DE3105649A1

DE3105649A1 - Dosierpumpe

Info

Publication number: DE3105649A1
Application number: DE19813105649
Authority: DE
Inventors: Eckehart 7251 Weissach Schulze
Original assignee: Hartmann and Lammle GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo H and L Hydraulic GmbH and Co KG
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2500081B1; IT1152104B; JPS57153983A; IT8219300A0; CH656674A5; DE3105649C2; FR2500081A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Han&Langosch*: Or:-lngi!Hef6z Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg te Tel*efeh«(Ö7.11) 29-05 2#.

3JJD5649

Änmelderin;

Hartmann. & Lämmle GmbH + Co.KG

Schuckertstr. 15

Rute3heim

Dosierpumpe

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben, ' dessen Hubfrequenz und/oder dessen wirksamer Kolbenhub einstellbar und der Pumpenkolben hierzu über oinen drehzahl- und/oder hubregelbaren Antrieb boweqbai ist.

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Bekannt sind Dosierpumpenantriebe mit mechanisch iibor Kurvon gesteuertem Pumpenkolbenbewegungen, die je nach Dos.iervolumen in der Kurbelantriebstechnik verstellt werden müssen, d.h. der Kurbelradius oder die Schubstange getrieben vom Kurbelradius wird in ihrer Länge verändert. Hierdurch wird der Dosierhub des Pumpenkolbens i η seinen Wegen entsprechend der gewünschten Volumenforderung geändert. Da mit diesen Verstellungen in den Leistungsbereich der Stößelübertragung eingegriffen werden muß, müssen hier hochsteife Stellglieder zwischengeschdtet werden, die bei Hubveriinderungen die Verstellung der volu-' metrischen Hubveränderung vornehmen müssen.

Weiterhin sind hydraulisch gesteuerte Dosierpumperiantriebe bekannt. Hier wird durch eine Schwarz-Weiß-Steuerung ein Arbeitszylinder zum Antrieb des Pumpenkolbens zwischen zwei von außen verstellbaren Festanschlägen hin- und herbewegt. Durch Endlagendämpfungen werden die Brems- sowie Beschleunigungskurven gefahren. Eine Kurvenänderung für die Beschleunigung und Bremsung ist nach der Fertigung eines solchen Antriebes nicht mehr möglich, da diese Endlagendämpfung nur durch fertigungstechnische Anbringungsmöglichkeiten erreicht wird. Im übrigen müssen auch hier die Anschläge gegen

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den Arbeitsdruck,den der Arbeitszylinder erzeugt, verstellt werden. Sollten hier Fernverstellungen, gesteuert aus prozeßgesteuerten Anlagen, angebracht werden, so sind auch hier größere Leistungen notwendig.

Beide erwähnten Systeme haben den Nachteil, daß Änderungen an den Beschleunigungs- und Verzögerungskurven nur durch großen mechanischen Aufwand vorgenommen werden .können. Da solche Pumpenatriebe jedoch häufig die unterschiedlichsten Medien über Dosierpumpen fördern müssen, sind ideale Saug- oder Ausstoßkurven nicht vorbestimmbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand an unterschiedliche Fördermedien und Förderbedingungen anpaßbar ist, insbesondere ohne aufwendige mechanische Vorkehrungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als Antrieb für den bzw. die Kolben mindestens ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter Arbeitszylinder vorgesehen ist, daß dieser bzw. diono

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Arbeitszylinder über eine elektronische Steuerung in ihrem Hub und ihrer Hubgeschwindigkeit, steuerbar sind und daß dazu die Kolbengeschwindigkeit und der Kolbenweg über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor vorgegeben und über eine Nachlaufsteuerung mit einer Istwertrückführung einstellbar 'ist.

Dadurch können insbesondere bei prozeßgesteuerten Anlagen z.B. in der chemischen Verarbeitungsindustrie die Dosierung in weiten Grenzen dem erforderlichen Prozoßzyl'lus automatisch angepaßt werden, wohei selbst ein Wechsel der zu fördernden Stoffe ohne mechanische Änderungen an der Dosierpumpe einfach möglich ist.

Konstruktiv besonders einfach kann die Kolbenstange des Arbeitszylinders mit dem Pumpenkolben in bekannter Weise gekoppelt sein und es kann weiter die Koppelstange oder eine Kolbenstangenverlängerung Teil der Istwertrückführung sein. Insbesondere kann ein Teil der Kolbenstange bzw. der Kolbenstangenverlangerungeine Verzahnung tragen, in der ein Ritzel der Istwert-, rückführung kämmt. Dabei wird die Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders in Abhängigkeit von der Abweichung der Iststellung der Kurbelstange bzw. der Kolbenstangen-Verlängerung von der vorgegebenen Sollstellung über

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ein hydraulisches Regelventil gesteuert.

Mit relativ geringem konstruktiven Aufwand kann eine Verdoppelung der maximalen Fördermenge dadurch erreicht werden, daß symmetrisch zwei Pumpen und Arbeitszylinder vorgesehen sind, die über nur eine Nachlaufsteuerung steuerbar sind. Dabei sind beide Arbeitszylinder im synchron-mechanischen Regelkreislauf festgeschaltet, wobei gleichzeitig jede der beiden Dosierpumpen ihre volle Leistung erbringen können und es kannbei der Kopplung jeder Zylinder für sich in der Ausvrirkung der Saug- und Stoßbewegung mit voller Leistung gefahren werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeinplel können die Kolbenstangenverlängerungen der beiden Arbeitszylinder jeweils eine Verzahnung tragen, die vorteilhaft über

das Ritzel der Istwertrückführungniteinandor gekoppelt #% sind. Dabei können die beiden Pumpen und Arbeitszylinder punktsymmetrisch zum Ritzel der Istwertrückführung· angeordnet sein, so daß die beiden Pumpen immer gleichsinnig laufen und die Saug- und Stoßbeweg.ung kann optimal ausgesteuert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kolben der beiden Arbeitszylinder fluchtend über eine gemeinsame

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KoIbonstangenverlängerung miteinander verbunden. Bei dieser Tandemlösung wird immer abwechselnd eine Pumpe in Saug- und die andere im Förderbetrieb gefahren. Durch die Überlagerung von Saug- und Förderbetrieb ist hier allerdings eine optimale Aussteuerung an den Leistungsgrenzen beschränkt.

Einen materialmäßig reduzierten Konstruktionsaufwand kann man dadurch erreichen, daß das Gehäuse für die Istwertrückführung gleichzeitig als Abschlußdeckel

K) des Arbeitszylinders dient, in dem die entsprechenden Kanäle für die Druckmittelzuführung und Abführung vom und zum Steuerventil direkt angeordnet sind, so daß mindestens ein Teil der erforderlichen Verbindungs-■ Mtungen und Schraubverbindungen eingespart werden kann. Eine weitere Vereinfachung kann noch dadurch erreicht werden, daß das Mantelrohr des Arbeitszylinders im Gehäuse der Istwertführung direkt dicht eingeschraubt ist.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den ünteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung

einer Dosierpumpe mit zwei

.Pumpen und Arbeitszylindern

in Tandemanordnung,

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch die beiden in Tandem angeordneten Arbeitszylinder,

Fig. 3 ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm, der in den Fig. 1 und 2

dargestellten Ausführungsform einer Dosierpumpe,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform mit zwei Pumpen und Arbeitszylindern und

Fig. '5 einen Längsschnitt durch die beiden punktsymmetrisch angeordneten Arbeitszylinder der in Fig. 4 schematisch dargestellten Dosierpumpenausführung.

Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielon werden für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugp.-zELchen verwendet. Beim in Fig. 1 schema ti r.ch darcjosle I 1 t on Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe sind zwei Pumpen 1,1' und zwei Arbeitszylinder 2,2' in ihrer axialen

Erstreckung fluchtend miteinander über eine Koppelstange gekoppelt. Weiter sind die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1' direkt mit den Kolbenstangen 5,5' der zugeordneten Arbeitszylinder 2 bzw. 2' verbunden. Die Koppelstange 3 ist mit.einer Verzahnung 6 versehen, die in einem

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R.it./.ol 7 einer Istwertrückführung 8 kämmt. Die Istwert rückführung 8 ist Bestandteil einer Nachlaufsteuerung 9. Der Sollwert der Nachlaufsteuerung 9 wird von einer elektronischen Steuerung 10 über einen Schrittmotor 11 vorgegeben entsprechend den Dosierbedürfnissen. Der von der elektronischen Steuerung 10 angesteuerte Schrittmotor 11 ist über einen Zahnriemen 12 mit einer Sollwerteingabe 13 der Nachlaufsteuerung 9 gekoppelt.

Die Nachlaufsteuerung 9 ist mit einer Druckölversorgung 14, einem ölrücklauf 15 und Verbindungsleitungen A und B, A¹, B' mit den Druckräumen 16,16' , 17,17' der beiden Arbeitszylinder 2,2' über ein nicht näher dargestelltes Regelventil verbunden. Bei einer entspre-chenden Abweichung des Istwerts vom vorgegebenen Sollwert wird in bekannter Weise über die Nachlaufsteuerung 9 eine Verschiebung der Kolben 18,18' mittels Druckölbeaufschlagung bzw. Druckölrückführung erreicht, wodurch über die Kolbenbewegung die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1' bewegt und Druckmedium in Richtung der Pfeile 19,19' gefördert bzw. angesaugt .wird.

In der Fig. 2 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel . einer Dosierpumpenkonstruktion gemäß Fig. 1 ohne Pumpen dargestellt. Die Koppelstange 3 ist bei dieser

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Konstruktion in einem Gehäuse 20 der Nachlaufsteuerung 9 verschiebbar geführt und über eine Exzenterrolle 21 in einem spielfreien Eingriff mit dem Ritzel 7 gehalten. Die Koppelstange 3 selbst ist bis zum inneren Ende der beiden hohl ausgeführten Kolbenstangen 5,5' geführt und dort fest angelenkt, und sie durchdringt damit die Kolben 18,18' der beiden Arbeitszylinder. 2,2'.

Der Innenraum der Kolbenstangen 5,5' ist jeweils über ein Innenrohr 22,22' von den Arbeitsräumen 16,17,16',17' unter Anordnung entsprechender Dichtungen abgedichtet. Durch diese Hohlausbildung der Kolbenstangen 5,5' kann eine wesentliche Reduzierung der Baulänge erreicht werden.

Zur weiteren Verkürzung der Baulänge und zur Einsparung von Einzelteilen und Schraubverbindungen sind die Mantelrohre 23,23' der Arbeitszylinder 2,2' direkt im Gehäuse 20 dicht eingeschraubt, wobei die Leitungen A¹ und B vom nicht dargestellten Regelventil der. Nachlaufsteuerung 9 direkt in die Druckräume 17' bzw. 16 geführt sind.

In Fig. 3 ist ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm für einen Arbeitszyklus dargestellt. Dabei geht die

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Hoschleunigungskurve 24 in einen Konstantgeschwindigkeitsteil 25 über und es erfolgt im Hubendbereich eine Verzögerung beispielweise gemäß der Verzögerungskurve 26. Im anschließenden Rückhub erfolgt die Bewegung entsprechend der Beschleunigungskurve 24', dem Konstantgeschwindigkeitsteil 25' über die Verzögerungskurve 26* wieder zurück in die Ausgangslage. Durch die elektronische Steuerung kann dieser Kurvenverlauf entsprechend dem maximalen Leistungs-IC) vermögen der Druckölversorgung 14 und der Nachlaufsteuerung 9 variiert werden entsprechend den Bedürfnissen und Anforderungen an eine optimale Dosierung.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind die beiden Arbeitskolben 2,2' mit ihren jeweiligen Koppelstangen 3,3' punktsysmetrisch zum Ritzel 7 der Istwertrückführung 8 der Nachlaufsteuerung 9 angeordnet. Durch diese punktsymmetrische Anordnung ist eine besonders kurze Bauweise möglich mit dem gleichzeitigen Vorteil, daß beide Kolben 4,4' gleichsinnig entweder fördern oder ansaugen, so daß über die elektronische Steuerung 10 eine optimale Anpassung an die.Förderverhältnisse und Förderstoffe möglich ist. Beispielsweise muß die Beschleunigungskurve 24,24" bei zähen Fördermedien flacher verlaufen wie bei dünnflüssigeren.

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Die übrige konstruktive Ausbildung entspricht weitgehend der Konstruktion gemäß Fig. 2. Die aus dom Gehäuse 20 herausragenden Enden der Koppelstangen 3, 3¹ sind durch Stutzen 27 bzw. 27', die am Gehäuse 2O angeschraubt sind, gegen Verschmutzung und Beschädigung geschützt.

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Leerseite

Claims

/ 1.1 Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben (4,4'), dessen Hubfrequenz und/oder dessen wirksamer Kolbenhub einstellbar und der Pumpenkolben (4,4') hierzu über einen drehzahl- und/oder hubregelbaren Antrieb bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für den bzw. die Kolben (4,4') mindestens ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter Arbeitszylinder (2,2') vorgesehen ist, daß dieser bzw. diese Arbeitszylinder (2,2') über eine elektronische Steuerung (10) in ihrem Hub und.ihrer Hubgeschwindig-. keit steuerbar sind und daß dazu die Kolbengeschwiml ig-1^-t und der Kolbenweg über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor (11) vorgegeben und über eine Nachlaufsteuerung (9) mit einer Istwertrückführung (8) einstellbar ist.

_^ 2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5,5*) des Arbeitszylinders (2,2') mit dem Pumpenkolben (4,4') gekoppelt ist und daß diese Koppelstange (3,3') oder eine Kolbnnntnngcnverlängerung Teil der Istwertrückführung (8) ist.

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3. Dosierpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Koppelstange (3,3') bzw. der Kolbenstangenverlängerung eine Verzahnung (6,6*) trägt, die in einem Ritzel (7) der Istwertrückführung (8) kämmt.

4. Dosierpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zwei Pumpen (1,1') und Arbeitszylinder (2,2') vorgesehen sind, die über nur eine Nachlaufsteuerung (9) steuerbar sind.

5. Dosierpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zwei Pumpen (1,1') und Arbeitszylinder (2 , 2') vorgesehen sind und daß die Kolben-' Stangenverlängerungen bzw. Koppelstangen (3,3") der beiden Arbeitszylinder (2,2') jeweils eine Verzahnung (6,6') tragen und daß beide Verzahnungen (6,6') der Kolbenstangen bzw. Koppelstangen (3,3') über das Ritzel (7) der Istwertrückführung (8) miteinander gekoppelt sind (Fig. 5).

6. Dosierpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen (1,1') und Arbeitszylinder (2,2') punktsymmetrisch zum Ritzel (7) der Istwertrückführung (8) angeordnet sind.

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7. Dosierpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenverlängerungen bzw. Koppelstangen (3,3') im Gehäuse (20) der Istwertrückführung (8) verschiebbar geführt sind.

8. Dosierpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18,18') der beiden Arbeitszylinder (2,2') fluchtend über eine gemeinsame Kolbenstangen-

. Verlängerung (Koppelstange 3) miteinander verbunden sind, die in einem Gehäuse (20) der Istwertführung (8) verschiebbar geführt ist.

9. Dosierpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) zugleich als Abschlußdeckel der Arbeitszylinder (2,2·) dient mit entsprechenden Kanälen A, A¹, B, B¹ für die Druckölzuund-abfuhr.

10. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (6,6') der Kolbenstange (5,5') bzw. Koppelstange (3,3') über ein Anpreßstück spielfrei im zugeordneten Ritzel (7) kämmt.

11. Dosierpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpreßstück eine Exzenternachstellung (21,2I¹) dient.

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12. Dosierpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (23,23') des Arbeitszylinders (2,2') im Gehäuse (20) der Istwertrückführung (8) dicht eingeschraubt ist.

13. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5,5') des Arbeitszylinders (2,2') hohl ausgebildet ist und die Koppelstange (3,3') innen am hohlen Ende der Kolbenstange (5,5') angekoppelt und durch den Kolben ,(18 bzw. 18') des Arbeitszylinders (2,2') nach außen geführt ist, wobei der hohle Innenraum der Kolbenstange (5,5') durch ein Innenrohr (22,22') gegen die DruckrRume (16,17,16',1V) des Arbeitszylinders (2,2') abgedichtet ist.

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