DE19840026C2 - Pumpsystem zum Mischen von Flüssigkeiten - Google Patents
Pumpsystem zum Mischen von FlüssigkeitenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pumpsystem, das es ermöglicht, ein Flüssigkeitsgemisch mit Dosierung und genau eingestelltem Durchsatz zu erhalten. DOLLAR A Das Pumpsystem nach der Erfindung umfaßt eine Mischeinrichtung (MX) für Flüssigkeiten, die vor einer Pumpe (T) angeordnet ist. Die Flüssigkeiten werden in Behältern (RA, RB) entnommen, die zyklisch in einem festgelegten Anteil in eine Mischkammer (9) durch abwechselndes Öffnen von Magnetventilen (EVA, EVB), die auf Ja/Nein arbeiten, eingeführt werden. Das System wird auf Saugen eingestellt und geregelt durch Verwendung von Dämpfungsmitteln wie Balgen (11A, 11B) in Vorkammern (8A, 8B), um die Effekte der Geschwindigkeitsdiskontinuitäten beim Öffnen und Schließen der Ventile zu vermeiden. Der Durchsatz der Pumpe (P) wird sowohl beim Saugen wie beim Fördern oder Verdrängen geregelt bzw. eingestellt. DOLLAR A Anwendung auf Installationen, beispielsweise der Chromatographie in flüssiger Phase.
Description
Die Erfindung betrifft ein Pumpsystem, das es
ermöglicht, ein Gemisch aus Flüssigkeiten mit Dosierung und
genau eingestelltem Durchsatz zu erhalten.
Sie betrifft insbesondere ein Pumpsystem, welches das Mischen
von mehreren Flüssigkeiten bei einer bestimmten Dosierung durch
zyklisches In-Verbindung-Bringen verschiedener Behälter, welche
die zu mischenden Flüssigkeiten enthalten, realisiert, wobei
eine Pumpe vermittels Ja/Nein-Ventilen eingeschaltet wird.
Ein solches Pumpsystem mit Dosierung und genau eingestelltem
Durchsatz kann auf zahlreichen Bereichen und insbesondere in den
Systemen der Chromatographie eingesetzt werden, wie sie in der
US-PS 5,755,561 und der US-PS 4,155,683 beschrieben sind. Zur
Vermeidung von Druckpulsationen sind auch passive
Dämpfungsglieder vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist aus
der DE 44 43 623 A1 eine Zahnradpumpe bekannt, die als
Kraftstoffpumpe dient. Zur Dämpfung weist sie einen
Druckimpulsmodulator in Form eines Balgs auf. Dieser reduziert
das Pumpengeräusch.
Zur Dämpfung von Druckschwingungen wird in der Schrift DE 31 46 456 A1
ein Element vorgeschlagen, das ebenfalls einen Balg
verwendet. Es können demnach verschiedene Pumpentypen verwendet
werden, um flüssige Gemische umzuwälzen. Bekannt sind
beispielsweise auch Pumpen mit hin- und hergehender Funktion,
welche im allgemeinen zwei Pumpeinheiten PU1, PU2 (Fig. 1)
kombinieren. Jede hiervon umfaßt einen Kolben 1, der in einem
Zylinder 2 gleitet, in Verbindung über ein in einer Richtung
wirkendes Ventil oder eine solche Klappe 4, die in der
Ansaugphase öffnet, mit einem Eintrittskanal 3, der aus einem T-
Verteilerstück T1 einer Flüssigkeit L steht. Die beiden
Einheiten PU1, PU2 stehen auch über eine Austrittsleitung 5 und
vermittels von Klappen 6 in Verbindung, die in der Förder- oder
Druckphase öffnen, und zwar mit einem zweiten T-Verteilerstück
T2. Die beiden Pumpeinheiten werden außerphasig gesteuert,
derart, daß die Saugphase der einen, der Förderphase der anderen
entspricht.
Die Geschwindigkeit jeder Pumpe vermindert sich im Betrieb. Das
gleiche gilt somit für den Durchsatz, der gefördert wird. Will
man, daß der Globalförderdurchsatz der beiden Einheiten PU1, PU2
im wesentlichen konstant ist, so ist es notwendig, daß die Summe
der Geschwindigkeiten der beiden Kolben 1 konstant bleibt und
somit daß die andere Einheit ihre Förder- oder Druckphase be
ginnt, bevor die erste nicht beendet ist. Während der Zyklus
fraktion, wo die beiden Einheiten gleichzeitig fördern, ist der
Saugdurchsatz offensichtlich null.
Es ist bekannt, die Mischung der Flüssigkeiten zu realisieren,
indem man den Eingang einer Pumpe mit mehreren die zu mischenden
Flüssigkeiten enthaltenden Behältern über Magnetventile oder
Schieber mit pneumatischer Steuerung beispielsweise verbindet.
Wie schematisch beispielsweise die Fig. 2 zeigt, realisiert man
in einem Kopf H das Gemisch aus mehreren aus den Behältern R1,
R2, . . ., Rn beispielsweise stammenden Flüssigkeiten vermittels
Magnetventilen EV1, EV2, . . ., Evn, die auf Ja/Nein arbeiten, und
die auf der Saugseite einer Dosierpumpe P eines an sich bekann
ten Typs angeordnet sind, der ein oder mehrere Köpfe mit Kolben
oder mit Membran mit konstantem oder pulsierendem Durchsatz
umfassen kann, derart beispielsweise wie die in der FR 2 726 332
(US 5 755 561) der Anmelderinnen beschriebene Pumpe. Die Magnet
ventile werden nacheinander durch eine zyklische Permutation
geöffnet und gemäß einem Formfaktor, der den gewünschten prozen
tualen Anteil der Gemische der Flüssigkeiten auf Befehl eines
Pilotprozessors PC bestimmt, um eine genaue Dosierung zu erhal
ten.
Das Gemisch der Flüssigkeiten durch alternatives Ansaugen ver
mittels Ja/Nein-Ventilen ist ein wirtschaftliches Verfahren, da
nur eine einzige Pumpe (zu wählen aus den auf dem Markt vorhan
denen Pumpen) notwendig ist, eine relativ wenig teure Montage
von Elementen und ein relativ einfaches Mittel zum Regeln der
Ventile. Im Gegensatz zu den genannten Vorteilen stellt sich
aber hier der Nachteil, daß empfindliche Änderungen der Dosie
rung hervorgerufen werden sowie erhebliche Veränderungen des
gepumpten Durchsatzes. Dies betrifft im wesentlichen ihr Funk
tionsprinzip.
Für eine gute Genauigkeit bei der Realisierung der Gemische ist
es notwendig, eine rasche Umschaltung der Magnetventile zu ha
ben. Im praktischen folgenden Fall, wo man eine Pumpe P mit
Drehnocke verwendet, die bei 60 U/min bei Maximaldurchsatz
läuft, mit einem Permutationszyklus der Magnetventile, der bei
spielsweise 5 s dauert und bei dem man ein Gemisch zu erhalten
wünscht von 1% einer Flüssigkeit A in einem Gemisch A + B + C, soll
die Öffnungsdauer des die Zirkulation von A (EVA beispielsweise)
steuernden Magnetventils bei 50 ms liegen. Wünscht man eine
Genauigkeit von 1%, so soll die kumulierte Dauer der Umschalt
zeiten, O (offen) + F (geschlossen) sehr viel kleiner als 5 ms,
d. h. < 2,5 ms pro Umschaltfront sein. Um diese Genauigkeit zu
garantieren, muß man normalerweise Magnetventile verwenden,
deren Umschaltzeit in der Größenordnung von 1 bis 2 ms höchstens
liegt.
Unter solchen Betriebsbedingungen führen die Durchsätze zu Flüs
sigkeitsgeschwindigkeiten in den Saugrohren, die bis zu etlichen
Metern pro Sekunde gehen können.
Das schnelle Schließen des EVA-Ventils, welche die Zirkulation
von A steuert, führt zum plötzlichen Stillstand der Flüssig
keitssäule, die hierin zirkulierte, beispielsweise mit 2 m/s;
dies ruft einen Überdruck, der ihr Schließen verzögert, hervor
und modifiziert den gewünschten prozentualen Anteil des Bestand
teils im Gemisch.
Das öffnen des Magnetventils EV2 beispielsweise erfolgt
beispielsweise gleichzeitig wie das Schließen des Magnetventils
EV1. Beim gleichzeitigen Schließen des Magnetventils EV2 soll
die im Saugrohr enthaltene aus dem Behälter R2 stammende Flüs
sigkeitssäule, die bisher hierin unbeweglich war, die gleiche
Geschwindigkeit (2 m/s), die die aus dem Behälter R1 stammende
Flüssigkeitskolonne hatte, annehmen, und zwar in einem Zeitraum
in der Größenordnung 1 m/s. Man verifiziert ohne weiteres, daß
der notwendige Druck, um eine ausreichende Beschleunigung zu
erhalten, erheblich größer als der atmosphärische Druck ist. Da
dies unmöglich ist, gibt es nachteiligerweise erhebliche Kavita
tionen in der gepumpten Flüssigkeit und somit prozentuale An
teilsfehler und erhebliche Fehler im Durchsatz des Pumpsystems.
Hieraus folgt, daß die Pumpen, bei denen dieses Verfahren zum
Mischen von Flüssigkeiten eingesetzt war, im allgemeinen über
einen pulsierten Saugdurchsatz verfügen. Da die Rekursion nie
mehr synchron mit der Rekursion des Mischsystems mit Magnetven
tilen ist, beobachtet man ein Phänomen des Schlagens mit einer
zyklischen Veränderung der Dosierung des resultierenden Gemi
sches.
Das Pumpverfahren nach der Erfindung ermöglicht es, ein Gemisch
aus mehreren Bestandteilen mit einer genauen Dosierung jedes
hiervon zu erhalten, indem man ein zyklisches In-Verbindung-
Setzen der die Bestandteile enthaltenden Behälter mit dem Ein
gang einer Pumpe vermittels Ventilen erreicht. Sie zeichnet sich
dadurch aus, daß sie die Verwendung von Dämpfungsmitteln für die
zyklischen Veränderungen der Geschwindigkeit der Bestandteile,
hervorgerufen durch öffnen und Schließen der Ventile umfaßt.
Als Dämpfungsmittel kann man beispielsweise verformbare Volumina
verwenden, deren Volumen in bezug auf diese zyklischen Verände
rungen der Geschwindigkeit variiert. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform setzt man den Eingang der Pumpe in Verbindung
mit einer Mischkammer für die Bestandteile, wobei diese Misch
kammer mit den Behältern vermittels Ventilen und diesen Dämp
fungsmitteln verbunden ist.
Das Verfahren umfaßt beispielsweise die Verwendung von Hilfs
kammern, die vor der Mischkammer angeordnet sind, je versehen
mit einer verformbaren Wand, die auf einer Seite einem konstan
tem Druck und auf der gegenüberliegenden Seite dem Druck eines
Bestandteils ausgesetzt ist.
Das aus mehreren Bestandteilen bestehende Pumpsystem nach der
Erfindung umfaßt eine Pumpe und Ventile, um zyklisch den Eingang
der Pumpe mit den die zu vermischenden Bestandteile enthaltenden
Behälter in Verbindung zu setzen. Sie zeichnet sich dadurch aus,
daß sie Dämpfungsmittel für die zyklischen Geschwindigkeitsände
rungen der Bestandteile, hervorgerufen durch öffnen und Schlie
ßen der Ventile umfaßt.
Das Pumpsystem umfaßt bevorzugt eine Mischkammer, die in Ver
bindung mit dem Eingang der Pumpe und in intermittierender Ver
bindung mit den Dämpfungsmitteln vermittels Ventilen steht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen
die Dämpfungsmittel Hilfskammern, die vor der Mischkammer an
geordnet sind und je mit einer verformbaren Wand ausgestattet
sind, die auf der einen Seite einem konstanten Druck und auf der
gegenüberliegenden Seite dem Druck eines Bestandteils ausgesetzt
sind.
Nach einer bevorzugten Verwirklichungsform ist die verformbare
Wand in jeder Hilfskammer die eines sich nach außen öffnenden
Balgen.
Die Hilfskammern und die Mischkammer sind beispielsweise Kammern
im Innern ein und des gleichen steifen Gehäuses.
Nach einer Ausführungsform umfaßt das System Mittel zum Umrühren
des Gemisches im Innern der Mischkammer, einen Motor und Mittel
zur Verbindung (beispielsweise vom magnetischen Typ), um den
Motor mit den Umrührmitteln zu verbinden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform setzt man den Eingang der
Pumpe in Verbindung mit einer Mischkammer der Bestandteile,
wobei diese Mischkammer mit den Behältern vermittels Ventilen
und diesen Dämpfungsmitteln verbunden ist.
Man kann eine Mischkammer mit variablem Volumen verwenden, wobei
das System Mittel umfaßt, um das Volumen dieser Kammer als Funk
tion des gepumpten Durchsatzes zu modifizieren und auch Mittel
zum Ausgleichen des statischen Drucks der zu vermischenden Be
standteile.
Die Mittel zum Dämpfen der Veränderungen der Geschwindigkeit
jedes Beispiels können auch eine Kompensationskammer mit varia
blem Volumen sowie einen Prozessor umfassen, um das Volumen
jeder Kompensationskammer als Funktion wenigstens eines Parame
ters zu setzen, der die Geschwindigkeit jedes der Bestandteile
beeinflußt.
Diese Ventile sind bevorzugt Magnetventile, die auf Ja/Nein
arbeiten, wobei das System einen Prozessor umfaßt, um jeweilige
Steuersignale dieser Magnetventile zu bilden.
Bevorzugt umfaßt die Pumpe Mittel zum Regeln bzw. zum Regulari
sieren, im folgenden Regeln genannt, des Durchsatzes auf der
Saugseite. Sie umfaßt beispielsweise zwei Pumpeinheiten mit hin-
und hergehendem Kolben, die bezüglich einander außerphasig sind
und je während der Saugphase mit der Mischkammer in Verbindung
stehen, wobei diese Kolben gesteuert werden durch einem Prozes
sor zugeordnete Mitnahmemittel. Die Pumpe umfaßt bevorzugt eine
dritte Pumpeinheit mit hin- und hergehendem Kolben bzw. Hubkol
ben, wobei das Pilotmittel so ausgelegt ist, daß es während der
Saugphase die Summe der jeweiligen Geschwindigkeiten der drei
Kolben konstant hält.
Charakteristiken und Vorteile von Verfahren und Vorrichtung
gemäß der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nachstehenden
Beschreibung, unter anderem eines Ausführungsbeispiels, wobei
auf die beiliegenden Zeichnungen bezug genommen wird, in denen
zeigt:
Fig. 1 schematisch einen bekannten Aufbau einer Pumpe mit zwei
Hubkolbenpumpeneinheiten, deren Saugdurchsatz Pulsationen hat;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Pumpsystem vom bekannten Typ zum
Mischen der Bestandteile durch zyklisches In-Verbindung-Setzen
von Behältern, welche die zu mischenden Bestandteile enthalten,
und zwar vermittels von Ventilen mit einem mit dem Eingang einer
Pumpe verbundenen Mischkopf;
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Mischeinrich
tung nach der Erfindung;
die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen von Hubkolbenpum
pen;
Fig. 6 zeigt schematisch die Kombination des Mischers der Fig.
3 mit einer Pumpe nach der Erfindung, um eingestellte Mengen
sowohl beim Ansaugen wie beim Fördern zu erhalten;
Fig. 7 zeigt die lineare Veränderung über ein Zeitintervall von
20 min des Verhältnisses einer Substanz im Gemisch eines ersten
Bestandteils und eines zweiten diese Substanz enthaltenden Be
standteils, wenn man graduell die jeweiligen Öffnungszeiten der
Magnetventile des Mischers der Fig. 3 verändert, wobei sich der
eine in konkomitanter Weise vermindert, der andere erhöht; und
Fig. 8 zeigt eine Variante der Ausführungsform zu Fig. 6 mit
einem Block zur direkten Injektion von Gemisch in die Pumpe.
Das Pumpsystem nach der Erfindung umfaßt (Fig. 3) eine Vorricht
ung MX zum Mischen einer Anzahl n von Komponenten, welche vor
einer Pumpe P angeordnet ist. Im gerade beschriebenen Beispiel
ist die Anzahl n auf zwei aus Gründen einer einfacheren
Beschreibung vermindert.
Die Mischeinrichtung MX (Fig. 3) umfaßt bevorzugt in einem Ge
häuse 7, n (hier n = 2) Vorkammern 8A und 8B vor einer Mischkammer
9. Die Verbindung zwischen jeder Vorkammer und der Mischkammer
9 wird durch ein Magnetventil EVA (offen dargestellt) und EVB
(geschlossen dargestellt) intermittierend gestaltet, wobei die
ses auf Ja/Nein arbeitet. Die beiden Vorkammern 8A, 8B stehen
dauernd in Verbindung über Kanäle 10A, 10B mit Behältern RA, RB,
welche die zu vermischenden flüssigen Bestandteile enthalten.
Jede Vorkammer 8A, 8B enthält einen Balg als Dämpfungsmittel
11A, 11B für die Beschleunigungen und Verzögerungen, die den
Flüssigkeiten aufgrund des Öffnens und intermittierenden
Schließens der Magnetventile EV1, EV2 erteilt werden, hier
gebildet durch ein extensibles Volumen, dessen Volumen bezüglich
den zyklischen Änderungen der Geschwindigkeit variiert. Man kann
beispielsweise einen Balgen verwenden, dessen Außenfläche in
Kontakt mit der Flüssigkeit in jeder Vorkammer steht und dessen
Inneres in Verbindung mit der Außenseite des Gehäuses 7 steht.
Ein Homogenisierungsmittel, beispielsweise eine sich drehende
Paddelschaufel 12, ist in der Mischkammer angeordnet. Bevorzugt
verwendet man eine Schaufel mit Magnet, die man in Drehung ohne
Kontakt von der Außenseite der Kammer 9 über eine Drehscheibe 13
antreibt, welche Magnete 14 trägt, wobei die Scheibe mit einem
Motor 15 gekuppelt ist.
Das Vorhandensein dieser Balgen in den Vorkammern hat zur Folge,
daß erheblich die unerwünschten Effekte der plötzlichen Durch
satzveränderungen der Bestandteile vermindert werden. Die Druck
erhöhung in der Vorkammer 8B beispielsweise, die aus dem Schlie
ßen des entsprechenden Magnetventils EVB resultiert, wird auto
matisch durch eine Zusammenziehung des Balgens 11B kompensiert.
Dagegen wird die Verminderung des Drucks in der Vorkammer 8A
beispielsweise, die aus dem Öffnen des entsprechenden Magnetven
tils EVA resultiert, automatisch durch eine Ausdehnung des Balgs
11A kompensiert.
Die Regelung oder Regularisierung des Betriebs wird noch verbes
sert, wenn man die Dämpfungsmittel so nah wie möglich an die
Mischkammer heranbringt. Indem man die elastisch verformbaren
Balge 11A, 11B so nah wie möglich vor den Magnetventilen
anordnet und diese Magnetventile so nah wie möglich der Pumpe B
oder der Mischkammer 9, vermindert man die Masse der Flüssig
keit, die beim öffnen der Magnetventile in Bewegung zu setzen
ist. Das elastische Volumen soll berechnet werden, damit es die
Beschleunigungen derart absorbiert, daß der negative erzeugte
Druck ausreichend gering bleibt, um nicht eine Kavitation in den
gepumpten Flüssigkeiten hervorzurufen und nicht die Öffnungs-
und Schließzeit der Magnetventile zu modifizieren.
Die vorstehende Mischeinrichtung kann vor einer großen Vielfalt
unterschiedlicher Pumpen P, sei es, daß ihr Saugdurchsatz gege
benenfalls regelmäßig ist, bevorzugt jedoch vor der nachbe
schriebenen Pumpeinrichtung, angeordnet werden.
Die Pumpeinrichtung nach der Erfindung umfaßt Pumpeinheiten mit
hin- und hergehendem Betrieb, die je über eine Saugphase des
flüssigen Gemisches und eine Druckphase verfügen. Wie bereits
beschrieben in der FR 726 332 (US 5 755 561) umfaßt jeder Pump
modul (Fig. 4, 5) eine einen Kolben bildende Stange, die par
tiell in den Innenhohlraum eines Pumpkörpers 2 greift. Die Stan
ge 1 ist mit einem Kopf 16 versehen. Eine Feder 17 ist zwischen
ihr und dem Ende des Gehäuses derart angeordnet, daß auf den
Kolben eine permanente dem Herausziehen dienende Kraft ausgeübt
wird. An seinem gegenüberliegenden Ende steht der Innenhohlraum
des Gehäuses 1 mit einer Leitung 18 in Verbindung, die mit einem
in einer Richtung wirkenden Ventil 19A versehen ist, beispiels
weise einem Kugelventil, das während der Saugphase öffnet, wo
die Stange 1 zurückläuft sowie eines analogen anderen Ventils
19B, das während der Verdrängungs- oder Druckphase öffnet.
Nach einer ersten Ausführungsform (Fig. 4) wird das mehr oder
weniger große Einfahren der Stange 1 in das Gehäuse 2 sicherge
stellt durch die Translation einer endlosen Schnecke 20, die
sich gegen den Kopf 16 vermittels eines Kugellagers 21 abstützt.
Die Translationsmittel der Schnecke umfassen beispielsweise eine
Mutter 22, die an die Schnecke 20 angepaßt ist und die
beispielsweise im hohlen Rotor eines Elektromotors 23 gelagert
ist, der fest ist und durch sie in Drehung versetzt wird. Man
verändert die Translationsrichtung der Schnecke, indem man die
Drehrichtung des Motors bei jedem Halbzyklus der Pumpe umkehrt.
Nach einer zweiten Ausführungsform (Fig. 5) wird das mehr oder
weniger starke Einfahren der Stange 1 in das Gehäuse 2 sicherge
stellt durch das Drehen einer Nocke 24 in Abstützung gegen den
Kopf 16, deren Achse 25 durch einen Motor 26 in Drehung versetzt
wird. Das mehr oder weniger große Einfahren der Stange 1 in den
Hohlraum innerhalb des Gehäuses 1 wird erhalten, indem man die
Exzentrizität A der Nocke auf ihrer Achse verändert. Der Antrieb
des Motors 26 wird durch einen Hilfsrechner PC gesteuert.
Die Pumpvorrichtung nach der Erfindung ist gegenüber der bekann
ten Ausführungsform der Fig. 1 derart verbessert, daß gleichzei
tig ein konstanter Durchsatz beim Ansaugen wie beim Fördern er
halten wird.
Dieses Ergebnis wird erhalten (Fig. 6) durch Verwendung einer
dritten mit hin- und hergehendem Kolben arbeitenden Pumpeinheit
PU3 analog den vorhergehenden. Diese dritte Pumpeinheit PU3
steht in dauernder Verbindung mit dem Ausgang der Mischeinrich
tung MX über eine Leitung 27. Die Einheiten PU1 und PU2 werden
mit Flüssigkeit gespeist, die durch die dritte Einheit PU3 über
in einer Richtung wirkende Ventile 28 verdrängt wird. Die Flüs
sigkeitsvolumina werden durch die beiden Einheiten PU1, PU2
gegen einen Verteiler T 29 verdrängt, wie vorher, und zwar über
in einer Richtung wirkende Ventile 30.
Die gewünschte Regelung oder Regularisierung des Durchsatzes
auch bei Ansaugung wird erhalten, indem man die Bewegungsge
schwindigkeit des Kolbens 1 in der dritten Einheit PU3 einstellt
sowie sein Außer-Phase-Kommen bezüglich dem Kolben der beiden
Einheiten PU1, PU2, derart, daß die Summe der Geschwindigkeiten
der drei Kolben während der Ansaugphase konstant bleibt.
Mit der direkten Kombination der Mischeinrichtung und der Pumpe
in der so geregelten Weise, wenn der Formfaktor des Steuersi
gnals der Magnetventile, welche die verschiedenen Flüssigkeiten
dosieren, als Funktion des in Frage kommenden Gemisches vari
iert, wird die erhaltene Genauigkeit in der Dosierung und dem
Durchsatz eines Gemisches ausgezeichnet, wie man das klar in
Fig. 7 erkennt. Das gleiche gilt für den Mischdurchsatz, der
reproduzierbar ist, unabhängig vom Formfaktor der die verschie
denen Magnetventile steuernden Signale.
Fig. 7 zeigt die vollkommene Linearität der Veränderung des
Anteils einer Substanz, die mit einem der flüssigen Bestandteile
eines Gemisches vermischt ist, wenn man die Summe der Öffnungs
zeiten, die jeweiligen Öffnungszeiten der beiden Magnetventile
einer Mischvorrichtung konstant variieren läßt.
Nach der Ausführungsform der Fig. 8, die für gewisse Anwendungs
fälle zweckmäßig ist, schaltet man im Kreis 27 zwischen der
Mischvorrichtung MX und der Pumpe P die intermittierende Ver
bindung eines benachbarten Kanals 32 zwischen, der mit einem ein
Gemisch enthaltenden Speicher RE verbunden ist. Dieser Injektor
umfaßt ein Magnetventil EVC, das ebenfalls durch den Rechner PC
gesteuert ist. Ein in nur einer Richtung wirkendes Rückhalteven
til 33 vom Typ mit Kugel und Feder beispielsweise ist in den
Kreis 27 zwischengeschaltet. Während der Phase der Injektion des
Gemisches über den benachbarten Kanal 32 hält man die EVA, EVB
der Mischvorrichtung MX geschlossen und öffnet das Magnetventil
EVC. Die Klappe oder das Ventil 33 unterbindet die Diffusion des
gegen die Mischeinrichtung MX injizierten Gemisches. Bei Wieder
aufnahme der Saugvorgänge des aus der Vorrichtung MX stammenden
Gemisches ist man sicher, ohne irgend einen Mitschleppeffekt die
vordefinierten Grade oder Verhältnisse der gemischten Bestand
teile zu erreichen.
Andere Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung reali
siert werden.
- a) So kann man beispielsweise eine Mischkammer mit variablem Volumen verwenden, deren Volumen man als Funktion des ge pumpten Durchsatzes einstellt.
- b) Man kann auch Mittel von einem bekannten Typ verwenden, die es ermöglichen, an die Balgen auf ihrer Fläche außerhalb der Vorkammern 8A, 8B einen konstanten Gegendruck einzu stellen, der jedoch als Funktion des Drucks der Bestand teile, die in den Mischer MX gehen, einstellbar ist.
- c) Beschrieben wurde eine bevorzugte Ausführungsform, wo man die Veränderungen der Geschwindigkeit der Bestandteile durch Kompensation der resultierenden Druckveränderung in den beiden Vorkammern 8A, 8B regularisiert bzw. regelt. Es ist jedoch möglich, ein anderes Steuermittel zu verwenden. Man kann beispielsweise jeden Balgen durch eine Kompensa tionskammer mit variablem Volumen ersetzen, dessen Volumen dauernd eingestellt wird durch einen programmierten Prozes sor, um das Volumen jeder Kompensationskammer als Funktion wenigstens eines Parameters variieren zu lassen, der die Geschwindigkeit jedes der Bestandteile beeinflußt. Der Prozessor kann beispielsweise programmiert werden, damit die an die Bestandteile gelegte Beschleunigung ein gewisses vordefiniertes Veränderungsprofil einhält.
Claims (7)
1. Pumpsystem zum Erhalt eines Gemisches aus mehreren flüssi
gen Bestandteilen, unter genauer Dosierung eines jeden
hiervon, eine Pumpe (P) und Ventile (EVA, EVB) umfassend,
um zyklisch den Eingang der Pumpe mit den, die zu mischen
den Bestandteile enthaltenden Behältern (RA, RB), in Ver
bindung zu setzen, wobei das Pumpsystem das
Dämpfungsmittel (11A, 11B) für die zyklischen Geschwindig
keitsveränderungen der Bestandteile, die durch das Öffnen
und Schließen der Ventile hervorgerufen wurden, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mischkammer (9) in
Verbindung mit dem Eingang der Pumpe (P) und in
intermittierender Verbindung mit den Dämpfungsmitteln
vermittels Ventilen (EVA, EVB) umfasst.
2. Pumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dämpfungsmittel (11A, 11B) in Hilfskammern (8A, 8B)
angeordnet sind, die vor jeder Mischkammer (9) angeordnet
sind und je mit einer verformbaren Wand (W) versehen sind,
die auf einer Seite einem konstanten Druck und auf der
gegenüberliegenden Seite dem Druck eines Bestandteils aus
gesetzt ist.
3. Pumpsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die verformbare Wand (W) in jeder Hilfskammer (8A, 8B) die
Wand eines nach außen sich öffnenden Balgens ist.
4. Pumpsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hilfskammern (8A, 8B) und die Mischkammer (9)
Kammern im Innern ein und des gleichen steifen Gehäuses
(7) sind.
5. Pumpsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Pumpe (P) zwei Pumpeinheiten (PU1,
PU2) mit hin- und hergehenden Kolben umfasst, wobei jede
eine Saugphase und eine Förderphase umfasst, die bezüglich
einander phasenversetzt sind, von denen eine jede während
einer Saugphase mit der Mischkammer (9) in Verbindung
steht, sowie Mittel (20-26) zum Antrieb der beiden bezüg
lich einander phasenversetzten Pumpen, in Zuordnung zu
einem Prozessor (PC), der so ausgebildet ist, dass er die
Summe der jeweiligen Geschwindigkeiten der beiden Kolben
konstant hält, und das Pumpsystem eine dritte Einheit
(PU3) zum Pumpen mit einem hin- und hergehenden Kolben
umfasst, wobei diese Antriebsmittel (20-26) einem
Prozessor (PC) zugeordnet und so ausgelegt sind, dass sie
die Summe der Geschwindigkeiten der drei Kolben konstant
halten, derart, dass der Saugdurchsatz der Pumpe konstant
gehalten wird.
6. Pumpsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Mischkammer (9) ein variables
Volumen hat, wobei das System einen beweglichen Kolben
umfasst, um das Volumen dieser Kammer als Funktion des
gepumpten Durchsatzes zu verändern.
7. Pumpsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass es einen Injektor (31-33) zur
intermittierenden Injektion eines anderes Gemisches in die
Pumpe (P) umfasst.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
FR9711149A FR2768189B1 (fr) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | Procede et systeme de pompage pour melanger des liquides |
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DE19840026C2 true DE19840026C2 (de) | 2000-11-23 |
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Family Applications (1)
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