' angeschlossen, die als Kolben- oder Membranpumpenköpfe ausgeführt sein können. In diesen Pumpenköpfen 2,2' ist je\*e ilsAs can be seen from Fig. 1, two identically designed pump heads 2, 2 'are connected to a housing 1, which can be designed as piston or diaphragm pump heads. In these pump heads 2, 2 'there is always \ * e ils
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ein Kolben 3,3' oszillierend bewegbar, der mit seiner Kolbenstange 4,4' in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise abgedichtet durch einen entsprechenden Gehäusedeckel 5,5' hindurch ins Innere des Gehäuses 1 ragt.a piston 3,3 'can be moved in an oscillating manner, which with its piston rod 4,4' sealed in the manner shown in FIG. 1 by a corresponding one Housing cover 5.5 'protrudes into the interior of the housing 1.
Jede Kolbenstange 4,4'weist im Bereich ihres freien Endes einen Umfangflansch β, 6' auf, gegen dessen eine Seite sich eine Druckfeder 7, 7' mit ihrem einen Ende abstützt. Das andere Ende der Druckfeder 7, 7' stützt sich an der Innenseite des Gehäusedeckeis 5, 5'ab.Each piston rod 4, 4 ′ has a peripheral flange in the area of its free end β, 6 ', against one side of which a compression spring 7, 7' is supported at one end. The other end of the compression spring 7, 7 ' is supported on the inside of the housing cover 5, 5 '.
Mittels eines Zapfens 8,8' ist weiterhin im Bereich des freien Endes jeder Kolbenstange 4,4' eine Abwälzrolle 9,9' frei drehbar gelagert, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise jeweils mit Nocken 10,10' zusammenwirkt. Die Nocken 10,10' sind in entsprechendem Abstand voneinander drehfest mit einer Antriebswelle 11 verbunden, die mittels Lagern 12, 13 im Gehäuse 1 drehbar gelagert ist. Die Nocken 10,10' sind um 180° gegeneinander versetzt an der Antriebwelle lib efestigt. Der Umfang 14,14' der Nocken 10,10' dient als Nockenkurve; welche die aus Fig. 3 ersichtliche Ausbildung aufweist. Hierbei ist ein Saughubbereich, der sogenannte negative Bereich, vorgesehen, bei dem sich der Kolben 3, wenn dieser Saughubbereich in Eingriff mit der Abwälzrolle 9 kommt, in Saugrichtung (in Fig. 1 nach unten) bewegt und der Kolbenweg imDiagramm gemäß Fig. 2 eine negative Steigung aufweist. Der restliche Bereich der Nockenkurve 14 stellt den sogenannten positiven oder Verdrängerbereich dar, bei dem der Kolben 3, wenn dieser Bereich in Eingriff mit der Abwälzrolle 9 steht, in Verdrängerrichtung (in Fig. 1 nach oben) bewegt wird und der Kolbenweg im Diagramm gemäß Fig. 2 eine positive Steigung aufweist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der positive Bereich der Kurve 14 des Nockens 10 in einen Arbeitsbereich und in einen Vorkompressionsbereich unterteilt. Der Vorkompressionsbereich schließt sich in der Drehrichtung A (Fig. 3) des Nockens 10 hinter den Saughubbereich an, während sich hinter denA pin 8, 8 'is still in the area of the free end each piston rod 4,4 'a rolling roller 9,9' freely rotatably mounted, which in the manner shown in Fig. 1 each with cams 10,10 ' cooperates. The cams 10,10 'are rotatably connected to a drive shaft 11 at a corresponding distance from one another, which by means of Bearing 12, 13 is rotatably mounted in the housing 1. The cams 10.10 ' are attached to the drive shaft lib offset by 180 °. The circumference 14,14 'of the cams 10,10' serves as a cam curve; Which which can be seen from Fig. 3 training. Here is a suction stroke range, the so-called negative area is provided in which the piston 3 moves when this suction stroke area is in engagement with the generating roller 9 comes, moved in the suction direction (in Fig. 1 downwards) and the piston path in the diagram according to Fig. 2 has a negative slope. The remaining area of the cam curve 14 represents the so-called positive or displacement area, in which the piston 3, when this Area is in engagement with the rolling roller 9, is moved in the displacement direction (in Fig. 1 upwards) and the piston travel in the diagram according to FIG. 2 has a positive slope. As can be seen from Fig. 3, the positive area of the curve 14 of the cam 10 is divided into a working area and a pre-compression area. Of the The pre-compression area closes in the direction of rotation A (Fig. 3) of the cam 10 behind the suction stroke area, while behind the
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Vorkompressionsbereich der Arbeitsbereich anschließt. Der Vorkompressionsbereich erstreckt sich über einen Winkel d von etwa 60 -70 der gesamten Nockenkurve 14 und ist derart ausgestaltet, daß sich der Kolben 3 gerade dann in seiner Arbeitsdruckstellung befindet, wenn die Abwälzrolle 9 mit dem Nocken 10 und der Übergangsstelle zwischen Vorkompressionsbereich und Arbeitsbereich in Eingriff kommt.Pre-compression area adjoins the work area. The pre-compression area extends over an angle d of approximately 60-70 of the entire cam curve 14 and is designed in such a way that the piston 3 is in its working pressure position when the rolling roller 9 with the cam 10 and the transition point between the pre-compression area and the working area in Intervention is coming.
Das oben zur Ausbildung der Nockenkurve 14 des Nockens 10 Gesagte gilt selbstverständlich - wegen der identischen Ausbildung von Nocken und Nocken 10' - in entsprechendem Sinn auch für den Nocken 10'.What was said above about the formation of the cam curve 14 of the cam 10 naturally applies - because of the identical formation of cams and cams 10 '- in a corresponding sense also for the cam 10'.
Da Arbeitsdruck und Kompressibilität bei verschiedenen Fördermedien unterschiedlich groß sind, ist auch in Anpassung hierzu derjenige Weg, den die Kolben 3, 3' während des Vorkompressionshubes zurücklegen, in seiner Länge veränderbar. Dies erfolgt mittels einer jedem Kolben 3, 3' zugeordneten Hubverstelleinrichtung 15 bzw. 15', die beim dargestellten Ausführungsbeispiel manuell verstellbar und als am Gehäuse 1 befestigte Stellschraube ausgebildet ist. Diese Verstellschraube 15, 15' ragt ins Innere des Gehäuses 1 sowie in axialer Richtung in den Weg jedes Kolbens 3, 3' bzw. jeder Kolbenstange 4,4' und wirkt mit dem Umfangsflansch 6, 6' der Kolbenstangen 4,4' in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zusammen. Durch Hereindrehen oder Herausdrehen der Stellschrauben 15,15' läßt sich erreichen, daß der Umfangsflansch 6, 6' früher oder später in Anschlag mit dem freien Ende der Stellschraube 15,15'kommt, wodurch der Saughub der Kolben 3, 3' begrenzt bzw. beendet wird und die Abwälzrolle 9, 9' über einen entsprechend langen Zeitraum außer Eingriff mit der Nockenkurve 14,14' kommt. Bei Inbetriebnahme der Pumpe ergibt sich der über dem Kurbelwinkel aufgezeichnete Weg der Kolben 3, 3' in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise, wobei leicht deutlich wird, daß sich mittels der beschriebenen Zweifachpumpe ein vollkommen pulsationsfreier Mengenstrom erzeugenBecause working pressure and compressibility are different for different pumping media are of different sizes, the path that the pistons 3, 3 'cover during the pre-compression stroke is also adapted to this, changeable in length. This takes place by means of a stroke adjustment device 15 or 15 'assigned to each piston 3, 3', which is shown in FIG Embodiment is manually adjustable and designed as a set screw attached to the housing 1. This adjusting screw 15, 15 'protrudes into Inside the housing 1 and in the axial direction in the path of each piston 3, 3 'or each piston rod 4,4' and acts with the peripheral flange 6, 6 'of the piston rods 4,4' in the manner shown in FIG. 1 together. By screwing in or unscrewing the adjusting screws 15.15 'can be achieved that the peripheral flange 6, 6' sooner or later comes into contact with the free end of the adjusting screw 15, 15 ', whereby the suction stroke of the pistons 3, 3' is limited or is ended and the rolling roller 9, 9 'disengages from the cam curve 14, 14' over a correspondingly long period of time. at When the pump is put into operation, the path of the pistons 3, 3 ′ recorded over the crank angle results in that which can be seen from FIG Manner, whereby it is easily clear that a completely pulsation-free mass flow is generated by means of the double pump described
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läßt. Hierbei ist der Arbeitsbereich der Nockenkurven 14, 14' der Nocken 10, 10' derart ausgestaltet, daß die Summe der Geschwindigkeiten der Kolben 3, 3' in Verdrängerrichtung konstant ist. Demgegenüber ist das Geschwindigkeitsgesetz des jeweiligen Vorkompressiohsbereichs jedes Nockens 10, 10' beliebig ausgeführt.leaves. Here, the working range of the cam curves 14, 14 'is the Cam 10, 10 'designed such that the sum of the speeds of the pistons 3, 3' is constant in the displacement direction. In contrast, the law of speed of the respective pre-compression range of each cam 10, 10 'is arbitrary.
Aufgrund des Umstandes, daß bei jedem Nocken 10, 10' ein Vorkompressionsbereich vorgesehen ist, ist in jedem Fall gewährleistet, daß sich die Kolben 3, 3' sofort dann in ihrer Arbeitsdruckstellung befinden, wenn die Abwälzrollen Θ, 9* an der entsprechenden Übergangsstelle zwischen Vorkompressionsbereich und Arbeitsbereich mit dem entsprechenden Nocken 10, 10' in Eingriff kommen. Die Hubverstelleinrichtungen 15, 15' ermöglichen eine Anpassung an unterschiedliche Arbeitsdrücke und Kompressibilitäten verschiedener Fördermedien. Insgesamt wird dadurch in jedem Fall ein vollkommen pulsationsfreier Mengenstrom gewährleistet, wobei außerdem der von der beschriebenen Pumpe erzeugte Meng en stromdruck unabhängig ist.Due to the fact that a precompression area is provided for each cam 10, 10 ', it is guaranteed in any case that the pistons 3, 3 'are immediately in their working pressure position when the rolling rollers Θ, 9 * at the corresponding transition point come into engagement with the corresponding cam 10, 10 'between the pre-compression area and the working area. The stroke adjustment devices 15, 15 'allow adaptation to different ones Working pressures and compressibilities of different media. Overall, this results in a completely pulsation-free one in any case Guaranteed flow rate, the flow pressure generated by the described pump is also independent.
Im folgenden sei anhand von Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel zur Berechnung des Kurvenverlaufs der Nocken 10, 10' angegeben. Hierbei gelten für die einzelnen Sektoren I - V der Nocken 10, 10' die folgenden unterschiedlichen Ge setzmäßigkeiten:In the following, an exemplary embodiment for calculating the curve profile of the cams 10, 10 'is given with reference to FIG. Here The following apply to the individual sectors I - V of the cams 10, 10 ' different laws:
το; τ ο ;
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Sektor ΙΠSector ΙΠ
Sektor IVSector IV
Φ= ( π+Φ „ + Φι) — (π + ΦΛ + 2φΦ = ( π + Φ "+ Φι) - ( π + Φ Λ + 2φ
Sektor VSector V
φ.(-φ2) JL. Q ζ ^ = ^ - a φ 2 φ. (- φ 2 ) JL. Q ζ ^ = ^ - a φ 2
a = 5,99305 mm; φ = 0,15934; r = 24,5 mma = 5.99305 mm; φ = 0.15934; r = 24.5 mm
b = 1,90987 mm; φ - = 0,91340; r- = 30,5 mmb = 1.90987 mm; φ - = 0.91340; r- = 30.5 mm
φ 9 = 0,57769; r0 = 20,5 mmφ 9 = 0.57769; r 0 = 20.5 mm
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Claims (6)
Nockenkurve (14,14') überstreicht.2. Pump according to claim 1, characterized in that the pre-compression area forms an angle λ
Cam curve (14.14 ') sweeps over.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| DE19742446805 DE2446805A1 (en) | 1974-10-01 | 1974-10-01 | PULSATION-FREE DOSING PUMP |
| GB38828/75A GB1480002A (en) | 1974-10-01 | 1975-09-22 | Pumps |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| DE (1) | DE2446805A1 (en) |
| GB (1) | GB1480002A (en) |
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