DE3105649C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben, der über eine Kolbenstange mit mindestens einem hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Arbeitszylinder gekoppelt ist, wobei der oder die Arbeitszylinder über eine elektronische Steuerung in ihrem Hub und ihrer Hubgeschwindigkeit steuerbar sind und dazu die Kolbengeschwindigkeit und der Kolbenweg als Sollwert vorgegeben und über eine mit dem oder den Arbeitszylindern verbundenen Nachlaufsteuerung mit einer Istwert-Rückführung einstellbar sind, wobei eine mit der Kolbenstange verbundene Koppelstange oder Kolbenstangenverlängerung Teil der Istwert-Rückführung ist.

Bei einer solchen aus der US-PS 39 66 358 bekannten Doesierpumpe werden zur Abdichtung der Druckräume Rollmembranen verwendet. Durch die scharfe Umlenkung unter Druck kann keine lange Lebensdauer der Rollmembranen erreicht werden, so daß häufig Betriebsstörungen auftreten. Durch die Elastizität der Rollmembranen erfolgt schon bei geringen Druckunterschieden eine starke Schwankung der Fördermengen. Weiter nachteilig ist, daß als Istwert-Rückführung die mechanische Istwert-Größe in ein elektrisches Signal umgewandelt und damit die Sollwertvorgabe korrigiert wird. Die Kolbensteuerung erfolgt über ein Servoventil, also ebenfalls über eine elektronische Steuerung, die gegenüber einer rein mechanischen Steuerung zeitliche Nachlaufverzögerungen aufweist.

Ähnliche Nachteile der elektronischen Nachlaufsteuerung weist auch die Konstruktion nach der DE-OS 23 25 902 auf. Dort erfolgt der Abgriff der Istwerte über ein Meßrad durch Reibschluß. Die Übersetzung des Reibrads ändert sich aber mit dem Verschleiß, wobei die Übersetzungsänderung bei jeder Umdrehung neu eingeht.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein konstruktiv einfacher Aufbau bei geringer Störanfälligkeit erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Vorgabe von Kolbengeschwindigkeit und Kolbenweg durch einen mit der elektronischen Steuerung verbundenen Schrittmotor erfolgt, der mit der Nachlaufsteuerung in Verbindung steht und daß ein Teil der Koppelstange oder der Kolbenstangenverlängerung eine Verzahnung trägt, in der ein Ritzel der Istwert- Rückführung kämmt.

Mit relativ geringem konstruktivem 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 kann bei der Kopplung jeder Zylinder für sich in der Auswirkung der Saug- und Stoßbewegung mit voller Leistung gefahren werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Kolbenstangenverlängerungen der beiden Arbeitszylinder jeweils eine Verzahnung tragen, die vorteilhaft über das Ritzel der Istwertrückführung miteinander 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 Stoßbewegung kann optimal ausgesteuert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kolben der beiden Arbeitszylinder fluchtend über eine gemeinsame Kolbenstangenverlängerung 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 gleichdzeitig als Abschlußdeckel 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 Verbindungsleitungen 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 Unteransprüchen 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,

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 Ausführungsbeispielen werden für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Beim in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe sind zwei Pumpen 1, 1′ und zwei Arbeitszylinder 2, 2′ in ihrer axialen Erstreckung fluchtend miteinander über eine Koppelstange 3 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 Ritzel 7 einer Istwertrückführung 8 kämmt. Die Istwertrückführung 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, A′, B′ mit den Druckräumen 16, 16′, 17, 17′ der beiden Arbeitszylinder 2, 2′ über ein nicht näher dargestelltes Regelventil verbunden. Bei einer entsprechenden 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 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 A′ 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 Beschleunigungskurve 24 in einen Konstantgeschwindigkeitsteil 25 über und es erfolgt im Hubendbereich eine Verzögerung beispielsweise 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 Leistungsvermögen 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′ punktsymmetrisch 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.

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

Claims (11)

1. Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben (4, 4′), der über eine Kolbenstange (5, 5′) mit mindestens einem hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Arbeitszylinder (2, 2′) gekoppelt ist, wobei der oder die Arbeitszylinder (2, 2′) über eine elektronische Steuerung (10) in ihrem Hub und ihrer Hubgeschwindigkeit steuerbar sind und dazu die Kolbengeschwindigkeit und der Kolbenweg als Sollwert vorgegeben und über eine mit dem oder den Arbeitszylindern verbundene Nachlauf­ steuerung (9) mit einer Istwert-Rückführung (8) einstellbar sind, wobei eine mit der Kolbenstange (5, 5′) verbundene, Koppelstange (3, 3′) oder Kolbenstangenverlängerung Teil der Istwert-Rückführung (8) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe von Kolbengeschwindigkeit und Kolbenweg durch einen mit der elektronischen Steuerung (10) verbundenen Schrittmotor (11) erfolgt, der mit der Nachlaufsteuerung (9) in Verbindung steht, und daß ein Teil der Koppelstange (3, 3′) unter der Kolbenstangenverlängerung eine Verzahnung (6, 6′) trägt, in der ein Ritzel (7) der Istwert-Rückführung (8) kämmt.

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

3. Dosierpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zwei Pumpen (1, 1′) und Arbeitszylinder (2, 2′) vorgesehen sind und daß die Kolbenstangenverlängerungen oder Koppelstangen (3, 3′) der beiden Arbeitszylinder (2, 2′) jeweils eine Verzahnung (6, 6′) tragen und daß beide Verzahnungen (6, 6′) der Kolbenstangenverlängerungen oder Koppelstangen (3, 3′) über das Ritzel (7) der Istwertrückführung (8) miteinander gekoppelt sind (Fig. 5).

4. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen (1, 1′) und Arbeitszylinder (2, 2′) punktsymmetrisch zum Ritzel (7) der Istwertrückführung (8) angeordnet sind.

5. Dosierpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenverlängerungen oder Koppelstangen (3, 3′) im Gehäuse (20) der Istwertrückführung (8) verschiebbar geführt sind.

6. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (18, 18′) der beiden Arbeitszylinder (2, 2′) fluchtend über eine gemeinsame Kolbenstangenverlängerung (Koppelstange 3) miteinander verbunden sind, die in einem Gehäuse (20) der Istwertrückführung (8) verschiebbar geführt ist.

7. Dosierpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) zugleich als Abschlußdeckel der Arbeitszylinder (2, 2′) dient mit entsprechenden Kanälen (A, A′, B, B′) für die Druckölzu- und -abfuhr.

8. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (6, 6′) der Kolbenstangenverlängerung oder Koppelstange (3, 3′) über ein Anpreßstück spielfrei im zugeordneten Ritzel (7) kämmt.

9. Dosierpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpreßstück eine Exzenternachstellung (21, 21′) dient.

10. Dosierpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (23, 23′) des Arbeitszylinders (2, 2′) im Gehäuse (20) der Istwertrückführung (8) dicht eingeschraubt ist.

11. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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 Druckräume (16, 17, 16′, 17′) des Arbeitszylinders (2, 2′) abgedichtet ist.