DE102008061904A1

DE102008061904A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung des Förderraums einer Dosierpumpe

Info

Publication number: DE102008061904A1
Application number: DE102008061904A
Authority: DE
Inventors: Serge Gerz; Klaus Müller
Original assignee: Alldos Eichler GmbH
Current assignee: Alldos Eichler GmbH
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-17
Also published as: AU2009331947A1; CN102245901B; US20110247490A1; RU2011129341A; CN102245901A; AU2009331947B2; RU2490515C2; WO2010072340A1; US8540799B2; EP2368041A1; EP2368041B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Entgasung eines Förderraums (1) einer Dosierpumpe bereit. In den Förderraum (1) erstreckt sich zumindest eine Saugleitung über ein Saugventil (5) und aus dem Förderraum (1) heraus erstreckt sich eine Druckleitung über ein Druckventil (6), wobei ein Verdrängungskörper (3) mit einem Dosierkopf zur Verdrängung eines Fluids innere Flächen zu einer Begrenzung des Förderraums (1) bereitstellt. Das Verfahren umfasst ein Ausführen einer Impulsgebung, wobei in dem Förderraum (1) durch das gasbildende Fluid entstandene und an den inneren Flächen anhaftende Gasblasen von diesen Flächen abgelöst werden, wobei die in dem Förderraum (1) vorhandenen Gasblasen (4, 4', 8, 8') akkumulieren, eine Bewegung (c) in Richtung des Druckventils (6) ausführen und förderraumseitig des Druckventils (6) eine Sammelgasblase (7) bilden. Durch eine Druckerhöhung entweicht die an dem Druckventil (6) anstehende Sammelgasblase (7) aus dem Förderraum (1) als Austrittsgasblasen (7') in die Druckleitung. Weiter stellt die Erfindung eine Dosierpumpe zum Dosieren bereit, die eine in dem Förderraum vorliegende Vorrichtung zum Ausführen der Impulsgebung für das erfindungsgemäße Verfahren aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung eines Förderraums einer Dosierpumpe und eine Vorrichtung zur Ausführung desselben.
STAND DER TECHNIK
Das Problem der Gasbildung in Förderräumen von Dosierpumpen, besonders beim Dosieren von Flüssigkeiten ist bekannt. Die Gasbildung erfolgt nicht nur während der Dosiervorgänge sondern auch während der Dosierpausen der Pumpe. Bei ausgasenden Substanzen wie etwa Wasserstoffperoxid H₂O₂ wird Gas freigesetzt, wobei die Anzahl und die Größe der Gasblasen im Förderraum über die Dauer der Dosierpausen oder während einer Standzeit anwachsen. Hierdurch steigt der Druck im Dosierraum der Dosierpumpe an. Übersteigt der Druck im Dosierraum der Pumpe den Druck in der Druckleitung, dann öffnet das druckseitige Pumpenventil, gefolgt von einer Überführung von Flüssigkeit aus dem Dosierraum der Dosierpumpe in die Druckleitung, wodurch Druckausgleich stattfindet. Somit steigt das Verhältnis des Gasvolumens zu Flüssigkeitsvolumen im Dosierraum der Pumpe an, mit der Folge, dass beim Anfahren der Dosierpumpe nicht unmittelbar Dosiervolumina ausgegeben werden. Der Dosiervorgang setzt somit aus.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Betätigung von Dosierpumpen unter Verbesserung des Anfahrverhaltens und entsprechende, dazu geeignete Dosierpumpen bereitzustellen.
OFFENBARUNG
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Entgasung eines Förderraums und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst. Weiterbildungen der Gegenstände sind in den entsprechenden Unteransprüchen offenbart.
Eine erste Ausführungsform des Verfahrens zur Entgasung eines gasbildenden Fluids in einem Förderraum einer Dosierpumpe bezieht sich auf eine Pumpe mit einem Förderraum, in den sich ein den Förderraum abgrenzender Verdrängungskörper hinein erstreckt, wobei der Förderraum zwei Öffnungen aufweist, von denen eine über ein Saugventil in eine Saugleitung und eine zweite über ein Druckventil in eine Druckleitung mündet. Da bei Pumpenstillstandzeiten wegen der Gasbildung aus dem Fluid der Druck im Förderraum kontinuierlich steigt, öffnet das Druckventil bei Überschreiten eines bestimmten Wertes, so dass undefinierte Gas- und Fluidmengen in die Druckleitung übergehen. Um zu verhindern, dass gleichzeitig beim Entweichen des entstandenen Gases Fluidanteile in die Druckleitung übergehen, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft eine förderraumseitig am Druckventil anstehende Sammelgasblase bereitgestellt, so dass bei Überschreiten des Öffnungsdrucks des Druckventils lediglich Gas in die Druckleitung entweicht. Dazu umfasst das Verfahren das Ausführen einer Impulsgebung, wobei der Impuls bewirkt, dass Gasblasen, die in dem Förderraum durch das gasbildende Fluid entstanden sind und an den inneren Flächen des Förderraums anhaften, von diesen Flächen abgelöst werden. Nachdem die Gasblasen von den Innenflächen abgelöst wurden, schweben sie im Förderraum, können zu größeren Gasblasen akkumulieren, die dann in Richtung des Druckventils aufsteigen, um dort förderraumseitig eine Sammelgasblase zu bilden. Erhöht sich nun der Druck im Förderraum, so entweicht die an dem Druckventil anstehende Sammelgasblase aus dem Förderraum in die Druckleitung in Form von Austrittsgasblasen. Diese Druckerhöhung kann eine Folge davon sein, dass bei andauerndem Pumpenstillstand noch mehr Gas aus dem Fluid gebildet wird, alternativ kann zur Druckerhöhung auch ein Teildruckhub des Verdrängungskörpers durchgeführt werden, so dass die Sammelgasblase in die Druckleitung entweicht. Dabei wird vorteilhaft keine oder nur geringe Mengen an Fluid in die Druckleitung entlassen. Durch dieses Ausführen der Impulsgebung ist vorteilhaft sichergestellt, dass der Gasanteil im Förderraum der Dosierpumpe nicht das Maß überschreitet, das zu einem Pumpenausfall führt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Impulsgebung zur Loslösung der Gasblasen durch ein Erzeugen von Vibrationsschwingungen mittels eines Vibrationserzeugers, der in dem Förderraum angeordnet ist, bewirkt. Alternativ kann als Impulsgebung ein Teilsaughub des Verdrängungskörpers durchgeführt werden, der vorteilhaft nur ein derart kleines, gegebenenfalls infinitesimales Volumen ansaugt, dass dieser Teilsaughub eher als Saugimpuls angesehen werden kann. Dadurch werden die an den Innenflächen des Förderraums anhaftenden Gasblasen gelöst und können mit weiteren, im Förderraum vorhandenen Gasblasen akkumulieren.
Noch eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausführen einer Teilhubfolge, wobei sukzessive Teildruckhübe alternierend mit Teilsaughüben ausgeführt werden, wobei jeweils die Hublänge, mit der der Verdrängungskörper in den Förderraum bewegt wird, anwächst, so dass jede folgende Teildruck- und Teilsaughubkombination eine größere Hublänge aufweist als die zuvor ausgeführte. Damit wird die Sammelgasblase, die am Druckventil ansteht, in die Druckleitung überführt, und noch an den Innenflächen anhaftende Gasblasen in Abhängigkeit der wachsenden Hublänge nachgeführt, die ihrerseits wieder erneut eine Sammelgasblase bilden, die mit dem nachfolgenden Teildruckhub wieder in die Druckleitung überführt wird. Vorteilhaft können hierbei auch infolge der Zunahme der Hublänge bei einem Saughub die in der Saugleitung entstandenen Gasblasen in den Förderraum überführt werden, wo sie dann zur Sammelgasblase akkumulieren und mittels eines nächsten Druckhubs in die Druckleitung überführt werden. Mithilfe dieses Ausführens der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen kann der Förderraum der Dosierpumpe nahezu vollständig entgast werden, so dass bei einem ersten vollen Hub, der einen Dosierhub darstellt, vorteilhaft nur Flüssigkeit in die Druckleitung überführt wird, so dass ein kontrolliertes Dosieren erfolgt. Die Anzahl an Teilhüben kann dabei vorbestimmt sein, so dass die Teilhubfolge mit den wachsenden Hublängen zuvor festgelegt ist.
Alternativ kann die Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen über einen gewünschten Entgasungsgrad definiert werden, der ermittelt werden kann, indem ein Druckgradient im Förderraum bei Ausführen eines Druck- oder Saughubs detektiert wird. Dieser ermittelte Druckgradient wird mit einem Drucksteigungswert verglichen, der für einen entgasten Förderraum als Kalibrierdruckgradient bestimmt wurde. Dabei kann der gewünschte Entgasungsgrad einer dem Kalibrierdruckgradient entsprechenden Drucksteigung abzüglich einer Toleranz von z. B. 5% des Kalibrierdrucksteigungswerts entsprechen.
Auf diese Weise kann durch das Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen ein gezieltes und sukzessives Entgasen des Förderraums der Pumpe – und damit auch zum Teil der Saugleitung(en) – erreicht werden, wenn sich in Betriebspausen oder Standzeiten Gas gebildet hat. Bereits vor Ausführen eines ersten vollen Dosierhubs kann dadurch sichergestellt werden, dass im Extremfall die Pumpe in Folge der Kompressibilität der entstandenen Gasblasen nicht ausfällt oder dass bestenfalls keine das Fördervolumen beeinträchtigenden und verfälschenden Gasblasen im Fördersystem der Pumpe enthalten sind.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens beziehen sich darauf, dass beispielsweise bei bekannten Pumpenstillstandzeiten Zeitintervalle oder Zeitpunkte mittels einer Zeitsteuerungsvorrichtung, die mit der Pumpe in operativer Verbindung steht, voreingestellt werden können, so dass ein automatischer Entgasungsvorgang ausgeführt wird, ehe die Pumpe wieder in Betrieb genommen wird.
Um zu überprüfen, ob sich Gas gebildet hat, oder um die gebildete Menge an Gas im System zu überprüfen, kann in einem weiteren Verfahrensschritt ein am Förderraum angeordneter Drucksensor, der den Druck im Förderraum aufnimmt, den Druckverlauf über einen Hub aufzeichnen. Wird der über die Dauer eines Hubes ermittelte Druckverlauf zu dem Hubweg, beziehungsweise zu einem im Förderraum durch die zurückgelegte Hublänge des Verdrängungskörpers begrenzten Volumen ins Verhältnis gesetzt und gegebenenfalls als p/V-Diagramm aufgetragen, so zeigt sich für die Druckkurve bei einem Druckhub ein Verlauf, aus dem das Drucksteigungsverhalten ersehen werden kann. Ist die Pumpe in einem entlüfteten Zustand, erreicht die Steigung des nahezu linearen Druckanstiegs bzw. Druckabfalls einen maximalen Wert, der als Sollwert des Drucksteigungsverhaltens genommen wird. Liegen im Förderraum Gasblasen vor, so zeigt sich im Druckdiagramm bei Durchführen eines Druck- oder Saughubes ein Anstieg bzw. Abfall mit geringerer Steigung, die einem Istwert des Druckgradienten entspricht. Damit kann durch Vergleich des Istwerts mit dem Sollwert das Verfahren zur Pumpenentlüftung so lange durchgeführt werden, bis die bestmögliche Entlüftung des Förderraums erreicht wurde. Ein derartiger Vergleich wird in einer Auswertevorrichtung ausgeführt und das ermittelte Ergebnis in einer Steuervorrichtung zur Betätigung der Pumpe als Steuerparameter bereitgestellt. Damit kann zielgerichtet abhängig vom entstandenen Gasvolumen eine Entgasung initiiert werden oder die Länge der Entgasungsdauer bzw. die Effizienz der Entgasung kann determiniert werden.
Der tatsächlich geförderte Volumenstrom in die Druckleitung während eines Hubes des Verdrängungskörpers hängt von der Größe des Gesamtgasvolumens ab. Das tatsächliche, also das Ist-Förderverhalten der Pumpe, wird bestimmt und kann mit einem Soll-Förderverhalten der Pumpe verglichen werden, so dass unter Berücksichtigung gewisser Toleranzgrenzen beurteilt werden kann, ob die Pumpe für den Dosierbetrieb noch funktionsfähig ist.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, mittels der das offenbarte Verfahren ausgeführt werden kann, bezieht sich darauf, dass der Verdrän gungskörper, der das Fluid aus dem Förderraum verdrängt, über eine weggesteuerte Antriebsvorrichtung, insbesondere einen Schritt- oder einen Linearmotor, betätigt wird, um sicher zu stellen, dass die erforderlichen Teilsaughübe bzw. Teildruckhübe entsprechend kleine Saug- oder Druckhübe sind und damit einen entsprechend kleinen Unter- oder Überdruck erzeugen können. Vorteilhaft wird somit erzielt, dass der Verdrängungskörper, der eine Membran oder ein Kolben sein kann, gegebenenfalls Hubwege von Zehntelmillimetern ausführt. Damit sind feinste Druckimpulse möglich, die das Ablösen der Gasblasen, die an den Innenflächen des Förderraums, sowie an einer Membran oder an einer in den Förderraum weisenden Fläche des Verdrängungskolbens anhaften, ermöglichen.
Dabei führt die Membran eine vibrierende Bewegung aus, die einem „Kammerflimmern” entspricht, d. h. es besteht keine oder eine sehr geringe Pumpwirkung für das Fluid, die Gasblasen jedoch werden in Bewegung gesetzt, lösen sich von den Wänden und vereinigen sich zu größeren Gasblasen, die dann in dem Fluid eine Auftriebskraft erfahren und aufsteigen.
Diese und weitere Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den begleitenden Figuren ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Beschreibung und die begleitenden Figuren verdeutlichen den Gegenstand der Erfindung.
1.1 bis 1.8. zeigen Darstellungen der zeitlichen Abfolge der Entgasungsvorgänge und Zustände im Förderraum der Membranpumpe bei Betriebsunterbrechung,
2.1 bis 2.10 zeigen Darstellungen der zeitlichen Abfolge der Entgasungsvorgänge und Zustände im Förderraum der Membranpumpe beim Verfahren zur Herbeiführung eines betriebsbereiten Zustands der Dosierpumpe nach einer Betriebsunterbrechung, und
3 zeigt ein Fließschema des Verfahrens und der Vorgänge während einer Betriebsunterbrechung und zur Herbeiführung eines betriebsbereiten Zustands der Dosierpumpe.
BESCHREIBUNG
Zum besseren Verständnis des Gegenstands werden einige der in der Beschreibung verwendeten Begriffe nachfolgend definiert.
So wird unter einem Linearmotor eine elektrische Antriebsmaschine verstanden, die die mit ihm verbundenen Objekte nicht in eine drehende, sondern in eine translatorische Bewegung versetzt. Ist ein Linearmotor zur Betätigung eines Kolbens in einer Verdrängungspumpe gekoppelt, so kann der Kolben einen sehr kurzen Weg zurücklegen. Damit ist es möglich, den Kolbenhub sehr fein zu dosieren. Selbiges gilt für einen Schrittmotor, dessen Rotor sich bei jedem von außen vorgegebenen Schritt nur mit einem winzigen Winkelversatz vorwärts bewegt. Damit lassen sich höchste physikalische Positioniergenauigkeiten und damit feinste Dosierhübe erreichen, wenn ein solcher Schrittmotor über einen Exzenter mit einer Pleuelstange oder einem Stößel gekoppelt ist.
Als Förderraum oder Dosierraum wird der Raum in der Dosierpumpe bezeichnet, der das zu fördernde Fluid enthält; eine Verdrängungsvorrichtung wird zum Zweck der Fluidverdrängung in ihn hinein geführt.
Unter gasbildenden Fluiden werden insbesondere flüssige Chemikalien verstanden, die dazu neigen, mit ihren Zerfallsprodukten ins Gleichgewicht gelangen zu wollen und die daher gasförmige Produkte abspalten. Ein Beispiel hierfür ist Wasserstoffperoxid. Eine Vielzahl anderer Chemikalien, beispielsweise Chlorbleichlauge, neigt ebenfalls zur Gasabspaltung.
Die gebildeten Gase erhöhen den Druck im Förderraum, wodurch bewirkt wird, dass ein Förderraum einer Dosierpumpe, der durch Druckventile gegen Saug- und Druckleitung abgeschlossen ist, durch die Bildung der Gase unter Druck gesetzt wird. Sobald der durch die entstehenden Gase bereitgestellte Druck den Haltedruck der Druckventile übersteigt, öffnet das Druckventil und Gase sowie Fluid können in die Druckleitung übertreten.
Der Begriff des „Teilsaughubs” bzw. „Teildruckhubs” meint einen Anteil eines vollen Saughubs/Druckhubs, wobei ein voller Hub erreicht wird, wenn die Verdrängungsvorrichtung über die gesamte Hublänge betätigt wird. Soll beispielsweise ein Verdrängungskolben unter hundertprozentiger Last ein Volumen von 100 ml verdrängen, so würde ein Teilsaughub, der lediglich einen Anteil von 0,1% aufweist, lediglich 0,1 ml Volumen verdrängen. Ein Teilsaughub kann so gering sein, dass auch lediglich ein Schwingen des Kolbens, oder bei einer Membranpumpe der Membran, im Bereich von 1 bis 20 Hz, beispielsweise 2 bis 10 Hz, bevorzugt von 3 bis 4 Hz, ausgeführt wird.
In Bezug auf das verdrängte Volumen wird vorliegend auch der Begriff „Hublänge” in äquivalenter Weise zu den Begriffen Teilsaughub, beziehungsweise Teildruckhub verwendet; denn der Anteil einer Teilhublänge in Bezug auf eine gesamte Hublänge entspricht dem Anteil eines Teilhubvolumens in Bezug auf das Gesamthubvolumen, so dass beispielsweise bei einem Teilhub, der einem Anteil von 25% eines vollen Hubs entspricht, gleichzeitig die Teilhublänge 25% der Gesamthublänge entspricht.
Ferner wird nachfolgend ein Begriff „gewünschter Entgasungsgrad” verwendet, worunter zu verstehen ist, dass, abhängig von dem zu dosierenden Fluid, eine experimentell zu ermittelnde Mindestentgasung erreicht werden kann. Diese Mindestentgasung würde einem Entgasungsgrad von 1 entsprechen. Bei Chemikalien, die permanent Gase freisetzen, werden auch während des Dosiervorgangs selbst Gase entstehen, so dass ein idealer Entgasungsgrad einer solchen Chemikalie einem anderen idealen Entgasungsgrad entsprechen wird, als er bei einem Fluid vorliegt, das nur sehr allmählich Gase freisetzt und bei dem tatsächlich ein Entgasungsgrad nahe 1 erreicht werden kann. Um den Entgasungsgrad zu bestimmen, kann das in der Offenlegungsschrift DE 3546189 A1 beschriebene Verfahren zur Durchflussmessung herangezogen werden, oder er kann, wie oben ausgeführt, über einen im Förderraum angeordneten Drucksensor den Druckgradienten bei einem Hub des Verdrängungskörpers aufgezeichnet werden und dieser Istwert mit dem Sollwert verglichen werden.
Grundsätzlich bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren darauf, dass das Ausführen einer Impulsgebung während einer Standzeit oder nach einem Pumpenstopp erfolgen kann, wohingegen das Ausführen einer Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen des Verdrängungskörpers zur Inbetriebnahme, beziehungsweise zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit der Pumpe verwendet werden kann.
Unter einer Standzeit der Pumpe wird nachfolgend eine Zeitdauer verstanden, die hinreichend ist, um ein entsprechendes Gasvolumen bereitzustellen. Grundsätzlich wird eine Standzeit zumindest 30 Minuten betragen, als Standzeit wird auch ein Nichtbetrieb der Pumpe über Nacht von über 12 Stunden oder auch ein mehrtägiges Nichtbetreiben der Pumpe bei in der Pumpe lagerndem Fluid verstanden. Ein Pum penstopp kann im Bereich von wenigen Sekunden bis hin zu 30 Minuten dauern. Damit die Pumpe während einer Standzeit oder einem Pumpenstopp das erfindungsgemäße Verfahren zur Entgasung durchführt, muss die Pumpe „aktiv” sein, d. h. sie muss mit Strom versorgt sein und ein Entgasungsmodus, also ein entsprechendes in der Pumpensoftware vorliegendes Programm, muss aktiviert sein.
Die ein Gas bildendes Fluid fördernde Dosierpumpe, deren Förderraum von dem gebildeten Gas befreit werden soll, weist ein in den Förderraum mündendes Saugventil auf, das sich in eine Saugleitung erstreckt. Ferner mündet der Förderraum über ein Druckventil in eine Druckleitung. Analoges gilt, wenn mehrere Druck- oder Saugleitungen vorliegen. Ein Verdrängungskörper zum Verdrängen des Fluids begrenzt den Förderraum, üblicherweise an einer Seite, und ist derart angeordnet, dass er die zur Verdrängung erforderlichen Druckhübe in Kombination mit den entsprechenden Saughüben alternierend ausführen kann.
Um die durch das gasbildende Fluid entstandenen und an den den Förderraum begrenzenden inneren Flächen anhaftenden Gasblasen von diesen Flächen abzulösen, wird zunächst eine Impulsgebung ausgeführt, wobei die Impulsgebung durch Vibrationsschwingungen mittels eines im oder am Förderraum angeordneten Vibrationserzeugers erfolgen kann oder alternativ als ein erster Teilsaughub des Verdrängungskörpers ausgeführt werden kann. Dieser Teilsaughub entspricht einem Anteil von 0,1 bis 99% eines vollen Saughubs und kann auch ein Schwingen in einem Bereich von 1 bis 20 Hz sein. Wenn sich die Gasblasen durch die Vibrationsschwingungen oder durch den bereitgestellten Saugimpuls von den Förderraum begrenzenden inneren Flächen abgelöst haben, werden sie in dem Förderraum akkumulieren und, da ihr Volumen angewachsen ist, und sie dadurch einen größeren Auftrieb erfahren, eine Bewegung in Richtung des Druckventils ausführen, vorausgesetzt, dass das Druckventil in den Raum nach oben weisend entgegen der Schwerkraftrichtung angeordnet ist.
Es bildet sich nunmehr förderraumseitig des Druckventils eine Sammelgasblase, die über das Druckventil in den Ventilraum entlassen werden soll. Dies erfolgt durch einen Druckanstieg im Förderraum, der durch weiteres aus dem Fluid gebildetes Gas und/oder durch einen Teildruckhub bewirkt wird, der einem Anteil von 0,1 bis 99% eines vollen Druckhubs entsprechen kann. Dadurch wird die Sammelgasblase komprimiert und übt ihrerseits Druck auf das Druckventil aus. Bei Überschreiten des Öffnungsdrucks öffnet sich dieses und das die Sammelgasblase bildende Gas wird als Austrittsgasblasen in die Druckleitung übertreten. Vorteilhaft wird hierbei kein Fluid mit in die Druckleitung überführt.
Ein Teilsaughub kann einem Anteil von 0,1% bis 99%, bevorzugt von 1% bis 50%, am meisten bevorzugt von 1% bis 25% eines vollen Saughubs entsprechen. Ein Teilsaughub kann auch in eine Vielzahl von Schwingungshüben unterteilt sein, die insgesamt einen Anteil von 0,1 bis 10% eines vollen Saughubs ausmachen. Ein Teildruckhub kann einem Anteil von 0,1% bis 99%, bevorzugt von 1% bis 50%, am meisten bevorzugt von 1% bis 25% eines vollen Druckhubs entsprechen.
Um die Dosierpumpe in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen, wird nach dem vorstehend beschriebenen Ausführen einer Impulsgebung während einer Betriebsunterbrechung, eine Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen des Verdrängungskörpers ausgeführt, wobei die Teilhübe zwischen 0,1 bis 99% eines vollen Hubs liegen. Durch den zunehmenden Druck im Förderraum infolge der wachsenden Druckhübe entweicht bei den Teildruckhüben eine Sammelgasblase aus dem Druckventil, während die zunehmenden Saughübe auch in der Saugleitung vorhandene Gasblasen in den Förderraum überführen können, wo sie eine Bewegung in Richtung des Druckventils ausführen, und eine Sammelgasblase bilden, die mit einem nächsten Druckhub in die Druckleitung überführt wird. Die Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen wird so lange durchgeführt, bis ein optimaler Entgasungsgrad erreicht ist, der entweder durch die Anzahl der Teilhübe vorbestimmt wird, oder durch Ermitteln des Entgasungsgrades gesteuert wird.
Das Ermitteln des Entgasungsgrades umfasst das Detektieren eines Druckgradienten im Förderraum bei Ausführen eines Druck- oder Saughubs, und das Vergleichen des ermittelten Druckgradienten mit einem als Kalibrierdruckgradient dienenden Druckgradienten, der für ein entgastes Fluid bestimmt wurde, wobei der gewünschte Entgasungsgrad dabei einem dem Kalibrierdruckgradient entsprechenden Druckgradienten abzüglich einer Toleranz von etwa 5% des Kalibrierdrucksteigungswerts entspricht.
Die Werte aus der Ermittlung eines tatsächlichen Druckgradienten während eines Hubes des Verdrängungskörpers und der Vergleichswerte des – Ist-Drucksteigungsverhaltens der Pumpe mit einem Soll-Drucksteigungsverhaltens der Pumpe können einer Auswertevorrichtung zur Auswertung der Vergleichsergebnisse zugeführt werden und weiter an eine Steuerungsvorrichtung zur Betätigung der Pumpe als Steuerungsparameter übermittelt werden.
Das Verfahren kann weiterhin das Voreinstellen von Zeitintervallen und Zeitpunkten einer mit der Pumpe in operativer Verbindung stehenden Zeitsteuervorrichtung umfassen, so dass die Betätigung der Pumpe zum Anfahren, während einer Standzeit, nach einem Pumpenstopp oder zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit der Pumpe, zeitgesteuert ausgeführt werden kann. Damit kann vorteilhaft eine bereits betriebsbereite Pumpe zur Verfügung gestellt werden, wenn nach einer Arbeitspause oder einer Nachtruhezeit die Dosierarbeit wieder aufgenommen wird.
Schließlich sieht das Verfahren auch vor, dass weitere Steuerungsparameter zum Anfahren der Pumpe während einer Standzeit der Pumpe, nach einem Pumpenstopp oder zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit, bereitgestellt werden: Es handelt sich hierbei um die Ermittlung eines tatsächlich geförderten Volumenstroms in die Druckleitung während eines definierten Hubs des Verdrängungskörpers und dem Vergleichen des durch diesen definierten Hub erhaltenen Ist-Förderverhaltens der Pumpe mit einem Förderverhalten der Pumpe bei identischem definiertem Hub, wobei die Gegenüberstellung des Ist-Förderverhaltens und des Soll-Förderverhaltens der Pumpe zeigen ob Gas im Fördersystem vorhanden ist oder nicht. Durch Kenntnis des Fehlfördervolumens kann die Steuerungsvorrichtung einen entsprechenden Entgasungsvorgang, der das Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen sein kann, in Gang setzen.
Vorteilhaft wird die Dosierpumpe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Membranpumpe sein. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch mit einer Kolbenpumpe ausführbar. Es kann jeder Verdrängungskörper eingesetzt werden, sofern er durch Kopplung mit einer Hubstange, Druckluft oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zur Ausführung kleinster Hubbewegungen veranlasst werden kann. Um kleine Hubbewegungen vorteilhaft mit einer Membranpumpe auszuführen, kann eine weggesteuerte Antriebsvorrichtung wie ein Linearmotor oder ein Schrittmotor mit dem Verdrängungskörper in operativer Verbindung stehen. Auch eine Koppelung über einen Druckluftgeber ist möglich.
Der Figurenfolge 1.1 bis 1.8 liegt die folgende Ausgangssituation zugrunde: Während eines Pumpenstopps oder einer Standzeit der Pumpe entstehen im Förderraum 1 verschiedene Gasblasen 4, 7, 8 aus dem ausgasenden Fluid heraus. Vor allem entstehen die Gasblasen 4, 8 an den Innenwänden des Förderraums sowie an der Kolbenfläche 3' des den Förderraum 1 begrenzenden Kolbens 3. Durch dieses Gasblasenwachstum steigt ein Druck p₂ im Förderraum 1 an. Wird der Druck p₂ größer als der Druck in der Druckleitung p₃, dann öffnet das Druckventil 6. Durch das Wandern des Fluids oder der Sammelgasblase 7 (je nach dem, was an dem Druckventil ansteht) aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung findet ein Druckausgleich statt.
Hierbei ist nachteilig, wenn das Fluid in die Druckleitung wandert. Denn dabei nimmt das Verhältnis von Gasblasenanteil zu Fluidanteil im Förderraum 1 zu. Wird das Produkt aus Gasblasenvolumen und dem Druck im Förderraum 1 so groß, dass sogar durch einen vollständigen Saughub der notwendige Druck p₂ zum Öffnen des Saugventils 5, der kleiner als der Druck p₁ in der Saugleitung sein muss, nicht erreicht werden kann, dann fließt kein Fluidvolumen aus der Saugleitung in den Förderraum 1 nach. Dies bedeutet wiederum, dass durch einen vollständigen Druckhub der Druck p₂ des Fluidvolumens im Förderraum 1 höchstens bis zu einem Druck, der dem Druck p₃ in der Druckleitung entspricht, ansteigt, so dass das Druckventil 6 auch nicht öffnet. Es werden lediglich die eingeschlossenen Gasblasen 4, 7, 8 im Förderraum 1 komprimiert und wieder expandiert, ohne dass die Pumpe Volumina aus der Saugleitung in die Druckleitung befördert. Ein Dosiervorgang ist somit nicht möglich.
Um dies zu verhindern, soll während der Pumpenstopps, beziehungsweise während einer Standzeit beim Wachsen der Gasblasen im Förderraum 1 nur ein geringer Anteil des Fluids aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung übergehen, und der Gasblasenanteil nicht bis zum Ausfall des Dosiervorgangs zunehmen. Dazu werden während einer Betriebsunterbrechung der Pumpe Impulse zum Ablösen der Gasblasen 4, 8 von den Innenwänden des Förderraums 1 ausgeführt. Dadurch akkumulieren die kleinen Gasblasen zu einer großen Sammelgasblase 7, die durch die Auftriebskraft bis an das Druckventil 6 aufsteigt. Dieser Impuls kann durch die Bewegung des Kolbens 3 erreicht werden, wie es in der Figurenfolge 1.1 bis 1.8 schematisch dargestellt ist.
In 1.1 bis 1.8 ist das betriebsbereite Halten der Pumpe, die vorliegend eine Membranpumpe ist, obgleich die Membran selbst nicht gesondert figurativ dargestellt ist, dargestellt. Die Gasblasen können durch den Zerfall instabiler Fluiden wie beispielsweise Wasserstoffperoxid (H₂O₂) entstehen. Eine Impulsgebung wird als Teilsaughub b und Teildruckhub a ausgeführt, alternativ kann der Impuls auch durch ein Schwingen der Membran erzeugt werden.
In 1.1 wachsen die Gasblasen 4, 7, 8 während einer Betriebsunterbrechung der Pumpe im Förderraum 1, und der Druck p₂ steigt mit zunehmendem Gasblasenanteil an.
Durch einen Saughub b des Kolbens 3, wie in 1.2 dargestellt, wodurch das im Förderraum 1 eingeschlossene Volumen zunimmt, verringert sich der Druck p₂ im Förderraum 1, wodurch die Gasblasen 4', 7, 8' entsprechend der Gleichung (I) größere Volumina einnehmen. pvorher × Vvorher n = pnachher × Vnachher n (I)
In 1.3 ist skizziert, wie durch einen fortgesetzten Saughub b des Kolbens 3 die Gasblasen 4', 7, 8' noch größer werden, akkumulieren und in Richtung Druckventil 6 aufsteigen. Das Saugventil 5 kann dabei weiterhin geschlossen bleiben.
1.4 zeigt eine große Sammelgasblase 7, nachdem der Saughub des Kolbens 3 beendet ist. Die, wie in 1.3 gezeigt, zuvor vergrößerten und von der Innenwand des Förderraums 1 gelösten Gasblasen 8' haben sich zu dieser Sammelgasblase 7 vereinigt, die nun am Druckventil 6 ansteht; einige Gasblasen 4' blieben weiterhin an den Innenwänden des Förderraums 1 hängen.
Ein daraufhin anschließender Druckhub a des Kolbens 3, dargestellt in 1.5, lässt den Druck p₂ im Förderraum 1 wieder ansteigen, wodurch das im Förderraum 1 eingeschlossene Volumen abnimmt. Damit verkleinert sich gemäß Gleichung (I) entsprechend das Volumen der im Förderraum 1 befindlichen Gasblasen 4' und der Sammelgasblase 7.
Nachdem der Druckhub a des Kolbens 3 beendet ist, wie in 1.6 dargestellt, ist eine Position des Kolbens 3 entsprechend der aus 1.1 erreicht. Dabei entspricht auch das Druckniveau p₂ im Förderraum 1 dem Druckniveau aus 1.1. Im Gegensatz zur Situation in 1.1 liegen in 1.6 nur noch wenige Gasblasen 4' an den Innenwänden des Förderraums 1 und die Sammelgasblase 7 vor, die am Druckventil 6 ansteht.
In 1.7 ist dargestellt, wie durch weiteres Ausgasen des Fluids das Volumen der Gasbläschen 4, 8 und der Sammelgasblase 7 anwächst und der Druck p₂ im Förderraum 1 weiter ansteigt. Dieser Druckanstieg führt dazu, dass der Druck p₂ im Förderraum 1 höher wird als in der Druckleitung (p₂ > p₃). Dadurch öffnet sich das Druckventil 6 und die daran anliegende Sammelgasblase 7 beginnt in Folge des Druckausgleichs in die Druckleitung als Austrittsgasblasen 7' zu entweichen.
Ein weiteres Ausgasen des Fluids im Förderraum 1 befördert weitere Aus trittsgasblasen 7' der Sammelgasblase 7 in die Druckleitung, wie in 1.8 dargestellt ist. Das heißt, dass das ausgasende Fluid im Förderraum 1 solange die Sammelgasblase 7 als Austrittsgasblasen 7' aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung verdrängt wie der Druck p₂ im Förderraum 1 größer ist als der Druck p₃ in der Druckleitung. Um zu verhindern, dass die anwachsenden Gasblasen 4, 8 nicht Fluid aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung verdrängen, wird erneut ein Saughub b zur Bildung einer Sammelgasblase 7 am Druckventil 6 entsprechend der Darstellung in 1.2 eingeleitet.
Die feinen Saughübe und Druckhübe können mit einer Dosierpumpe zum Dosieren von Fluiden gut ausgeführt werden, wenn der Verdrängungskörper der Vorrichtung über einen Schritt- oder einen Linearmotor betrieben wird und auf die Membran oder den Kolben als Verdrängungskörper einwirkt, oder wenn ein Vibrationserzeuger zur Impulsgebung installiert ist.
Der Verdrängungskörper, der ein Kolben oder eine flexible Membran 3 sein kann, kann mechanisch über eine Hubstange 2 oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch angetrieben sein.
Dieser Vorgang der Förderraumentgasung kann während einer Standzeit mehrfach durchgeführt werden, beispielsweise, indem eine Vorrichtung zur Zeitsteuerung (nicht dargestellt) in vorbestimmten Zeitintervallen oder zu vorbestimmten Zeitpunkten ein Signal ausgibt, welches das Verfahren zur Entgasung des Förderraumes in Gang setzt. Dabei kann auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden, so dass der Fachmann die Zeitintervalle derart einstellen kann, dass die Förderraumentgasung stattfindet, wenn eine entsprechend starke Gasblasenbildung zu erwarten ist.
Andererseits kann ein Schritt zur Ermittlung eines tatsächlichen Druckgradienten im Förderraum während eines Druck- oder Saughubes und Vergleich des Ist-Drucksteigungsverhaltens der Pumpe mit einem Soll-Drucksteigungsverhalten der Pumpe mit einer Auswertevorrichtung zur Auswertung der Vergleichsergebnisse ausgeführt werden, wobei die Vergleichsergebnisse einer Steuerungsvorrichtung zur Betätigung der Pumpe als Steuerungsparameter zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit der Pumpe, alternativ nach einem Pumpenstopp ausgeführt werden. Die Schritte des Einstellens einer Zeitsteuerung oder einer auf der Ermittlung des Druckanstiegs Druckgradienten im Förderraum bei einem Druck- oder Saughub basierten Steuerung, können zu beliebigen, gewünschten Zeitpunkten ausgeführt werden und auch wechselweise, ggfs. im Wechsel mit manueller Ausführung des Verfahrens getä tigt werden.
Die Bestimmung des Druckgradienten kann mit einer in dem Förderraum vorliegenden Vorrichtung zur Druckmessung durchgeführt werden, die den Druckverlauf p₂ im Förderraum über einen Druck- oder Saughub aufnimmt, wobei bei zunehmender Gasblasenbildung die Steigung des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls in einem aufgenommenen Druck-Hublänge-Diagramm abnimmt, da die Gasblasen kompressibel sind, und bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwertes und über Rückkoppelung der Daten an eine Steuerungsvorrichtung die Förderraumentlüftung automatisch ausgelöst wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich weiterhin auf das Herbeiführen eines betriebsbereiten Zustands der Pumpe, indem der Förderraum und auch Zuführleitungen wie die Saugleitung mit einfachsten Mitteln schnellstmöglich von Gasblasen befreit werden, so dass die Pumpe ihre Aufgabe zum genauen Dosieren erfüllen kann, ohne dass eine Vielzahl von ungenauen Dosierhüben beim erneuten Aufnehmen des Dosierens nach einer Pause erfolgt.
So liegt der Figurenfolge 2.1 bis 2.10 die folgende Ausgangslage zugrunde: Die Pumpe soll nach einer Betriebsunterbrechung erneut beginnen zu dosieren. Dabei darf bei ausgasenden Dosierfluiden nicht sofort ein vollständiger Druckhub ausgeführt werden, das heißt, es darf kein volles Hubvolumen durch den Verdrängungskörper vollzogen werden.
Im Folgenden werden unter Bezug auf die Figurenfolge 2.1 bis 2.10 die Vorgänge beschrieben, wie Gasblasen 4, 4', 7, 8, 8' durch anwachsende Teilhübe a und b aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung überführt werden, so dass nur ein geringer Anteil des Fluids aus dem Förderraum 1 in die Druckleitung übergeht, bevor die Gasblasen 4, 4', 7, 8, 8' aus dem Förderraum 1 entfernt werden. Dazu wird der Gasblasenanteil im Förderraum 1 durch Teilhübe mit wachsender Hublänge derart reduziert, dass der Dosiervorgang stattfinden kann.
Wie in 2.1 dargestellt, sind im Förderraum 1 Gasblasen entstanden, sowohl eine Sammelgasblase 7 als auch Gasbläschen 4, 8 an den Innenflächen des Förderraumes 1. Der gestrichelt umrandete Bereich symbolisiert die Größe des Hubvolumens V_H 20.
Durch die Druckhubbewegung a des Kolbens 3 steigt der Druck p₂ im För derraum 1 an (2.2), wobei das durch den Kolben 3 begrenzte Volumen im Förderraum 1 abnimmt. Bei Erreichen des Öffnungsdruck des Druckventils 6 (p₂ > p₃) wird ein Teilhubvolumen V_H 20, vor allem aber die am Druckventil 6 anstehende Sammelgasblase 7 in die Druckleitung verdrängt.
Nach Beendigung des Teildruckhubs a, entsprechend 2.2, wird ein Teilsaughub b, wie in 2.3 dargestellt, durchgeführt. Dabei sinkt durch die Saugbewegung des Kolbens 3 der Druck p₂ im Förderraum 1. Gleichzeitig nimmt das durch den Kolben 3 begrenzte Volumen im Förderraum 1 zu. Entsprechend der obigen Gleichung (I) nehmen die Gasblasen 4', 8' größere Volumina ein. Einige davon akkumulieren zu einer großen Sammelgasblase 7, wie in der nachfolgenden 2.4 dargestellt, die am Druckventil 6 ansteht.
In 2.4 ist der Teilsaughub b des Verdrängungskörpers 3 beendet und der Kolben 3 hat seine Ausgangslage eingenommen. Es sind wieder sowohl eine Sammelgasblase 7 als auch die Gasbläschen 4' an den Innenflächen des Förderraumes 1 vorhanden. Allerdings ist nun der Volumenanteil der Gasbläschen 4', die an den Innenflächen des Förderraumes 1 vorhanden sind, reduziert. Das Hubvolumen V_H 20 bezieht sich auf den folgenden, in 2.5 dargestellten, Teildruckhub.
Durch diesen weiteren, zweiten Teildruckhub a des Kolbens 3 in 2.5, wobei die Hublänge des zweiten Druckhubs a größer ist als die des vorausgegangenen Druckhubs in 2.2, steigt der Druck p₂ im Förderraum 1 wieder an und das im Förderraum 1 eingeschlossene Volumen nimmt ab. Spätestens nach Überschreiten der Hublänge des Vorgängerhubes wird der Öffnungsdruck des Druckventils 6 erreicht (p₂ > p₃), so dass ein Teilhubvolumen 20 des Fluids, vor allem aber die am Druckventil 6 anstehende Sammelgasblase 7 in die Druckleitung überführt wird. Das Teilhubvolumen 20 ist zumindest so groß wie die Hubdifferenz zwischen dem Vorgängerhub und dem aktuellen größeren Teilhub.
2.6 zeigt, dass nach Beendigung des zweiten Teildruckhubs ein weiterer zweiter Teilsaughub b ausgeführt wird. Durch den Teilsaughub b des Kolbens 3 sinkt der Druck p₂ im Förderraum 1, während analog das im Förderraum 1 eingeschlossene Volumen gemäß Gleichung (I) und damit auch die Volumina der Gasblasen 4' zunehmen. Dadurch steigen die Gasblasen 4' in Richtung Druckventil 6 auf. Dort oder während des Aufsteigens akkumulieren sie zu einer neuen großen Sammelgasblase 7, die dann am Druckventil 6 ansteht. Wenn dabei der notwendige Druck zum Öff nen des Saugventils 5 erreicht wird, wird auch ein Volumen aus der Saugleitung angesaugt. Dieses kann zum Teil aus Fluidvolumen und zum Teil aus Gasvolumen bestehen. Die damit durch das Saugventil 5 aus der Saugleitung nachgeführten Gasblasen 7'' steigen im Förderraum 1 in Richtung des Druckventils 6 auf (Pfeil c).
In 2.7 ist der zweite Teilsaughub des Kolbens 3 beendet und der Verdrängungskörper 3 nimmt wieder die Ausgangslage ein. Inzwischen ist nur noch die am Druckventil 6 anstehende Sammelgasblase 7 vorhanden.
Mit einem dritten Druckhub a, dessen Hublänge wiederum größer ist als die des Vorgängerhubs und hier einem vollen Druckhub entspricht, komprimiert der Kolben 3 das in dem Förderraum 1 durch den Kolben 3 eingeschlossene Volumen, dargestellt in 2.8. Ebenso wird die zuvor gebildete Sammelgasblase 7 komprimiert, die am Druckventil 6 ansteht und die den gesamten Gasanteil im Förderraum 1 umfasst, so dass sie mit dem Hubvolumen V_H 20 in die Druckleitung überführt werden kann, wie in der nachfolgenden 2.9 dargestellt ist.
Wurde nun ein voller Druckhub a ausgeführt, verlässt die Sammelgasblase 7 in Form von Austrittsgasbläschen 7' den Förderraum 1 durch das Druckventil 6 in die Druckleitung (dargestellt in 2.9). Im Idealfall ist der Förderraum 1 nun frei von an den Innenflächen des Förderraumes 1 haftenden Gasbläschen.
In 2.10 ist schließlich dargestellt, dass nach diesem vollen Druckhub a, durch den der Förderraum 1 vollständig entgast wurde, der erste volle Saughub b folgt. Dabei wird ein vollständiges Hubvolumen V_H 20 von der Saugleitung durch das Saugventil 5 in den Förderraum 1 eingesaugt.
Die Pumpe wurde somit vorteilhaft mit einer geringen Anzahl von Hubbewegungen entgast, ohne dass maßgebliche Mengen an Dosierfluid bereits in die Druckleitung gepumpt worden wären und dort beim ersten Dosierhub unerwünscht mit ausgegeben würden. Die im erfindungsgemäßen Verfahren offenbarten Teilsaughübe, die gegebenenfalls einen so geringen Hub ausführen, dass von einer Vibration gesprochen werden kann, so wie die dazugehörigen Teildruckhübe reichen aus, um den Förderraum sowie einen Teil der Saugleitung zu entgasen.
Das Verfahren zur Entgasung des Förderraums der Pumpe zum Erreichen eines betriebsbereiten Zustandes kann manuell ausgelöst werden, es ist jedoch auch eine gesteuerte Regelung möglich, so dass das erfindungsgemäße Verfahren eingelei tet werden kann, wenn über eine Steuerungseinheit ein Dosierungsbedarf gemeldet wird, wenn eine Zeitsteuerung die Entgasung vorsieht. Die vorstehend ermittelten Parameter können auf eine dem Fachmann bekannte Weise an eine entsprechende mit der Pumpe in operativer Verbindung stehende Steuerungs- und Regelungseinheit übermittelt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren mit den gewünschten Schritten beginnend auszulösen.
3 zeigt in einem Fließschema eine mögliche zeitliche, beziehungsweise logische Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei sind neben den Verfahrensschritten auch die Vorgänge in dem Förderraum der Pumpe beschrieben. Ausgehend von einer Dosierpause der Dosierpumpe, wobei sich im Förderraum durch das ausgasende Fluid Gasblasen im Inneren des Förderraums gebildet haben, die an den Innenflächen des Förderraums anhaften (entspricht 1.1 und 1.8), wird nach einem vorbestimmten Zeitintervall t_Intervall Impulsgebung ausgeführt, bei der in einem ersten Teilschritt durch einen Teilsaughub der Druck p₂ im Inneren des Förderraums sinkt, wodurch die Volumina der Gasblasen wachsen, die Gasblasen akkumulieren und zur Sammelgasblase aufsteigen (entspricht 1.2 und 1.3). Im Förderraum liegen noch Gasblasen an den Innenflächen vor, sowie die Sammelgasblase am Druckventil (entspricht 1.4). Der zweite Teilschritt der Impulsgebung erfolgt durch das Ausführen eines Teildruckhubs, wodurch der Druck p₂ im Förderraum ansteigt, wodurch ein weiteres Akkumulieren der Gasblasen und Aufsteigen zur Sammelgasblase bewirkt wird (entspricht 1.5). Mit andauernder Stillstandszeit wachsen die Gasblasenvolumina durch das fortgesetzte Ausgasen des Fluids, wodurch der Druck p₂ im Förderraum weiter ansteigt, so dass bei Überschreiten des Öffnungsdrucks des Druckventils, wenn der Druck p₂ im Förderraum größer wird als der Druck p₃ in der Druckleitung, die Sammelgasblase entweicht (entspricht 1.6 und 1.7). Dauert nun die Dosierpause der Pumpe an, wird das Ausführen der Impulsgebung durch Teilsaughub und Teildruckhub im Abstand des voreingestellten Zeitintervalls t_Intervall fortgesetzt, bis die Dosierpause beendet ist.
Nach Beendigung der Dosierpause liegen damit im Förderraum noch Gasblasen an den Innenflächen des Förderraums und eine Sammelgasblase am Druckventil vor (entspricht 2.1). Zur Herbeiführung eines dosierbereiten Zustands der Dosierpumpe wird nun die Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen des Verdrängungskörpers ausgeführt, wobei die Teilhubfolge aus n Teilhubkombinationen von Teildruckhüben und Teilsaughüben besteht. Die Anzahl n Teilhubkombinationen kann voreingestellt oder abhängig vom Entgasungszustand des Förderraums gesteuert werden. Jede Teildruckhub-Teilsaughubkombination wird mit einer Hublänge ausgeführt, die einem Anteil von x_n% einer vollen Hublänge entspricht, wobei jede nachfolgende Teildruckhub-Teilsaughubkombination eine größere Hublänge aufweist (x_n+1 > x_n). Nach dem Ausführen eines ersten Teildruckhubs mit einer ersten Hublänge von x₁% einer vollen Hublänge, wobei das Druckventil öffnet und die Sammelgasblase entweicht (entspricht 2.2), wird ein erster Teilsaughub mit der ersten Hublänge ausgeführt, wodurch Gasblasen akkumulieren und aufsteigen (entspricht 2.3). Nach der ersten Teildruckhub-Teilsaughubkombination liegen noch die Sammelgasblase am Druckventil und Restgasblasen im Förderraum vor (entspricht 2.4).
Bei einer zweiten Teilhubkombination mit einer zweiten Hublänge von x₂% einer vollen Hublänge, die größer ist als die erste Hublänge, entspricht das Ausführen des zweiten Teildruckhubs dem Zustand in 2.5, und das Ausführen eines zweiten Teilsaughubs mit der zweiten Hublänge (entsprechend 2.6) bewirkt überdies noch, dass Gasblasen aus der Saugleitung in den Förderraum nachgeführt werden können, wenn der Druck p₂ im Förderraum kleiner wird als der Druck p₁ in der Saugleitung, so dass das Saugventil öffnet.
Nach der Ausführung der zweiten Teilhubkombination liegt schließlich noch eine Sammelgasblase am Druckventil an (entspricht 2.7), die dann durch Ausführen eines dritten Druckhubs, der hier ein voller Druckhub mit x₃ = 100% Hublänge ist. Dabei öffnet das Druckventil und die Sammelgasblase entweicht (entspricht 2.8), der Förderraum liegt nun in einem entgasten Zustand vor (2.9) und die Pumpe ist somit betriebsbereit.
Jetzt kann die Pumpe durch Ausführen eines vollen Saughubs ein ganzes Hubvolumen V_H fördern (entspricht 2.10).
Vorliegend wurde das Verfahren nach 3 unter Bezug auf die Figurenfolge 2.1–2.10 durch Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen mit einer Anzahl von drei Teilhüben beschrieben. Die Anzahl der Teilhübe der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen ist allerdings nicht beschränkt und kann entsprechend den gegebenen Bedienungen in Bezug auf den Förderraum und das zu dosierende Fluid angepasst werden. Wie oben erwähnt, kann die Anzahl der Teilhübe in der Teilhubfolge auch mit Hilfe einer geeigneten Messtechnik, abhängig vom Vorhandensein der Gasblasen im Förderraum gesteuert werden.

Mittels dieser Messtechnik kann festgestellt werden, ob noch Gasblasen vorhanden sind oder nicht. Diese Vorrichtung kann beispielsweise ein optischer Sensor oder ein Drucksensor sein. Sind keine Gasblasen mehr vorhanden, ist die Pumpe bereits in einem betriebsbereiten Zustand; stellt die Vorrichtung zur Ermittlung, ob noch Gasblasen vorhanden sind, fest, dass noch Gasblasen vorhanden sind, wird das Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen veranlasst, wobei durch Teilsaughübe Randgasblasen aus dem Förderraum akkumuliert und zu einer Sammelgasblase aufsteigen, die durch einen Teildruckhub in die Druckleitung überführt wird. Diese Schleife wird so lange durchgeführt, bis keine Gasblasen mehr vorhanden sind, so dass die Pumpe in einem betriebsbereiten Zustand ist und damit dosieren kann. BEZUGSZEICHENLISTE

1	Förderraum/Dosierraum
2	Hubstange
3	Verdrängungskolben
3'	In den Förderraum hinein weisende Fläche des Kolbens 3
4	Gasblase
5	Saugventil
6	Druckventil
7	Sammelgasblase
7'	Austrittsgasblase
7''	Aus der Saugleitung nachgeführte Gasblasen
8	Gasblase
8'	Auftriebsgasblase
9	Öffnung zur Saugleitung
9'	Ventilraum des Saugventils
10	Öffnung zur Druckleitung
10'	Ventilraum zur Druckleitung
20	Hubvolumen V_H
a	Bewegung des Kolbens in Richtung Förderraum
b	Bewegung des Kolbens aus dem Förderraum heraus
c	Bewegung der Gasblasen im Förderraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3546189 A1 [0027]

Claims

Verfahren zur Entgasung eines Förderraums (1) einer Dosierpumpe, wobei sich in den Förderraum (1) zumindest eine Saugleitung über ein Saugventil (5) hinein erstreckt und wobei sich aus dem Förderraum (1) eine Druckleitung über ein Druckventil (6) heraus erstreckt, und wobei ein Verdrängungskörper (3) mit einem Dosierkopf zur Verdrängung eines gasbildenden Fluids innere Flächen zu einer Begrenzung des Förderraums (1) bereitstellt, umfassend Ausführen einer Impulsgebung, wobei in dem Förderraum (1) durch das gasbildende Fluid entstandene und an den inneren Flächen anhaftende Gasblasen von diesen Flächen abgelöst werden, und wobei die in dem Förderraum (1) vorhandenen Gasblasen (4, 4', 8, 8') akkumulieren, eine Bewegung (c) in Richtung des Druckventils (6) ausführen und förderraumseitig des Druckventils (6) eine Sammelgasblase (7) bilden, und wobei durch eine Druckerhöhung die an dem Druckventil (6) anstehende Sammelgasblase (7) aus dem Förderraum (1) als Austrittsgasblasen (7') in die Druckleitung entweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Druckerhöhung in dem Förderraum (1) durch Austreten des Gases aus dem Fluid und/oder einen Teildruckhub des Verdrängungskörpers entsteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausführen der Impulsgebung – ein Ausführen einer Teilhubfolge des Verdrängungskörpers bei einer gleichbleibenden Hublänge des Verdrängungskörpers oder – durch Erzeugen von Vibrationsschwingungen mittels eines Vibrationserzeugers, der in dem oder an dem Förderraum (1) angeordnet ist, erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend Ausführen einer Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen des Verdrängungskörpers (3), so dass die Sammelgasblase (7) in die Druckleitung überführt wird, und noch an den Innenflächen haftende Gasblasen in Abhängigkeit der wachsenden Hublänge nachgeführt werden, und eine erneute Sammelgasblase (7) bilden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine vorbestimmte Zahl an Teilhüben die Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen bestimmt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend Ermitteln des gewünschten Entgasungsgrades, wobei ein Druckgradient im Förderraum (1) bei Ausführen eines Druck- oder Saughubes detektiert wird, und der ermittelte Druckanstieg mit einem als Kalibrierdruckanstieg dienenden Druckgradientenwert verglichen wird, der für einen entgasten Förderraum (1) bestimmt wurde, wobei der gewünschte Entgasungsgrad dabei einem dem Kalibrierdruckgradienten entsprechenden Druckanstieg abzüglich einer vordefinierten Toleranz des Kalibrierdrucksteigungswertes entspricht.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Teilsaughub einem Anteil von 0,1% bis 99%, bevorzugt von 1% bis 50%, am meisten bevorzugt von 1% bis 25% eines vollen Saughubs entspricht, und ein Teildruckhub einem Anteil von 0,1% bis 99%, bevorzugt von 1% bis 50%, am meisten bevorzugt von 1% bis 25% eines vollen Druckhubs entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausführen der Impulsgebung während einer Standzeit oder während eines Pumpenstopps ausgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit der Pumpe ausgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Voreinstellen von Zeitintervallen (t_intervall) oder Zeitpunkten einer mit der Pumpe in operativer Verbindung stehenden Zeitsteuerungsvorrichtung, so dass das Ausführen der Impulsgebung und das Ausführen der Teilhubfolge mit wachsenden Hublängen zeitgesteuert ausgeführt werden.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 10, umfassend Zuführen der Werte aus der Ermittlung eines tatsächlichen Druckgradienten wäh rend eines Hubes des Verdrängungskörpers und der Vergleichswerte des Ist-Drucksteigungsverhaltens der Pumpe mit einem Soll-Drucksteigungsverhalten der Pumpe einer Auswertevorrichtung zur Auswertung der Vergleichsergebnisse, wobei die Vergleichsergebnisse einer Steuerungsvorrichtung zur Betätigung der Pumpe als Steuerungsparameter zum Anfahren der Pumpe – während einer Standzeit der Pumpe, – während einem Pumpenstopp – nach einem Pumpenstopp, oder – zum Anfahren der Pumpe nach einer Standzeit der Pumpe ausgeführt werden.
Dosierpumpe zum Dosieren von Fluiden, die geeignet ist, um das Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, um den Förderraum (1) der Dosierpumpe zu entgasen, wobei der Förderraum (1) der Pumpe mit zumindest einer über ein Saugventil (5) offenbaren Saugleitung und zumindest einer über ein Druckventil (6) offenbaren eine Druckleitung in fluidischer Verbindung steht, und wobei ein Verdrängungskörper zur Verdrängung der Fluid den Förderraum (1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Förderraum eine Vorrichtung zum Ausführen einer Impulsgebung angeordnet ist.
Dosierpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ausführen einer Impulsgebung – ein Vibrationserzeuger, der in dem oder an dem Förderraum angeordnet ist, oder – der Verdrängungskörper ist, der über eine drehwinkel- oder eine weggesteuerte Antriebsvorrichtung betreibbar ist, wobei die drehwinkel- oder weggesteuerte Antriebsvorrichtung geeignet ist, Teilsaughübe und Teildruckhübe des Verdrängungskörpers bereitzustellen.
Dosierpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die drehwinkel- oder weggesteuerte Antriebsvorrichtung ein Schritt-, EC- oder ein Linearmotor ist.
Dosierpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (3) ein Kolben oder eine flexible Membran ist.
Dosierpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper – mechanisch – hydraulisch – pneumatisch – magnetisch betätigbar ist.