CH624735A5

CH624735A5 - Dosing pump arrangement

Info

Publication number: CH624735A5
Application number: CH1381777A
Authority: CH
Inventors: Richard Spies; Johann Kern; Josef Selbertinger
Original assignee: Lang Apparatebau Gmbh
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1981-08-14
Also published as: AT395898B; DE2651614A1; DE2651614C2; ATA806177A; NL7711593A; BE860706A; NL183417C; IT1087489B; NL183417B; FR2370877A1; FR2370877B1; LU78489A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpenanordnung mit einem als Tauchkolben ausgebildeten Dosierkolben, welcher unterhalb des Niveaus der Dosierflüssigkeit liegt.

Solche für sehr kleine Dosiermengen vorgesehenen Dosierpumpen können in der Regel wegen ihres entsprechend kleinen Hubvolumens nicht selbstansaugend ausgebildet sein. Daher muss die Dosierflüssigkeit bzw. das Dosierchemikal stets ein höheres Niveau einnehmen als die eigentliche Dosierpumpe. Um ferner eine Selbstentlüftung der letzteren zu erzielen, bildet man diese in der Regel als Tauchkolbenpumpe aus. Der Dosierkolben verlässt also bei jedem Dosierhub seinen Zylinderraum sowie sein Dichtelement, so dass Luft aus dem Zylinderraum entweichen kann. Dies ist vor allen Dingen dann wichtig, wenn Chemikalien dosiert werden sollen, die zum Ausgasen neigen, z. B. Natriumhypochlorid, d. h. eine Dosierpumpe für kìeine Menge, die nicht als Tauchkolbenpumpe ausgeführt ist und eine bestimmte Saughöhe bzw. Saugwiderstand überwinden muss, würde durch das Ausgasen des Che-mikals im Kolbenraum ihren Betrieb bei Gegendruck einstellen und müsste entlüftet werden. Weiterhin sollen die beschriebenen Dosierpumpen normalerweise trockenlaufsicher sein. Schliesslich soll eine Selbstspülung vorgesehen sein, um bei Mangel an Dosierflüssigkeit ständig Wasser zu spülen. Eine Selbstspülung ist vor allem wichtig, wenn zum Auskristallisieren neigende Chemikalien dosiert werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer Dosierpumpe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die vorgenannten Bedingungen nach der Höhe des Niveaus der der Pumpe zuzuführenden Dosierflüssigkeit, der Ausbildung als Tauchkolbenpumpe und der Trok-kenlaufsicherheit sowie der Selbstspülung derart kombiniert sind, dass sich eine bei geringem Aufwand arbeitende, selbstansaugende, selbstentlüftende, trockenlaufsichere und selbstspülende Dosierpumpeneinheit für kleine Dosiermengen ergibt. Die Lösung besteht darin, dass mit dem Dosierkolben die Kolbenstange einer die Dosierflüssigkeit in eine Schwim-merkammer fördernde und ein grösseres Hubvolumen als der Dosierkolben aufweisende Vorförderpumpe, starr gekoppelt ist.

Im Prinzip kann bei der erfindungsgemässen Dosierpumpenanordnung zwischen einem Vorratsbehälter für die Dosierflüssigkeit bzw. für das Dosierchemikal und dem Hubraum der Vorförderpumpe eine Saugleitung mit einer durch den Saughub der letzteren geöffneten Saugventil vorgesehen sein. Gleichzeitig kann zwischen dem Hubraum der Vorförderpumpe und der Schwimmerkammer eine Steigleitung mit einem durch den Druckhub der Vorförderpumpe geöffneten Druckventil liegen. Schliesslich kann zwischen der Schwimmerkammer und einer beim Saughub zum Zylinderraum der Dosierpumpe hin offenen Zwischenkammer eine Falleitung gesetzt sein.

Durch die Erfindung wird zunächst erreicht, dass die Dosierflüssigkeit in der Schwimmerkammer stets ein höheres Niveau einnimmt als die eigentliche als Tauchkolbenpumpe ausgebildete Dosierpumpe. Weil die Vorförderpumpe erfin-dungsgemäss ein grösseres Hubvolumen als die Dosierpumpe hat, ist ein Flüssigkeitszulauf zu der dem Zylinderraum der Dosierpumpe vorgelagerten Zwischenkammer in jedem Falle gesichert.

Für eine sichere Zufuhr von Flüssigkeit ist es im letztgenannten Sinne günstig, wenn die Schwimmerkammer einen Überlauf für zuviel in sie geförderte Dosierflüssigkeit und ferner, wenn die Schwimmerkammer ein bei Absenken des Schwimmers von diesem geöffnetes Zufuhrventil für Frischwasser als Trockenlaufschutz der Dosierpumpe aufweist.

Dabei soll das niedrigste Schwimmerniveau höher liegen als die dem Zylinderraum der Dosierpumpe vorgelagerte Zwischenkammer und der Hubraum der Vorförderpumpe. Die

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eigentliche Dosierpumpe entnimmt sich also bei jedem Hub ihre eingestellte Dosiermenge, die dann in die Dosierstelle wegdosiert wird. Die zuviel geförderte Dosier- bzw. Chemikalienmenge verlässt dagegen die Schwimmerkammer, beispielsweise über einen Überlauf der mit dem Vorratsbehälter für die Dosierflüssigkeit verbunden ist. Andererseits senkt sich bei Mangel an Dosierflüssigkeit das Niveau in der Schwimmerkammer, bis der Schwimmer ein Ventil öffnet, aus dem Frischwasser in die Kammer einläuft. Ein Trockenlaufen der Dosierpumpe ist damit ausgeschlossen.

Im Hinblick auf die erstrebte Trockenlaufsicherheit sowie die Selbstspülung ist es ferner sehr günstig, wenn zwischen der dem Zylinderraum der Dosierpumpe vorgelagerten Zwischenkammer und dem Hubraum der Vorförderpumpe eine für einen Teil des Saughubs (insbesondere am Ende des letzteren) geöffnete, zur Entlüftung der Zwischenkammer und als Trok-kenlaufschutz der Vorförderpumpe dienende Querverbindung vorgesehen ist. Die Querverbindung zwischen den beiden Pumpen bewirkt nämlich, dass eine Zirkulation entsteht, so dass auch die Vorförderpumpe - gegebenenfalls mit Frischwasser - gespült wird. Ausserdem kann bei jedem öffnen der Querverbindung eventuell vorhandene Luft aus der dem Zylinderraum der Dosierpumpe vorgelagerten Zwischenkammer abgesaugt werden. Dieses Ansaugen wird dadurch ermöglicht, dass der Hubraum der Vorförderpumpe sowohl in seiner Saugleitung als auch in seiner Druck- oder Steigleitung Ventile aufweist. Die Saugkraft kann vergrössert werden, wenn das Saugventil zwischen dem Vorratsbehälter der Dosierflüssigkeit und dem Hubraum der Vorförderpumpe derart federbelastet ist, dass sich beim Saughub in dem Hubraum ein entsprechend niedriger Druck einstellt, der also deutlich kleiner ist als der Druck in der Schwimmerkammer bzw. in der vorgenannten Zwischenkammer.

Die erwähnte Querverbindung zwischen der dem Zylinderraum der Dosierpumpe vorgelagerten Zwischenkammer und dem Hubraum der Vorförderpumpe soll - wie gesagt - nur für einen Teil des Saughubs geöffnet sein. Eine in diesem Sinne günstige Ausbildung der Querverbindung besteht darin, dass als solche mindestens ein an einer Stelle unterbrochener Kanal in einer den Dosierkolben dicht umschliessenden Führungsbüchse vorgesehen ist, wenn gleichzeitig der Dosierkolben eine mit der unterbrochenen Stelle des Kanals auf einen Teil des Saughubs zur Deckung kommende Ausnehmung aufweist. Bei Bewegung der Kolbenstange bzw. des Dosierkolbens wird dann immer die Querverbindung auf einem Teil des Gesamthubes geöffnet, so dass eine Verbindung zwischen der Zwischenkammer der eigentlichen Dosierpumpe und dem Hubraum der Vorförderpumpe entsteht und damit Trockenlaufsicherheit sowohl der eigentlichen Dosierpumpe als auch der Vorförderpumpe sowie Selbstentlüftung der ersteren gewährleistet ist.

Bei der erfindungsgemässen Dosierpumpenanordnung führt die Kolbenstange und damit der Dosierkolben in der Regel einen immer gleichbleibenden Hub aus. Gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Zylinder der Dosierpumpe daher in Bewegungsrichtung des Dosierkolbens derart einstellbar verschiebbar ausgebildet, dass bei dem gleichbleibenden Hub die Dosiermenge durch Einstellen der Eintauchtiefe des Dosierkolbens in den Zylinder vorwählbar ist. Es hat sich ferner als günstig erwiesen, wenn an dem der Dosierstelle zugewandten Ausgang des Zylinders der Dosierpumpe ebenfalls ein federbelastetes Druckventil vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, dass beim Saughub bereits in Richtung auf die Dosierstelle ausgestossene Dosierflüssigkeit weder durch den zurückfahrenden Dosierkolben noch über die beim Saughub zeitweise zum Hubraum der Vorförderpumpe geöffnete Querverbindung zurückgesaugt werden kann.

Anhand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels werden weitere Einzelheiten der Erfindung und die Funktionsweise der Dosierpumpenanordnung erläutert.

In der beigefügten Zeichnung sind die Vorförderpumpe allgemein mit 1, die Schwimmerkammer allgemein mit 2 und die Dosierpumpe allgemein mit 3 bezeichnet. Mit dem Dosierkolben 4 ist die Kolbenstange 5 der die Dosierflüssigkeit in die Schwimmerkammer 2 fördernden und ein grösseres Hubvolumen als der Dosierkolben aufweisenden Vorförderpumpe 1 starr gekoppelt. Die durch einen nicht gezeichneten Antrieb axial hin- und herbewegbare Kolbenstange 5 der Vorförderpumpe 1 ist mit einer Membran 6 verbunden und saugt bei Betrieb aus einem Vorratsbehälter 7 Dosierflüssigkeit, zum Beispiel Dosierchemikalien, über die Saugleitung 8 und das Saugventil 9 in den Hubraum 10. Das Saugventil 9 ist durch eine Saugventilfeder 11 vorgespannt. Bei dem, dem Saughub folgenden Druckhub drückt die Membran 6 die angesaugte Flüssigkeit über das Druckventil 12 in Pfeilrichtung durch eine Steigleitung 13 in die Schwimmerkammer 2.

In der Schwimmerkammer 2 steigt die Dosierflüssigkeit bis auf das Niveau I. Zuviel geförderte Flüssigkeit läuft wieder über den Überlauf 14 und die Verbindungsleitung 15 zurück in den Vorratsbehälter 7. Während dieses Vorgangs erhält der Schwimmer 16 Auftrieb und verschliesst über den Steuerhebel 17 das Ventil 18 und somit die Verbindung zu einem nicht gezeichneten Frischwasserzulauf 19. Sinkt dagegen das Niveau in der Schwimmerkammer 2 infolge Mangels an Dosierflüssigkeit auf das untere Niveau II, so hat der Schwimmer 16 keinen Auftrieb mehr und das Ventil 18 wird selbsttätig oder durch den Steuerhebel 17 geöffnet. Es kann dann Wasser aus dem Frischwasserzulauf 19 einfliessen. Dadurch wird der gewünschte Trockenlaufschutz sowie die Selbstspülung bewirkt, denn das zugeführte Frischwasser wird ebenfalls ständig dosiert und zirkuliert bei der Kolbenbewegung durch die eigentliche Dosierpumpe und deren Vorförderpumpe.

Gleichzeitig wird in Pfeilrichtung 20 die dem Zylinderraum 21 vorgelagerte Zwischenkammer 22 und der Zylinderraum 21 selbst über die Falleitung 23 mit Dosierflüssigkeit (gegebenenfalls Spülwasser) gefüllt. Beim Dosierhub wird der Dosierkolben 4 in den durch den Pumpen-O-Ring 24 abgedichteten Zylinder 25 der Dosierpumpe 3 eingeführt. Dadurch wird die im Zylinder 25 befindliche Menge an Dosiermittel über ein federbelastetes Druckventil 26 in die nicht gezeichnete Dosierstelle 27 eingebracht. Der Zylinder 25 ist in einer Führungshülse 28 in der Bewegungsrichtung des Dosierkolbens 4 - also in Pfeilrichtung 29 - einstellbar längsverschiebbar. Dadurch kann bei gleichbleibendem Hub des Dosierkolbens 4 die Dosiermenge eingestellt werden, weil durch die Längsstellung des Zylinders 25 die Eintauchtiefe des Dosierkolbens 4 und damit das Hubvolumen vorgegeben ist.

Im Ausführungsbeispiel sind als Querverbindung zwischen der dem Zylinderraum 21 vorgelagerten Zwischenkammer 22 der eigentlichen Dosierpumpe einerseits und dem Hubraum 10 der Vorförderpumpe 1 andererseits Verbindungskanäle 30 vorgesehen, die in die Innenseite einer den Dosierkolben 4 dicht umschliessenden Führungshülse 31 gesetzt und durch einen O-Ring 32 unterbrochen sind. Die Querverbindung wird in einer Phase des Saughubs der Vorförderpumpe 1, vorzugsweise am Ende von derem Saughub, durch eine den O-Ring 32 überbrückende Ausnehmung 33 des Dosierkolbens 4 gebildet. Insbesondere, wenn mehrere Verbindungskanäle 30 am inneren Umfang der Führungshülse 31 vorgesehen sind, ist es zweckmässig, die Ausnehmung 33 als Taille des Dosierkolbens 4 auszubilden. In der gezeichneten Stellung derKolb en Stange 5 und damit des Dosierkolbens 4 (am Énde dès Saughubs der Vorförderpümpe 1) ist die Querverbindung über die Verbindungskanäle 30 und die Ausnehmung 33 zwischen der dem Zylinderraum 21 der Dosierpumpe 3 vorgelagerten Zwischenkammer 22 und dem Hubraum 10 der Vorförderpumpe 1

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geöffnet. Im letzten Teil des Saughubs der Membran 6 wird somit Flüssigkeit aus der Zwischenkammer 22 und eventuell in der Zwischenkammer 22 vorhandene Luft in den Hubraum 10 der Vorförderpumpe 1 abgesaugt, weil in dieser Phase im Hubraum 10 ein geringerer Druck als in der Schwimmerkammer 2 und der Zwischenkammer 22 herrscht. Es entsteht also in der genannten Phase eine Zirkulation durch die aus Kanal

30 und Ausnehmung 33 bestehende Querverbindung. Der Differenzdruck zwischen dem Hubraum 10 der Vorförderpumpe 1 einerseits und der Schwimmerkammer 2 sowie der Zwischenkammer 22 andererseits wird beim Saughub mit Hilfe s der dem Saugventil 9 zugeordneten Saugventilfeder 11 noch vergrössert.

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1 Blatt Zeichnungen

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624 735 PATENTANSPRÜCHE

1. Dosierpumpenanordnung mit einem als Tauchkolben ausgebildeten Dosierkolben, welcher unterhalb des Niveaus der Dosierflüssigkeit liegt, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Dosierkolben (4) die Kolbenstange (5) einer die Dosierflüssigkeit in eine Schwimmerkammer (2) fördernden und ein grösseres Hubvolumen als der Dosierkolben aufweisenden Vorförderpumpe (1) starr gekoppelt ist.

2. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Vorratsbehälter (7) für die Dosierflüssigkeit und dem Hubraum (10) der Vorförderpumpe (1) eine Saugleitung (8) mit einem durch den Saughub geöffneten Saugventil (9) vorgesehen ist, dass zwischen dem Hubraum (10) der Vorförderpumpe (1) und der Schwimmerkammer (2) eine Steigleitung (13) mit einem durch den Druckhub geöffneten Druckventil (12) angeordnet ist und dass zwischen der Schwimmerkammer (2) und einer beim Saughub mit dem Zylinderraum (21) der Dosierpumpe (3) in Verbindung stehenden Zwischenkammer (22) eine Falleitung (23) angeordnet ist.

3. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (9) zwischen dem Vorratsbehälter (7) der Dosierflüssigkeit und dem Hubraum (10) der Vorförderpumpe (1) derart durch eine Saugventilfeder (11) vorbelastet ist, dass sich beim Saughub in dem Hubraum (10) ein niedrigerer Druck einstellt als in der Schwimmerkammer (2) bzw. in der Zwischenkammer (22).

4. Dosierpumpenanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Zylinderraum

(21) der Dosierpumpe (3) vorgelagerten Zwischenkammer

(22) und dem Hubraum (10) der Vorförderpumpe (1) eine für einen Teil des Saughubs - insbesondere am Ende des letzteren - geöffnete, zur Entlüftimg der Zwischenkammer und als Trockenlaufschutz der Vorförderpumpe dienende Querverbindung (30,33) vorgesehen ist.

5. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Querverbindung mindestens ein an einer Stelle unterbrochener Kanal (30) in einer den Dosierkolben (4) dicht umschliessenden Führungshülse (31) vorgesehen ist und dass der Dosierkolben (4) eine mit der unterbrochenen Stelle des Kanals (30) auf einem Teil des Saughubs zur Dek-kung kommenden Ausnehmung (33) aufweist.

6. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterbrechung des Kanals (30) ein in die Wand der Führungshülse (31) gesetzter O-Ring (32) vorgesehen ist, der ausser im Bereich der Ausnehmung (33) den Umfang des Dosierkolbens (4) dicht umschliesst.

7. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmerkammer (2) einen Überlauf (14) für zuviel in sie geförderte Dosierflüssigkeit und ein bei Absenken des Schwimmers (16) von diesem geöffnetes Zufuhrventil (18) für Frischwasser als Trockenlaufschutz der Anordnung aufweist, wobei das niedrigste Schwimmerniveau (II) höher liegt als die dem Zylinderraum (21) der Dosierpumpe (3) vorgelagerte Zwischenkammer (22) und der Hubraum (10) der Vorförderpumpe (1).

8. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (25) der Dosierpumpe (3) in Bewegungsrichtung des Dosierkolbens (4) einstellbar verschiebbar ist, derart, dass bei gleichbleibendem Hub des Dosierkolbens (4) die Dosiermenge durch Einstellung der Eintauchtiefe des letzteren in den Zylinder (25) vorwählbar ist.

9. Dosierpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am der Dosierstelle (27) zugewandten Ausgang des Zylinders (25) der Dosierpumpe (3) ein federvorbelastetes Druckventil (26) angeordnet ist.