EP0298140A1

EP0298140A1 - Dosierpumpe mit einem Drehkolben

Info

Publication number: EP0298140A1
Application number: EP87109720A
Authority: EP
Inventors: András Odrobina
Original assignee: Dozsa Mezogazdasagi Termeloszovetketzet
Current assignee: Dozsa Mezogazdasagi Termeloszovetketzet
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1989-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit einem schlitzgesteuerten Drehkolben (14), der über eine sich mitbewegende Nabe (3) bewegt wird. Der Mittelpunkt des an der Nabe (3) befestigten und außerhalb der Drehachse angeordneten Mitnehmerkugelgelenks (4) liegt in der Bohrung der mit der Drehachse der Nabe (3) einen Winkel einschließenden, frei umlaufenden Steuerscheibe (5). Die freilaufende Steuerscheibe (5) ist im Inneren einer Stellscheibe (6) angeordnet, wobei der mit der Achse der Nabe (3) eingeschlossene Winkel geändert werden kann. Zur Änderung des Neigungswinkels der Stellscheibe (6) dienen eine gelenkig angeschlossene Mutter (9) und eine axial verstellbare mit einem Gewinde versehene Schraubenspindel (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit einem Drehkolben, deren Hublänge und Förderleistung während des Betriebs kontinuierlich geändert werden können, und die ohne Ventile arbeitet.
Dosierpumpen mit Drehkolben werden vorwiegend in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie dann eingesetzt, wenn bei einem Arbeitsprozess die erforderlichen Flüssigkeitskomponenenten kontinuierlich zugeführt werden. Aus diesem Grund werden derartige Pumpen üblicher Weise auch als Dosierpumpen bezeichnet.
In den obenangeführten Industriezweigen finden auf voneinander verschiedenen Funktionsprinzipien beruhende Dosierpumpen Anwendung.
Aufgrund der Kolbenbewegung können diese Maschinen in zwei Gruppen aufgeteilt werden.
Zu der ersten Gruppe gehören diejenigen Maschinen, deren Kolben eine Pendelbewegung veränderlicher Länge ausführt. Das Charakteristikum dieses Maschinentyps besteht darin, daß die Steuerung der geförderten, in einer Richtung fließenden Flüssigkeit durch selbsttätige Ventile gewährleistet wird.
Zu der zweiten Gruppe gehören Dosierpumpen mit Kolben, aber ohne Ventile. Bei diesen Maschinen führt der sich vor- und rückwärts bewegende Kolben je Hub eine vollkommene Umdrehung aus. Durch diese komplexe Kolbenbewegung wird es ermöglicht, daß der eine Pendel-, bzw. Drehbewegung ausführende Kolben die Saugöffnung bzw. die Drucköffnung alternierend öffnet und schließt, wodurch erreicht wird, daß die geförderte Flüssigkeit nur in einer Richtung strömt.
Da die Erfindung der zuletzt genannten Gruppe zuzuordnen ist, beschäftigen wir uns im folgenden nur mit diesem Maschinentyp.
Eine von den bekannten Herstellern der Maschinen mit Drehkolben ist die Firma ORLITA GmbH & Co. KG. (Gießen).
Außerdem sind Produkte mit ähnlicher Kinematik der Firma WALBERSDORF-SONDERMASCHINENBAU (Burbach) bekannt.
Der gemeinsame Nachteil dieser Pumpen besteht darin, daß der die Bewegung des Kolbens erzeugende Mechanismus sehr groß dimensioniert werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine Zwillingsanordnung bzw. eine serienmäßige mehrköpfige Gestaltung überhaupt nicht oder nur mit Schwierigkeiten erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen den Kolben in Bewegung setzenden Mechanismus zu entwickeln, der reduzierte Maschinenabmessungen und Maschinenmasse sowie eine vorteilhafte und einfache Produzierbarkeit und eine leichte Montage ermöglicht. Die erfindungsgemäße Maschine soll ferner zur Gestaltung von Serien- und Zwillingsmaschinen sowie Serienmaschinen in mehrköpfiger Ausführung - auf dem Prinzip des Baukastensystems beruhend - geeignet sein.
Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf eine Dosierpumpe mit einen schlitzgesteuerten Drehkolben bei der zur Bewegung des Drehkolbens eine sich mit diesem drehende Nabe vorgesehen ist. Der Mittelpunkt des an der Nabe befestigten und außerhalb der Drehachse angeordneten Mitnehmerkugelgelenks liegt in der Bohrung der mit der Drehachse einen Winkel einschließenden, freilaufenden und drehbaren Steuerscheibe.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die freiumlaufende Steuerscheibe der Dosierpumpe im Inneren der Stellscheibe angeordnet, wobei der mit der Achse der Nabe eingeschlossene Winkel geändert werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung wird der Neigungswinkel der Stellscheibe der Dosierpumpe mit Hilfe der - vorteilhafterweise gelenkig angeschlossenen - in Richtung der Mutter und axial verstellbaren mit einem Gewinde versehenen Spindel geändert.
Es ist ebenfalls als vorteilhaft zu betrachten, wenn die radiale Symmetrieachse des Mitnehmerkugelgelenks mit der radialen Symmetrieachse der an dem Kolbenmantel ausgestalteten Steueröffnung einen Winkel von 90° oder annähernd 90° einschließt.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Übertragung des zum Antreiben der Nabe erforderlichen Moments ein eine axiale Verschiebung zwischen der Antriebswelle und Nabe zulassendes Schaltelement, vorteilhafterweise eine Paßfeder, angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Dosierpumpe wird anhand einer vorteilhaften Ausführungsform, die im Schnitt aus der beiliegenden Zeichnung ersichtlich ist, näher erläutert.
Die Dosierpumpe wird mit Hilfe der Abtriebswelle 1 eines beliebigen Antriebs bewegt. Die Antriebwelle 1 ist über eine Paßfeder 2 mit einer Nabe 3 lösbar verbunden. Die Paßfeder 2 ist derart ausgelegt, daß eine leichte axiale Bewegung der Nabe 3 möglich ist. Die Nabe 3 trägt ein Mitnehmerkugelgelenk 4, das in die radiale Bohrung einer freilaufenden Steuerscheibe 5 eingreift. Die Steuerscheibe 5 kann mit einer Stellscheibe 6 um den Achsenmittelpunkt "A" geneigt werden, wobei der Neigungswinkel durch einen zwischen den Schenkeln einer Gabel 7 geführten Mitnehmerbolzen 8 bzw. dessen Position bestimmt wird.
Der Mitnehmerbolzen 8 bildet mit einer Mutter 9 eine Einheit, deren axiale Position durch Drehen einer mit Handrad versehenen Schraubenspindel 10 geändert werden kann. An der oberen Ebene der Mutter 9 ist das die Position des Mitnehmerbolzens 8 anzeigende Lagezeichen "D" vorhanden, das unter dem eine Skala tragenden Fenster 11 fortlaufend den eingetellten Hubwert anzeigt, d.h. daß der Betrag des jeweiligen Abstands vom Nullpunkt "O" abgelesen werden kann.
Über einen Sicherungstift 13 ist an die Nabe 3 drehfest ein Drehkolben 14 angeschlossen der über eine Dichtung 15 im Inneren eines Zylinders 16 gelagert ist. Ein Saugstutzen 17 und ein Druckstutzen 20 sind an dem Zylinder 16 angeschlossen, der über eine Verschlußkappe 19 verschlossen ist, die benachbart dem freien Ende des Drehkolbens 14 angeordnet ist.
Die theoretische Hublänge der Maschine wird durch den Einstellwinkel α nach der folgenden Beziehung bestimmt:
S = 2B · sinα
wobei S = die Hublänge
B = den Abstand zwischen dem Mitnehmerkugelgelenk und dem Achsenmittelpunk und
α = den Einstellwinkel
bezeichnen.
Nach der folgenden Gleichung ist die Hublänge mit dem Abstand zwischen dem Nullpunkt "O" der an dem Fenster 11 vorhandenen Skala und dem an der verschobenen Mutter 9 vorhandenen Zeichen "D" proportional:
wobei C = den Abstand zwischen der Schraubenspindel und dem Achsenmittelpunkt,
O = den Anfangspunkt des Lagezeichens und
D = den gegebenen Punkt des Lagezeichens
bezeichnen.
Während eines kompletten Umlaufs der Abtriebswelle 1 führt die Nabe 3 außer dem kompletten Umlauf auch eine Hin- und Herbewegung der Größe "S" aus.
An der Stirnseite ist das freie Ende des Drehkolbens 14 hohl ausgebildet. In dieser Bohrung liegt eine Steueröffnung 18. Die radiale Symmetrieachse der Steueröffnung 18 und die radiale Achse des Mitnehmerkugelgelenks 4 schließen einen Winkel von 90° miteinander ein. Als Erfolg werden bei der oberen und unteren Totstellung des Mitnehmerkugelgelenks 4 der Saugstutzen 17 und der Druckstutzen 20 durch den Kolbenmantel verschlossen. In den Positionen zwischen den Totpunkten verbindet die Steueröffnung 18 einmal den Saugstutzen 17, bzw. ein anderes Mal den Druckstutzen 20 abwechselnd mit dem Raum des Zylinders 16. Durch die Änderung der Drehrichtung der Abtriebswelle 1 wird der Drehsinn ebenfalls vertauscht, wobei der Saugstutzen 17 die Rolle des Druckstutzens 20 übernimmt.
Die erfindungsgemäße Dosierpumpe mit einem Drehkolben arbeitet ohne Ventile. Das Weglassen der Ventile wird durch den erfindungsgemäßen Mechanismus ermöglicht, der die zur Schlitzsteuerung erforderliche Dreh- und Pendelbewegung mit veränderlicher Länge gewährleistet.
Der Vorteil der Erfindung liegt inbesondere darin, daß der Mechanismus wesentlich kleiner ist als bei den bekannten Lösungen, daß dessen Anordnung und Abmessungen eine leichte Anpassung an die Abtriebswelle irgendeines Antriebs ermöglichen und daß die Hublänge einfach und auch während des Betriebs kontinuierlich geändert werden kann, was darüberhinaus auch eine stufenlose Änderung der Förderleistung ermöglicht.

Claims

1. Dosierpumpe mit einem schlitzgesteuerten Drehkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben über eine Nabe (3) angetrieben ist und der Mittelpunkt eines an der Nabe (3) befestigten und außerhalb der Drehachse angeordneten Mitnehmerkugelgelenks (4) in der Bohrung einer mit der Drehachse der Nabe (3) einen Winkel einschließenden, frei umlaufenden Steuerscheibe (5) liegt.

2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freiumlaufende Steuerscheibe (5) im Inneren der Stellscheibe (6) angeordnet ist und der mit der Achse der Nabe (3) eingeschlossene Winkel veränderbar ist.

3. Dosierpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Neigungswinkels der Stellscheibe (6) eine gelenkig angeschloßene Mutter (9) und eine axial verstellbare, mit einem Gewinde versehene Schraubenspindel (10) vorgesehen sind.

4. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Symmetrieachse des Mitnehmerkugelgelenkes (4) und die radiale Symmetrieachse der an dem Kolbenmantel vorhandenen Steueröffnung einen Winkel von 90°, oder annähernd 90° einschließen.

5. Dosierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des zum Antreiben der Nabe (3) erforderlichen Moments ein die axiale Verschiebung zwischen Abtriebswelle (1) und Nabe (3) zulassendes Verbindungselement (Paßfeder 2) vorgesehen ist.