DE4319803A1

DE4319803A1 - Hydraulische Pumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE4319803A1
Application number: DE4319803A
Authority: DE
Original assignee: IHD WERKZEUGMASCHINEN HANDELSG
Current assignee: H.G. RIDDER AUTOMATISIERUNGS GMBH, 59073 HAMM, DE
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1994-12-22
Also published as: AU6967894A; WO1994029033A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpeneinrichtung, insbesondere für mit abrasiven und/oder aggressiven Feststoffen vermischte Flüssigkeiten, die einen Verbraucher mit einem Medium versorgt.

Zum Beschichten von Flächen, die einen Anspruch auf einen Farbaufbau (z. B. Dünnlackbeschichtung) erheben, wie in der Autoindustrie, im Schiffsbau, bei Brücken oder Akustikplatten von Schallschutz-Deckensystemen, werden Farben oder Lacke mit einem hohen Feststoffgehalt verspritzt. Die in diesen Flüssigkeiten enthaltenen abrasiven und/oder aggressiven Füllstoffe führen an den zu ihrer Förderung eingesetzten bekannten Kolbenpumpen sehr schnell zum Verschleiß der Dichtungen und Packungen. Es hat sich herausgestellt, daß die feststoffbelasteten Flüssigkeiten im Dreischichtbetrieb häufig schon nach wenigen Tagen einen völligen Verschleiß der genannten Bauteile der Pumpe bewirken. Abgesehen davon ist bei den bekannten pneumatisch betriebenen Kolbenpumpen ein Kompressoreinsatz unerläßlich, d. h. bei der notwendigen Druckluft handelt es sich um eine sehr teure Energie; hinzu kommen eine meist hohe Geräuschentwicklung und die aufgrund von unvermeidlichen Vereisungen auftretenden Probleme.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich ohne die genannten Nachteile betreiben läßt und hohe Standzeiten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine die Flüssigkeit - oder ein anderes, feststoffbelastetes Trägermedium - nur mittelbar fördernde Druckeinheit gelöst. Der Erfindung liegt somit die grundsätzliche Überlegung zugrunde, die mit Feststoffen behaftete, abrasive und/oder aggressive Flüssigkeit erst gar nicht mit dem Kolben, den Zylinderrohrdichtungen und Packungen etc. in Berührung kommen zu lassen und damit eine weitestgehend verschleißfrei arbeitende Pumpeneinrichtung zu ermöglichen. Vorteilhaft sind daher der Flüssigkeitsstrom und ein die Druckeinheit beaufschlagender Hydraulikkreislauf voneinander getrennt. Der Hydraulikkreislauf dient allein zum Antrieb der Pumpe, wobei die Druckeinheit vorzugsweise mindestens ein Verdrängungsgehäuse aufweist, das an eine Füllstation angeschlossen ist. Beim Betrieb der Druckeinheit kann dann nämlich das aus dem aufgefüllten Verdrängungsgehäuse verdrängte Druckmedium dazu ausgenutzt werden, eine separat gespeicherte Teilmenge der feststoffbeladenen Flüssigkeit zum Verbraucher zu fördern.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, daß das Verdrängungsgehäuse mit einem Pumpraum eines Medientrenners verbunden ist, den eine innerhalb des Medientrenner-Gehäuses abdichtend angeordnete, elastische, walkfähige Trennwand von einem Druckraum trennt. Wenn der Druckraum über eine ein Ansaug- und ein Auslaßventil aufweisende Saug- und Druckleitung einerseits mit einer Flüssigkeits-Zuführleitung und andererseits einer Verbraucherleitung verbunden ist, läßt sich im Sinne eines hydraulischen Bowdenzuges die Druckeinheit reversierbar betreiben und die feststoffbeladene Flüssigkeit in den Druckraum pumpen bzw. aus diesem absaugen, je nach Beaufschlagungsrichtung der vorzugsweise aus zwei gegeneinander wirkenden Plungerkolben bestehenden Druckeinheit, die reversierbar mit ihren Kolbenstangen in das eine und das andere der aufgefüllten Verdrängungsgehäuse eintauchen.

Die Verdrängungsgehäuse schließen zwischen sich einen abgedichteten, durch einen von dem mit den Kolbenstangen verbundenen Arbeitskolben in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum getrennten Wegezylinder ein. Mittels der reversierbaren Druckeinheit läßt sich somit die mit abrasiven und/oder aggressiven Feststoffen vermischte Flüssigkeit in den Druckraum des Medientrenners pumpen bzw. aus diesem absaugen, und im Falle von jeweils zweifach vorhandenem Pump- und Druckraum sowie dazugehörigen Auslaß- und Ansaugventilen wird wechselweise in den einen Druckraum Flüssigkeit gepumpt und gleichzeitig aus dem anderen Druckraum Flüssigkeit abgesaugt, wobei die Auslaßventile ausgangsseitig in eine gemeinsame Druck- bzw. Verbraucherleitung münden. Als das den Pump- und den Druckraum zur Verfügung stellende, Medientrenner genannte Bauteil kann hierbei vorteilhaft ein Membrandruckspeicher dienen, der an sich bekannt ist, um in Hydraulikanlagen mit unterschiedlich starkem Ölverbrauch einen zuweilen kurzzeitig auftretenden Spitzenbedarf zu decken.

Es wird vorgeschlagen, daß der Arbeitskolben einstückig mit den beiden Kolbenstangen ausgebildet ist, so daß in diesem Fall die Kolbenstangen endseitig als Plungerkolben wirken.

Zum reversierenden Betrieb des Arbeitskolbens ist jeder Arbeitsraum über einen Leitungsanschluß mit dem Hydraulikkreislauf verbunden. Durch Umsteuerung wird entsprechend jeweils die eine oder die andere Kolbenringfläche mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Die Steuerung erfolgt über beispielsweise Proportionalventile mit Rampe, Schwarz-Weiß- Ventile mit beeinflußbarer Umsteuerungsbetätigung oder mit im Förderstrom regelbarer und in Förderrichtung umsteuerbarer Hochdruckpumpe. Es können alle Wege, d. h. links und rechts des Arbeitskolbens voll gedämpft, d. h. im schlagfreien Reversierbetrieb ausgefahren werden, was es erlaubt, die gewünschte Verdrängung, vorzugsweise 0,5 l pro Hub, in dem die Hydraulikflüssigkeit der Druckeinheit getrennt von der feststoffbelasteten Flüssigkeit aufnehmenden Medientrenner zu erreichen.

Zur Umsteuerung lassen sich im Wegezylinder Initiatoren anordnen, die mit einem Geber des Arbeitskolbens zusammenwirken, was sehr genaue Hubwege im Rahmen einer NC-Steuerung der Druckeinheit ermöglicht. Durch eine externe Umsteuereinrichtung läßt sich der Arbeitskolben folglich wechselweise mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagen bzw. druckentlasten.

Wenn in der Verbraucherleitung ein Hydrospeicher angeordnet ist, kann dieser als Pulsationsdämpfer dienen.

Die als mobile Station auszuführende hydraulische Pumpeneinrichtung läßt sich nach Art eines Baukastensystems durch mehrere zusammengeschaltete Druckeinheiten ergänzen. Das ermöglicht es, die Leistung der hydraulischen Pumpeneinrichtung entsprechend zu variieren. Die Pumpeneinrichtung wird über konstantem Druck - dieser kann im Bereich von 15 bis 130 bar liegen - gefahren und kann mit einer Druckübersetzung von beispielsweise 1 : 1 arbeiten; grundsätzlich lassen sich alle technisch machbar hohen Drücke realisieren. Je nach gewünschter Übersetzung kann der wirksame Querschnitt der ringförmigen Arbeitsräume des Wegezylinders gleich, größer oder kleiner sein als der des bzw. der Plungerkolben.

Es wird vorgeschlagen, daß an die Verbraucherleitung Spritzeinrichtungen angeschlossen sind. Das können beispielsweise mehrere mit einem Verteiler der Verbraucherleitung verbundene Spritzpistolen oder es kann ein Düsenbalken sein, wobei sich die hydraulische Pumpeneinrichtung vorteilhaft zum Auftragen von Farbe auf einen Gegenstand einsetzen läßt. Wenn beispielsweise Akustik- bzw. Schallschutzplatten handelsüblicher Abmessung mit einem Farbüberzug versehen werden sollen, stellt sich bei einem oszillierend angeordneten Düsenbalken mit 3 bis 12 Düsen, mit denen sich 1,5 l Farbe pro Minute und Düse auftragen läßt, eine optimale Überdeckung ein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung der Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Pumpeneinrichtung;

Fig. 2 als Einzelheit der Pumpeneinrichtung nach Fig. 1 die in einem Wegezylinder einen Arbeitskolben mit zwei Kolbenstangen aufweisende Druckeinheit, im Querschnitt gezeigt; und

Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht einer den Einsatz der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung am Beispiel von zu spritzenden Akustikplatten darstellenden Anlage.

Eine Pumpeneinrichtung 1 besteht aus einem Hydaulikaggregat 2, einer Druckeinheit 3 und zwei Medientrennern 4, 5, die an eine Verbraucherleitung 6 angeschlossen sind. Die Druckeinheit 3 ist als Wegezylinder 7 ausgebildet, der an jeder Seite ein Verdrängungsgehäuse 8, 9 aufweist. In dem Wegezylinder 7 ist ein Plungerkolben 10 angeordnet, der aus einem einstückig mit zwei Kolbenstangen 11, 12 ausgebildeten Arbeitskolben 13 besteht, der das Innere des Wegezylinders 10 in einen ersten bzw. zweiten, jeweils vor den Kolbenflächen des Arbeitskolbens 13 liegenden Druckraum 14a bzw. 14b (vgl. Fig. 2) unterteilt. Die den Wegezylinder 13 einschließenden, von diesem durch Trennwände 15 abgeteilten Verdrängungsgehäuse 8 bzw. 9 nehmen die mit Dichtungen 16 in den Trennwänden 15 angeordneten Kolbenstangen 11, 12 auf.

Zum Hin- und Herbewegen des Plungerkolbens 10 in Richtung des Doppelpfeiles 17 (vgl. Fig. 1) sind an den vor bzw. hinter den Arbeitskolben 13 liegenden Druckräumen 14a, 14b von dem Hydraulikaggregat 2 kommende Hydraulikleitungen 18, 19 angeschlossen. Zur Umsteuerung der Kolbenbewegung in den Endlagen sind in dem Wegezylinder 7 in Fig. 2 schematisch gezeigte Initiatoren 20, 21 angeordnet, die mit einem am Arbeitskolben 13 vorgesehenen Geber 22 zusammenwirken und das volle Ausfahren der Hubwege unterstützen. Die Verdrängungsgehäuse 8, 9 des Plungerkolbens 10 sind über Leitungen 23, 24 einerseits an einen Pumpraum 25 der Medientrenner 4, 5 und andererseits über zwischengeschaltete Absperrhähne 26, 27 an eine gemeinsame, zu einer Ölvorlage bzw. einer Füllstation 28 führenden Leitung 29 angeschlossen. Der Pumpraum 25 der Medientrenner 4, 5 wird durch eine innerhalb der Medientrenner-Gehäuse abdichtend angeordnete, elastische, walkfähige Trennwand 30 (vgl. Fig. 1) von einem Druckraum 31 abgetrennt. Die Druckräume 31 sind über eine erste und eine zweite, jeweils ein Ansaugventil 32 und ein Auslaßventil 33 aufweisende Saug- und Druckleitung 34 bzw. 35 einerseits mit einer Flüssigkeits-Zuführleitung 36 und andererseits der Verbraucherleitung 6 verbunden, da die Auslaßventile 33 ausgangsseitig gemeinsam in diese einmünden.

Zum Betrieb der hydraulischen Pumpeneinrichtung 1 sind die Verdrängergehäuse 8, 9 mit aus der Füllstation 28 eingespeister Hydraulikflüssigkeit aufgefüllt. Um aus der in Fig. 2 gezeigten Mittelstellung des Plungerkolbens 10 in die in Fig. 1 dargestellte linke Hub-Endlage zu kommen, wird von dem Hydraulikaggregat 2 über die Hydraulikleitung 19 Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsraum 14b eingespeist; der Arbeitskolben 13 bewegt sich daraufhin nach links, wobei aus dem vor dem Kolben 13 liegenden Arbeitsraum 14a die Hydraulikflüssigkeit im geschlossenen Kreislauf über die Hydraulikleitung 18 in das Hydraulikaggregat 2 zurückströmt. Gleichzeitig verdrängt die in das Verdrängergehäuse 9 eintauchende Kolbenstange 11 eine ihrem Verdrängungsvolumen entsprechende Menge Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 23 in den Pumpraum 25 des in Fig. 1 linken Medientrenners 4. Damit einhergehend drückt die von der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagte elastische Trennwand 30 die aus der die feststoffbeladene Flüssigkeit zuführenden Leitung 36 sowie über das Ansaugventil 32 und die Leitung 35 zuvor in den Druckraum 31 des Medientrenners 4 angesaugte Flüssigkeitsmenge durch die zuvor als Ansaug- und nunmehr als Druckleitung dienende Leitung 35 und das Auslaßventil 33 in die Verbraucherleitung 6. Zeitgleich mit diesem Arbeitshub wird in den Druckraum 31 des anderen, in Fig. 1 rechten Medientrenners 5 über die Saug- (und Druck-)leitung 34 und das aufgesteuerte Ansaugventil 32 ein neuer, feststoffbeladener Flüssigkeitsvorrat aus der Zuführleitung 36 angesaugt, wobei die Hydraulikflüssigkeit aus dem Pumpraum 25 des Medientrenners 5 über die Leitung 24 in das Verdrängungsgehäuse 8 zurückgefördert wird.

Durch das von den Initiatoren 20, 21 des Wegezylinders 7 bzw. dem Geber 22 des Arbeitskolbens 13 ausgelöste Umsteuern der Bewegungsrichtung läuft der vorbeschriebene Vorgang umgekehrt ab. Während des Reversierbetriebs des Arbeitskolbens 13 pendelt somit einerseits die Hydraulikflüssigkeit zwischen den Arbeitsräumen 14a bzw. 14b und dem Hydraulikaggregat 2 sowie andererseits die in die Verdrängungsgehäuse 8, 9 eingefüllte Hydraulikflüssigkeit zwischen den Pumpräumen 25 der Medientrenner 4, 5 und den Verdrängungsgehäusen 8, 9 hin und her. Infolge dieser Arbeitsspiele wird - unter Umgehung der Druckeinheit 3 - die feststoffbelastete, abrasive und/oder aggressive Flüssigkeit entsprechend in den Druckraum 31 des Medientrenners 4 bzw. 5 angesaugt bzw. aus diesem herausgedrückt und in die Verbraucherleitung 6 eingespeist. Auf diese Weise ist eine Förderung der abrasiven und/oder aggressiven Flüssigkeit möglich, ohne daß diese in Kontakt mit den Kolben, Dichtungen und Packungen der Druckeinheit 3 gelangt, was einen nahezu verschleißfreien Betrieb der hydraulischen Pumpeneinrichtung 1 gewährleistet. Damit sich eventuelle Leckagen aus dem Wegezylinder 7 und den beiden Verdrängungsgehäusen 8, 9 getrennt überwacht abführen lassen, ist der Wegezylinder 7 mit Leckölanschlüssen 53 versehen (vgl. Fig. 2).

In Fig. 3 ist als ein Beispiel für die Anwendung der hydraulischen Pumpeneinrichtung das Auftragen einer Farbschicht auf zur Schalldämmung eingesetzte Akustikplatten 37 gezeigt, d. h. die zu fördernde Flüssigkeit ist in diesem Fall mit abrasiven Feststoffen vermischte Farbe.

Eine nach Art eines Molchsystems ausgebildete Farbzuführung 38 sorgt in einem mit einem Rührwerk und einer Niveauregulierung ausgestatteten Farbbehälter 39 für einen ausreichenden Vorrat. Mittels einer Membranenpumpe 40 wird die Farbe aus dem Behälter 39 einem Vorratstank 41 zugeleitet, in den außerdem ein beim Spritzen der Akustikplatten 37 anfallender, in einer Auffangwanne 42 gesammelter Überhang im Rücklauf mit Hilfe ebenfalls einer Membranenpumpe 43 eingespeist wird; sowohl die Rücklauf-Flüssigkeit als auch die von dem Farbbehälter 39 zugeführte Farbe passieren vor dem Eintritt in den Vorratstank 41 eine Schwingsiebanlage 44, in der die Farbe gefiltert wird.

Mit Hilfe der zuvor beschriebenen hydraulischen Pumpeneinrichtung 1, die die im wesentlichen aus der Druckeinheit 3 und den Medientrennern 4, 5 bestehende Medien-Hochdruckpumpe umfaßt, wird danach aus dem Vorratstank 41 über die Zuführleitung 36 die benötigte Farbmenge abgezogen und dem Verbraucher 45 kontinuierlich zugefördert. Dieser besteht hier aus einem mehrere Spritzdüsen 46 aufweisenden Düsenbalken 47, der am Ende der Verbraucherleitung 6 oszillierend angeordnet ist und mit sehr genauer Farbdosierung das Aufspritzen der Farbe auf die von einer Seilförderanlage 48 transportierten Akustikplatten 37 ermöglicht. Die Pumpeneinrichtung 1 wird unter Berücksichtigung des sich in der Verbraucherleitung 6 über dem dortigen Meßpunkt 49 aufbauenden Staudrucks gefahren; ein in der Verbraucherleitung 6 angeordneter Hydrospeicher 50 dient als Pulsationsdämpfer. Zum Reinigen des Systems ist die Anlage an verschiedenen Positionen mit Spülwasseranschlüssen 51 und Abflußleitungen 52 zu einer Kläranlage versehen.

Bezugszeichenliste

1 Pumpeneinrichtung
2 Hydraulikaggregat
3 Druckeinheit
4 Medientrenner
5 Medientrenner
6 Verbraucherleitung
7 Wegezylinder
8 Verdrängungsgehäuse
9 Verdrängungsgehäuse
10 Plungerkolben
11 Kolbenstange
12 Kolbenstange
13 Arbeitskolben
14a Druckraum
14b Druckraum
15 Trennwand
16 Dichtung
17 Doppelpfeil
18 Hydraulikleitung
19 Hydraulikleitung
20 Initiator
21 Initiator
22 Geber
23 Leitung
24 Leitung
25 Pumpraum
26 Absperrhahn
27 Absperrhahn
28 Füllstation
29 Leitung
30 Trennwand
31 Druckraum
32 Ansaugventil
33 Auslaßventil
34 Saug- und Druckleitung
35 Saug- und Druckleitung
36 Zuführleitung
37 Akustikplatte
38 Farbzuführung
39 Farbbehälter
40 Membranenpumpe
41 Vorratstank
42 Auffangwanne
43 Membranenpumpe
44 Schwingsieb
45 Verbraucher
46 Spritzdüse
47 Düsenbalken
48 Seilförderanlage
49 Meßpunkt
50 Hydrospeicher
51 Spülwasseranschluß
52 Abflußleitung
53 Leckölanschluß

Claims

1. Hydraulische Pumpeneinrichtung, insbesondere für mit abrasiven und/oder aggressiven Feststoffen vermischte Flüssigkeiten, die einen Verbraucher mit einem Medium versorgt, gekennzeichnet durch eine die Flüssigkeit nur mittelbar fördernde Druckeinheit (3).

2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom und ein die Druckeinheit (3) beaufschlagender Hydraulikkreislauf (18, 19) voneinander getrennt sind.

3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinheit (3) mindestens ein Verdrängungsgehäuse (8 bzw. 9) aufweist, das an eine Füllstation (28) angeschlossen ist.

4. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängungsgehäuse (8 bzw. 9) mit einem Pumpraum (25) eines Medientrenners (4 bzw. 5) verbunden ist, den eine innerhalb des Medientrenner-Gehäuses abdichtend angeordnete, elastische, walkfähige Trennwand (30) von einem Druckraum (31) trennt.

5. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (31) über eine ein Ansaug- und ein Auslaßventil (32; 33) aufweisende Saug- und Druckleitung (34; 35) einerseits mit einer Flüssigkeits-Zuführleitung (36) und andererseits einer Verbraucherleitung (6) verbunden ist.

6. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinheit (3) aus zwei gegeneinander wirkenden Plungerkolben (10) besteht, die reversierbar mit ihren Kolbenstangen (11, 12) in das eine und das andere der aufgefüllten Verdrängungsgehäuse (8 bzw. 9) eintauchen, die zwischen sich einen abgedichteten, durch einen von den mit den Kolbenstangen (11, 12) verbundenen Arbeitskolben (13) in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (14a, 14b) unterteilten Wegezylinder (7) einschließen.

7. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (13) einstückig mit den beiden Kolbenstangen (11, 12) ausgebildet ist.

8. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsraum (14a, 14b) über einen Leitungsanschluß (18, 19) mit dem Hydraulikkreislauf verbunden ist.

9. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Wegezylinder (7) angeordnete Initiatoren (20, 21) mit einem Geber (22) des Arbeitskolbens (13) zusammenwirken.

10. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbraucherleitung (6) ein Hydrospeicher (50) angeordnet ist.

11. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der ringförmigen Arbeitsräume (14a, 14b) gleich größer oder kleiner ist als der des Plungerkolbens (10).

12. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Druckeinheiten (3) nach Art eines Baukastensystems zusammengesetzt sind.

13. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbraucherleitung (6) Spritzeinrichtungen (46, 47) angeschlossen sind.

14. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegezylinder (7) mit Leckölanschlüssen (53) versehen ist.

15. Pumpeneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Auftragen von Farbe auf einen Gegenstand (37) eingesetzt ist.