DE4017797A1 - Fluessigkeitspump- und zumessvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum intermittie­ renden Pumpen oder Zumessen bzw. Dosieren einer Flüssigkeit mit niedriger bis hoher Viskosität, wie beispielsweise ein Flüssig­ harz, wobei die Vorrichtung über eine Zufuhrleitung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist. Ein solcher Behälter kann so beschaffen sein, daß die Flüssigkeit durch Einwirken eines Vakuums in dem Behälter entgast wird, und zur Unterstützung dieser Entgasung kann eine Art Rührwerk in dem Behälter arbeiten. Wenn ferner ein Flüssigharzsystem einen Füllstoff enthält, der größtenteils abrasiv ist, kann das Rührwerk noch eine weitere Funktion haben, die darin zu sehen ist, daß der Füllstoff in dem Harz in Suspension gehalten wird. Zusätzlich kann ein solcher Vorratsbehälter erwärmt und mittels Gas oder Luft unter Druck gesetzt werden.

Ein solches System bzw. eine solche Anlage ist in Fig. 3 gezeigt, bei welcher der Vorratsbehälter 41 und die zugehörige Anordnung mit der Zumeß-Pump-Anordnung 47 verbunden ist. Die Vorratsbehäl­ teranordnung 41 weist einen Vakuumbehälter 43 und einen Rührflü­ gel 44 auf, der sich in der Flüssigkeit 42 bewegt. Ferner ist eine Vakuumpumpe 45 mit dem Behälter 43 verbunden und erzeugt in diesem ein Vakuum.

Die Zumeß-Pump-Anordnung 47 weist einen vertikal angeordneten Zylinder 48 auf. In das obere Ende des Zylinders 48 ist ein vertikal beweglicher Kolben 49 eingesetzt, der eine Kolbenstange 50 hat, die sich von diesem nach oben erstreckt, wobei die Kolbenstange 50 mit einer Antriebseinrichtung 51 zur Ausführung einer hin- und hergehenden Bewegung verbunden ist. Ein Dichtungs­ teil 52 ist zwischen dem oberen Ende des Zylinders 48 und der Kolbenstange 50 angeordnet.

Ein Absperrventil 53 ist im Unterteil des Behälters 43 eingebaut, dessen Auslaßöffnung mit dem oberen Ende des Zylinders 48 über eine geneigt verlaufende Verbindungsleitung 54 verbunden ist. Ferner ist ein Rückschlagventil 55 vorgesehen, welches ermög­ licht, daß die Flüssigkeit 42 nur in einer Richtung von dem Zylinder 48 abströmt.

Wenn es erwünscht ist, die Flüssigkeit 42 zu dosieren bzw. zuzumessen, wird die Antriebseinrichtung 51 betätigt, um den Kolben 49 hin- und hergehend zu bewegen. Wenn der Kolben 49 sich von der zuunterst liegenden Stellung zu der zuoberst liegenden Stellung bewegt, wie dies mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, wird ein Unterdruck in dem unteren Bereich des Zylinders 48 erzeugt. Dieser Unterdruck saugt die Flüssigkeit 42 von dem Behälter 43 über das Absperrventil 53 und die Leitung 54 in den unteren Bereich des Zylinders 48. Wenn daher der Kolben 49 zu der zuunterst liegenden Stellung nochmals bewegt wird, wie dies mit gebrochenen Linien dargestellt ist, wird die Flüssigkeit 42, die sich nunmehr in dem Bereich des Zylinders 48 befindet, über das Rückschlagventil 45 ausgetragen. Die Austragsgröße kann durch die Relativbewegung des Kolbens 49 variiert werden, wodurch die auszugebende Flüssigkeit dosiert bzw. zugemessen wird.

Bei der vorstehend beschriebenen üblichen Auslegungsform einer Vorrichtung treten die nachstehend angegebenen Schwierigkeiten auf.

Wenn Flüssigkeiten einen Feststoff-Füllstoff enthalten, und insbesondere wenn es sich hierbei um solche handelt, die ein hohes spezifisches Gewicht haben, besteht die Neigung, daß sich die Füllstoffe aussondern und an dem Bodenbereich des Vorratsbe­ hälters 41 absetzen, wodurch eine teilweise oder vollständige mögliche Absperrung der Leitung 54, des Ventils 53, des Zumeßzy­ linders 48 und des Rückschlagventils 55 verursacht wird. Hierdurch kann der Flüssigkeitsstrom behindert werden, und ferner kann der Füllstoffgehalt in der Flüssigkeit sich ändern, so daß man Dichteveränderungen von einer Probe zur nächsten erhält.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Flüssigkeitspump- und Zumeßvorrichtung bereitzustellen, bei welcher die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden sind.

Die Erfindung gibt einen vertikal geneigten Pump- oder Zumeßzy­ linder an, der im Bereich des Bodenteils eines dicht verschlosse­ nen Behälters angebracht ist. Das obere Ende des Zylinders hat offene Öffnungen oberhalb des Bodenbereichs des Behälters. Das untere Ende des Zumeßzylinders hat ein Rückschlagventilsystem, welches nur gestattet, daß die Flüssigkeit am unteren Ende des Zylinders abströmt. Ein Kolben ist vorgesehen, der zwischen einer Stellung in dem Zylinder und außerhalb desselben sowie über dem Zylinder vertikal hin- und hergehend beweglich ist. Die Bewe­ gungsgröße des Kolbens in dem Zylinder kann sich zum Zumessen bzw. Dosieren von unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumina verändern. Die Kolbenantriebsstange ist an dem Kolben angebracht, und dieser wird mit Hilfe einer Antriebseinrichtung außerhalb des Behälters hin- und hergehend bewegt.

Wenn der Kolben zu der Oberseite des Zylinders bewegt wird, bewirkt der in dem Zylinder erzeugte Unterdruck, daß die Flüssigkeit in die Zylinderöffnungen von dem Behälter eingesaugt wird. Wenn der Kolben unter die Öffnungen nach unten und in den Zylinder bewegt wird, verdrängt der Kolben die Flüssigkeit, so daß diese über das untere Ende des Zylinders und über das Einwegventil ausgegeben wird. Wenn somit dieser Vorgang wieder­ holt ausgeführt wird, wird die Flüssigkeit intermittierend in und über den Zylinder ausgegeben.

Ein oder mehrere Flügel drehen sich um den Zumeßzylinder im Bodenbereich des Behälters unter Einhaltung eines sehr kleinen Abstandes zwischen dem Flügel und dem Behälter, wobei es aber dennoch möglich ist, daß der Kolben teilweise von dem Zylinder abgezogen werden kann. Die Flügeldrehung wird über eine Drehan­ triebseinrichtung erreicht, die am Äußeren des Behälters in entsprechender Weise vorgesehen ist und die über eine rohrförmige Welle eine Verbindung mit dem Flügel herstellt. Die rohrförmige Welle bzw. Hohlwelle umgibt die Zumeßpumpenkolben-Antriebswelle. Die hin- und hergehend bewegliche Antriebswelle und die sich drehenden Hohlwellen können dicht abgeschlossen sein, um zu verhindern, daß Luft, Gas oder Vakuum zwischen dem Behälter und der Umgebung an der Außenseite des Behälters austreten kann.

Ein Hauptzweck der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Füllstoffe auf eine gleichförmigere Weise in einer Flüssigkeit in Suspension gehalten werden und daß man eine Füllstoffsedimen­ tation im Bereich des Unterteils des Behälters vermeidet, so daß ein Zusetzen des Bodenbereiches des Behälters und des Zumeßzylin­ ders sowie des Einwegventils verhindert wird.

Ferner bezweckt die Erfindung, die Pumpe und die Pumpenantriebs­ einrichtung in einer vertikalen Lage geneigt anzordnen, wobei der Kolbenstangenschaft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Hierbei ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen der Flüssig­ keitsoberfläche und der Dichtung vorhanden, so daß kein Kontakt zwischen der Flüssigkeit und der Dichtung und zwischen der an der Kolbenstange und der Dichtung haftenden Flüssigkeit gegeben ist. Hierdurch lassen sich Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Verschleiß und dem Lecken einer Dichtung überwinden, da diese nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung, wobei

Fig. 1 eine vollständige Seitenansicht mit Schnitt­ darstellung ist und

Fig. 2 eine vergrößerte Ausschnittsansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine vollständige Seitenansicht mit Schnitt­ darstellung entsprechend Fig. 1 zur Verdeutli­ chung eines üblichen Ausführungsbeispiels.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, mittels der eine Erwärmung, ein Umrühren, Entgasen und Zumessen einer Füllstoff enthaltenden Flüssigkeit bewirkt wird. In den Figuren der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 der Körper der Vor­ richtung bezeichnet, die einen Behälter 2 aus Metallblech hat, der einen Fülltrichter 3 und eine Behälterdeckplatte 4 aufweist, die dazu bestimmt, die Öffnung des Fülltrichters zu verschlie­ ßen.

Eine vertikal angeordnete, rohrförmige Rührwelle 6, die durch die Deckplatte 4 geht, ist in einem Lager 7 gelagert und hat eine Mehrzahl von Rührflügeln 8, die an dieser fest angebracht sind. Oberhalb der Deckplatte 4 ist ein elektrischer Rührmotor 9 angeordnet, mit dem die Rührwelle 6 über eine Riemenantriebsein­ richtung 10 verbunden ist. Ferner ist eine erste Dichtung 11 zwischen der Rührwelle und dem Lager 7 angeordnet.

Eine Flüssigkeit 12 ist in dem Behälter 2 enthalten. Diese Flüssigkeit 12 ist eine Masse, die Substanzen mit unterschiedli­ chen spezifischen Gewichten, wie ein wärmehärtbares, flüssiges Silikonharz, und einen stark abrasiven Aluminiumoxidfüllstoff mit einer hieraus resultierenden hohen Viskosität umfaßt.

Wenn der Elektromotor 9 eingeschaltet wird, drehen sich die Rührflügel entsprechend dem Pfeil A über die Antriebsriemenein­ richtung 10 und die Rührwelle 6. Hierdurch wird die Flüssigkeit 12 umgerührt und gemischt.

Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine Flüssigkeitszufuhrleitung zum Zuführen der Flüssigkeit in den Behälter 2 bezeichnet. Eine Vakuumleitung und ein Asperrventil 14 sind mit einer Vakuumpumpe 15 und dem Behälter 2 mit dem Ziel verbunden, die Flüssigkeit 12 zu entgasen. Die äußere Fläche 3 des Behälters 2 ist mit einer Heizeinrichtung 16 bedeckt, die die Flüssigkeit 12 erwärmt. Mit dem Bezugszeichen 17 ist eine Druckmeßeinrichtung bezeichnet, die ein Vakuum in dem Behälter 2 detektiert.

Der untere Bereich des Behälters 2 ist konisch ausgebildet, wobei ein vertikal angeordneter Zylinder 18 an dem unteren Ende des Behälters angebracht ist. Der Zylinder 18 weist einen Zylinderkörper 19 auf, der an dem unteren Ende des Behälters 2 angebracht ist, sowie eine Zylinderbuchse 20, die koaxial hierzu und aus dem Zylinderkörper 9 herausnehmbar vorgesehen ist. Eine Abdeckplatte 21, welche verhindert, daß die Zylinderbuchse 20 aus dem Zylinderkörper 9 herausrutscht, ist lösbar an dem unteren Ende des Zylinderkörpers 19 mit Hilfe von Schrauben 22 angebracht. Koaxial zu dem Zylinderkörper 9 und in Verlängerung desselben ist eine Körperverlängerung 23 vorgesehen, während das obere Ende der Zylinderbuchse 20 mit einer Zylinderbuchsenver­ längerung 24 koaxial zu der Zylinderbuchse 20 versehen ist.

Die Körperverlängerung 23 und die Buchsenverlängerung 24 sind jeweils derart angeordnet, daß die Öffnungen 25 zueinander fluchten. Die Öffnungen 25 sind kreisförmig ausgebildet, und die Basis der Öffnungen sind bündig zu der inneren Fläche der Basis des Behälters 3. Das obere Ende der Zylinderbuchse 20 öffnet sich zu der Basis des Behälters 3 über die Öffnungen 25.

Wenn ferner die Flüssigkeit 12 einen abrasiven Füllstoff ent­ hält, ist die Zylinderbuchse 20 aus einem abriebbeständigen, keramischen Material anstelle von Stahl oder Kunststoff als Alternativen hergestellt.

Ein Kolben 28 ist dicht geschlossen eingesetzt und kann sich auch in vertikaler Richtung in der Zylinderbuchse 20 und der Zylinderbuchsenverlängerung 24 hin- und hergehend bewegen. Dieser Kolben 28 ist mit einer Kolbenstange 33 verbunden, die koaxial zu der Rührwelle 6 und innerhalb derselben verläuft. Die Kolbenstange 33 ist am oberen Ende mit einer Antriebseinrichtung 29 für die hin- und hergehende Bewegung verbunden, welche einen Elektromotor 80 und eine Geschwindigkeitsuntersetzungseinrich­ tung 31 aufweist. Wenn daher der Elektromotor eingeschaltet wird, wird der Kolben 28 über die Kolbenstange 33 über einen einstellbaren Bewegungsweg und einer einstellbaren Geschwindig­ keit in dem Zylinder 20 und in der Zylinderbuchsenverlängerung 24 in vertikaler Richtung hin- und hergehend bewegt.

Eine zweite Dichtung 34 ist zwischen der Rührwelle 6 und der Kolbenstange 33 angeordnet. Das zweite Dichtungsteil 34 und das erste Dichtungsteil 11 grenzen an die Deckplatte 4 an und dienen dazu, den Behälter 2 luftdicht abgeschlossen zu halten. Der Spiegel der Flüssigkeit 12 in dem Behälter 2 ist genau unterhalb des Pegels der Dichtungsteile 11 und 34 und an einer Stelle angeordnet, an der keine Flüssigkeit 12 vorhanden ist, die an der Kolbenstange 33 haften kann, so daß diese nicht in Kontakt mit den Dichtungen und 33 kommt und diese beschädigen kann, wenn die Kolbenstange 33 ihre zuoberst liegende Stellung einnimmt.

Ein Einwegventil 35 ermöglicht lediglich, daß die Flüssigkeit 12 nach unten und von der Zylinderbuchse 20 weg abströmt. In diesem Fall kann das Einwegventil ein mechanisches Ventil sein, das elektrisch gesteuert ist, so daß es öffnet, wenn der Kolben 28 sich nach unten bewegt, und das geschlossen wird, wenn der Kolben 28 nach oben bewegt wird.

Wenn es erwünscht ist, die Flüssigkeit 12 auszugeben, die mittels der Flügel 8 in dem Behälter 2 umgerührt wurde, wird der Kolben 28 von seiner Stellung A in der Zylinderbuchse 20 zu seiner zuoberst liegenden Stellung in der Zylinderbuchsenverlän­ gerung 24 bewegt, so daß ein Unterdruck über die offenen Öffnun­ gen 25 aufgebaut wird, die nunmehr nicht durch den Kolben 28 mehr abgesperrt sind. Dieser Unterdruck bewirkt, daß die Flüs­ sigkeit 12 über die Öffnungen 25 und in die Zylinderbuchse 20 eingesaugt wird. Wenn der Kolben nach unten und an den Öffnungen 25 in die Zylinderbuchse 20 vorbei bewegt wird, verdrängt der Kolben die Flüssigkeit 12, so daß diese über die Zylinderbuchse 20 und über das Einwegventil 35 austritt. Wenn der Kolben 28 weiter hin- und hergehend bewegt wird, wird der Zyklus des Ausgebens und Verdrängens wiederholt.

Im vorstehend genannten Falle ist der Zylinder 18 an dem Grund­ teil des Behälters 2 angebracht, und die Verdrängung selbst des Füllstoffanteils erfolgt an dieser Stelle und nicht später in einem Aufgabesystem, in dem eine Sedimentation durch das Fehlen einer Rührbewegung auftreten könnte.

Da ferner die Zylinderbuchse 20 und die Zylinderbuchsenverlänge­ rung 24 eine gemeinsame Achse haben und die inneren Umfangsflä­ chen zueinander fluchten, erfolgt die Bewegung des Kolbens von der Verdrängungsbohrung zu der Wiederauffüllbohrung gleichför­ mig. Durch diese Auslegung erhält man die nachstehend angegebe­ nen Vorteile.

Wenn bei der üblichen Auslegungsform entsprechend Fig. 3 der Kolben 49 in die zuoberst liegende Stellung bewegt wird, tritt er aus dem oberen Ende des Zylinders 48 aus. Wenn der Kolben 49 nach unten abgesenkt wird, um in den Zylinder 48 einzutreten, kann jegliche Fehlausrichtung der Kolbenstange 50 zu einer Beschädigung oder einem Verschleiß zwischen dem Kolben 49 und dem Zylinder 48 führen, oder Klumpen und ungleichmäßige Konzen­ trationen der Füllstoffe am Eintritt des Zylinders 48 können ebenfalls auftreten.

Selbst wenn jedoch bei der bevorzugten Ausführungsform der Kolben 28 die oberste Stellung einnimmt, ist er nach wie vor innerhalb der Zylinderbuchsenverlängerung 24, und es kann keine Fehlausrichtung zu der Zylinderbuchse 20 auftreten. Da ferner die Basis der Öffnungen 45 bündig mit der Basis des Behälters 2 abschließt, kann in wirksamer Weise die gesamte Flüssigkeit aus dem Behälter 2 abgezogen werden, oder diese Öffnungen 25 können geringfügig oberhalb oder teilweise unterhalb des Bodenteils des Behälters 2 liegen.

In Abweichung von der Kolbenstangendichtung 52 in Fig. 3 ist die Kolbenstangendichtung 34 in Fig. 1 nicht unterhalb oder inner­ halb der Flüssigkeitssteighöhe, so daß diese günstigere Arbeits­ bedingungen im Hinblick auf das Dichtungsverhalten und die Standzeit der Dichtung hat. Jegliche Fehlfunktion dieser Dich­ tung ermöglicht nicht, daß Luft in die Flüssigkeit in Form von Blasen eingebracht wird, wodurch möglicherweise diese innerhalb der Flüssigkeit ausgepumpt würde, wie dies in Fig. 3 gezeigt wird, sondern diese wird eher in einem Bereich über dem Flüssig­ keitsspiegel aus dem Behälter entsprechend Fig. 1 abgesaugt.

Wenn in Fig. 2 der Kolben 28 an den Öffnungen 25 vorbei angeho­ ben wird, strömt die Flüssigkeit 12 in die Zylinderbuchse unter dem Eigengewicht unabhängig von jeglichem Unterdruck, was durch eine Wiederauffüllwirkung durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens verursacht wird. Selbst wenn daher die Flüssigkeit in dem Behälter 12 entgast ist, wird die Flüssigkeit 12 gegebenenfalls wiederum in den Zylinder 28 eingeleitet.

Obgleich die voranstehenden Ausführungen auf dem dargestellten Beispiel basieren, braucht eine Behandlung einer Flüssigkeit 12 in dem Behälter 2 nicht notwendigerweise durch eine Evakuierung und Entgasung der Flüssigkeit vorgenommen zu werden, wobei in diesem Fall die ersten und zweiten Dichtungsteile 11 und 34 dann nicht vorgesehen zu sein brauchen.

Claims (4)

1. Flüssigkeitspump- und Zumeßvorrichtung in einem Behälter (2), in dem Flüssigkeit (12) aufgenommen ist, gekenn­ zeichnet durch einen vertikal angeordneten Zylinder (18), der an dem Bodenteil des Behälters (2) angebracht ist und sich zu dem Bodenbereich des Behälters (2) öffnet, ein Einwegventil (35), das an dem Basisteil des Zylinders (18) zur Ausgabe der Flüssigkeit aus dem Zylinder (18) nur in einer Richtung angebracht ist, einen Kolben (28) in dem Zylinder (18), welcher sich in dem Zylinder (18) hin- und hergehend bewegen kann, und eine Kolbenstange (33), welche den Kolben (28) mit einer Antriebseinrich­ tung (29) verbindet, die oberhalb des Behälteroberteils (4) vorgesehen ist.

2. Flüssigkeitspump- und Zumeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsteil (11, 34) zum Abdichten bezüglich des Drucks oder Vakuums in dem Behälter (2) vorgesehen ist, wenn die Teile in dem Oberteil (4) des Behälters (2) ihre Position einnehmen und die Kolbenstange (33) umgeben, und daß die Dichtungen (11, 34) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter (2) in einem Abstand zwischen der jeweiligen Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter (2) und dem Deckelteil (4) des Behälters vorgesehen sind, um zu verhindern, daß an der Kolbenstange (33) haftende Flüssigkeit in Kontakt mit dem Dichtungsteil (11, 34) kommt.

3. Flüssigkeitspump- und Zumeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben­ zylinderbuchse (20) eine koaxiale und in einer Linie verlaufende obere Verlängerungszylinderbuchse (24) hat, wobei der Kolben (28) in die obere Verlängerungszylinder­ buchse (24) zurückziehbar ist, und daß die oberen und unteren Zylinderbuchsen (23, 24) seitlich öffnende Öffnungen (25) dazwischen haben, welche mit dem Bodenbe­ reich des Behälters (2) in Verbindung stehen.

4. Flüssigkeitspump- und Zumeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis der sich seitlich öffnenden Öffnungen (25) zwischen den oberen und unteren Abschnitten (23, 24) des Kolbenzylinders (18) im wesent­ lichen bündig mit der inneren Fläche des Bodenbereichs des Behälters (2) abschließt.