DE4118600C2 - Dosierpumpeneinrichtung mit einem Entlüftungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpeneinheit mit einer Pumpkammer und einer Pumpe zum Fördern eines Dosiermittels über eine Saugleitung aus einem Dosiermittelbehälter zu einer Dosierstelle, einer zum Dosiermittelbehälter führenden Rücklaufleitung und einem Entlüftungsventil, durch das in einer ersten Position die Pumpkammer mit der Rücklaufleitung verbunden und in einer zweiten Position die Rücklaufleitung gesperrt ist.

Solch eine Dosierpumpeneinheit ist aus der DE 28 03 470 A1 bekannt.

Aus der DE 38 27 489 C1 ist eine Dosierpumpe bekannt, bei der eine Entlüftungseinrichtung und eine Membranpumpe derart miteinander gekoppelt sind, daß die sonst geschlossene Entlüftungseinrichtung während eines Druckhubes geöffnet ist. Die Entlüftungseinrichtung ist jedoch nicht bei jedem Druckhub geöffnet, so daß die Dosierung unterbrochen wird. Demnach erfolgt keine kontinuierliche Dosierung. Die Dosiermenge kann nur durch Einstellen der Motordrehzahl oder der Dosiermenge und/oder durch Einstellen der Zahl der Dosierhübe zwischen einzelnen Betätigungen des Entlüftungsventils verändert werden.

Aus der DE 28 03 470 A1 ist ein Dosierpumpenkopf bekannt, der mit einer Membranpumpe und einer an diese angeschlossenen Rücklaufleitung versehen ist. In der Rücklaufleitung ist ein Drosselventil eingebaut, mittels dessen die Rücklaufmenge bestimmt wird. Der bekannte Dosierpumpenkopf weist den Nachteil auf, daß sich bei steigendem Gegendruck die Rücklaufmenge erhöht. Durch Verwendung eines Drosselventils ist die Gefahr einer Fehloperation durch Verschmutzung gegeben.

Aus der DE-PS 36 31 984 ist eine Dosierpumpe mit einer Pumpkammer mit einer Membran zum Fördern eines Dosiermittels zu einer Dosierstelle bekannt. Zwischen der Membranpumpe und einer Rücklaufleitung ist eine Entlüftungseinrichtung vorgesehen. Die Membranpumpe und die Entlüftungseinrichtung werden jeweils durch einen Exzenter betrieben. Die beiden Exzenter sind winkelmäßig derart gegeneinander versetzt, daß ein Membranventil zeitlich etwas vor dem Ausführen des Druckhubes der Membranpumpe schließt. Die Entlüftung erfolgt während eines Saughubes der Dosierpumpe. Wenn nun Luft in der Pumpkammer nicht bei dem jeweils vorhergehenden Druckhub entfernt wird, bleibt diese Luft in der Pumpkammer. Dadurch kann die Pumpkammer während des Saughubes nicht richtig gefüllt werden.

In der deutschen Patentanmeldung P 41 02 747.7 ist eine Dosierpumpe vorgeschlagen worden, die eine Pumpkammer mit einer Membranpumpe sowie eine Entlüftungseinrichtung aufweist, wobei die Entlüftungseinrichtung eine Einstelleinrichtung enthält, durch welche die Öffnungszeit der Entlüftungseinrichtung während jedes Druckhubes der Membranpumpe einstellbar ist. Diese Einstelleinrichtung ermöglicht eine einwandfreie Entlüftung und eine Dosierung bei jedem Druckhub auch bei geringen Fördermengen. Die bekannten Dosierpumpen mit integrierten Entlüftungsventilen weisen den Nachteil auf, daß sie hinsichtlich ihres mechanischen Aufbaus aufwendig sind. Bei den bekannten Dosierpumpen, die einen permanenten Rücklauf aufweisen, ist der Nachteil gegeben, daß die Rücklaufmenge druckabhängig ist. Desweiteren besteht der Nachteil, daß der Rücklauf bei geringen Querschnitten der Rücklaufleitung bei kristallisierenden Medien zuwachsen kann, so daß keine Entlüftung mehr möglich ist.

Die US 2 635 620 zeigt ein Ventil, bei dem Luft oder ein anderes Gas, welches von einer Pumpe angesaugt wird, nicht in eine Förderleitung geleitet wird, sondern auf einem anderen, komplizierten Weg unter Zuhilfenahme eines Differenzdruckventils in eine Rücklaufleitung gelangt.

Die CH 39 06 86 offenbart eine Förderpumpenanlage, bei der in der Förderleitung ein Rückschlagventil angebracht ist. Zwischen dem Rückschlagventil und der Förderpumpe ist eine Abzweigleitung angeschlossen, die zu einem Entlüftungsventil führt. Eine Ausführungsform dieses Entlüftungsventils enthält dabei eine Membran, in der zwei Löcher angebracht sind, und welche bei genügend hohem Staudruck eine Öffnung des Ventils, durch welche die Entlüftung erfolgt, verschließt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpeneinheit mit einem Entlüftungsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise selbstansaugend und selbstentlüftend ist, wobei die Rücklaufleitung im Druckhub der Dosierpumpe nur bei Gasbeimengung im Dosiermittel automatisch geöffnet werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dosierpumpeneinrichtung der eingangs erwähnten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß im Druckhub der Pumpe das Entlüftungsventil nur dann die Entlüftungsleitung öffnet, wenn die Gasbeimengung im Dosiermittel zu einem Druckausgleich zwischen Vorder- und Rückseite des Entlüftungsventils führt mit der Folgewirkung, daß das Entlüftungsventil aus seiner Schließposition in seine Öffnungsposition automatisch überführt wird. Das Differenzdruckventil und das Entlüftungsventil sind nun so ausgestaltet, daß bei Normalbetrieb, d. h. bei normaler Förderung des Dosiermittels das Entlüftungsventil vor dem Öffnen des Differenzdruckventils betätigt wird. Erst danach wird das Dosiermittel über das Differenzdruckventil zur Dosierstelle gepumpt. In jedem Saughub der Dosierpumpe sowie auch bei Nichtbetrieb der Dosierpumpe wird das Entlüftungsventil in seine Ruheposition bewegt, in der die Entlüftungsleitung geöffnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen. Insbesondere ist es vorteilhaft, daß die Drossel als Längsbohrung im Steuerkolben des Entlüftungsventils ausgebildet ist. Des weiteren ist es vorteilhaft, daß sowohl das Differenzdruckventil als auch das Entlüftungsventil durch Federn vorgespannt sind, die so dimensioniert sind, daß die Öffnungskraft des Differenzdruckventils größer ist als die Schließkraft des Entlüftungsventils.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Dosierpumpe während eines Saughubes bzw. Stillstandes bzw. während eines Druckhubes mit einer Gasbeimengung und damit mit geöffnetem Entlüftungsventil und

Fig. 2 die Dosierpumpe gemäß Fig. 1 im Druckhub der Membranpumpe bei geschlossenem Entlüftungsventil.

Im folgenden werden in den beiden Fig. 1 und 2 die sich entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Mit 1 ist ein Entlüftungsventil bezeichnet. Im Entlüftungsventil befindet sich eine Vordruckkammer 2 und eine Nachdruckkammer 3, die über ein Differenzdruckventil 4 miteinander verbindbar sind. Mit 5 ist eine Verbindungsleitung bezeichnet, die von der Nachdruckkammer 3 zu einer Ventilkammer 6 führt.

Mit 7 ist ein Entlüftungsventilkolben bezeichnet, der mit einer Ventilspitze 7a versehen ist. Der Entlüftungsventilkolben 7 weist eine seine Vorderseite mit seiner Rückseite verbindende Längsbohrung 8 auf, welche die Funktion einer Drossel hat. Mit 9 ist ein Ventilsitz für die Ventilspitze 7a des Entlüftungsventil-Kolbens 7 bezeichnet. Dieser Ventilsitz 9 befindet sich am Ende einer Rücklaufleitung 10. Mit 11 ist eine Druckfeder bezeichnet, die am Entlüftungsventilkolben 7 angreift und die diesen Entlüftungsventilkolben in der gezeigten Stellung hält.

Mit 12 ist eine Verstellspindel bezeichnet, die mit einem Anschlag 12a versehen ist.

Mit 13 ist ein Rückschlagventil bezeichnet, das oberhalb des Differenzdruckventils 4 angeordnet ist. Oberhalb des Rückschlagventils 13 befindet sich eine Druckleitung 14.

Mit 15 ist eine Dosierpumpe bezeichnet, die eine Pumpkammer 16 und eine Membranpumpe 17 aufweist. Mit 18 ist ein Druckventil bezeichnet, welches zwischen der Pumpkammer 16 und dem Entlüftungsventil 1 vorgesehen ist. Ein Saugventil 19 befindet sich am Ende einer Saugleitung 20, die in einen Dosiermittelbehälter 21 mündet, der mit einem Dosiermittel gefüllt ist. Die Rücklaufleitung 10 mündet ebenfalls in den Dosiermittelbehälter 21.

Das Differenzdruckventil 4 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 22, die das Differenzdruckventil in der gezeigten Position hält.

Fig. 1 zeigt die Dosierpumpeneinrichtung mit der Dosierpumpe 15 und dem Entlüftungsventil 1 im Nichtbetriebszustand. Die Kraft der Druckfeder 22 des Differenzdruckventils 4 ist nun so bemessen, daß mit steigendem Druck in der Vordruckkammer zunächst der Entlüftungsventilkolben 7 entgegen der Wirkung der Druckfeder 11 in die Schließposition bewegt wird, in der die Ventilspitze 7a am Ventilsitz 9 angreift und damit die Rücklaufleitung 10 sperrt. Erst bei einem höheren Druck wird dann das Differenzdruckventil 4 entgegen der Kraft der Feder 22 geöffnet.

Der Anschlag 12a der Verstellspindel 12 begrenzt den Hub des Entlüftungsventilkolbens 7.

Fig. 2 zeigt die Dosierpumpeneinrichtung im Betrieb, d. h. bei eingeschalteter Dosierpumpe 15.

Befindet sich die Membranpumpe 17 der Dosierpumpe 15 im Druckhub und hat eine vorgegebene Menge an Dosiermittel in die Pumpenkammer 16 während des vorhergehenden Saughubes aus dem Saugmittelbehälter 21 angesaugt, so befindet sich das Saugventil 19 im geschlossenen Zustand, während das Druckventil 18 geöffnet ist. Im Druckhub der Membranpumpe 17 wird in der Vordruckkammer 2 ein vorgegebener Druck aufgebaut. Zunächst befindet sich das Differenzdruckventil 4 aufgrund der Wirkung der Druckfeder 22 noch in der in Fig. 1 gezeigten Position. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen der Vordruckkammer 2 und der Nachdruckkammer 3 sowie der Ventilkammer 6 bewegt sich der Entlüftungsventilkolben 7 selbsttätig entgegen der Kraft der Druckfeder 11 in die in Fig. 2 gezeigte Schließposition, in der die Ventilspitze 7a dicht am Ventilsitz 9 anliegt. Die Rücklaufleitung 10 ist demzufolge gesperrt. Während der Schiebebewegung des Entlüftungsventilkolbens 7 in seine Schließposition wird eine vorgegebene kleine Menge an Dosiermittel über die Rücklaufleitung 10 in den Dosiermittelbehälter 21 rückbefördert. Bewirkt der Druck in der Vordruckkammer 2 eine Kraftwirkung auf das Differenzdruckventil 4, die größer ist als die Vorspannkraft der Feder 22, dann öffnet das Differenzdruckventil 4 und nimmt die in Fig. 2 gezeigte Position ein. Das Dosiermittel wird sodann über das Rückschlagventil 13 in die Druckleitung 14 befördert und weiter zur Dosierstelle.

Im anschließenden Saughub schließen das Rückschlagventil 13, das Differenzdruckventil 4 und das Druckventil 18, während das Saugventil 19 geöffnet wird. Dann, wenn der Druckunterschied zwischen der Vordruckkammer 2 und der Ventilkammer 6 klein genug geworden ist bzw. annähernd Druckausgleich vorliegt, wird der Entlüftungsventilkolben 7 unter der Wirkung der Feder 11 in die in Fig. 1 gezeigte Position bewegt. Der Druckausgleich erfolgt unter der Wirkung der Drossel 8.

Während des Saughubes ist die Rücklaufleitung 10 geöffnet und daher mit der Nachdruckkammer 3 sowie mit der Ventilkammer 6 durchverbunden.

Wenn nun beispielsweise durch eine Gasbeimengung im Dosiermittel, wie z. B. Luft, oder aber aus anderen Gründen Gas bzw. Luft während des Saughubes in die Pumpkammer 16 gelangt, kann nicht mehr die vorgeschriebene Fördermenge an Dosiermittel und schlimmstenfalls kein Dosiermittel mehr in die Druckleitung 14 befördert werden.

In diesem Falle gelangt die Gasbeimengung bzw. Luft über die Drossel 8 in die Ventilkammer 6 sowie in die Nachdruckkammer 3. Aufgrund dessen baut sich kein ausreichender Differenzdruck am Differenzdruckventil 4 sowie am Entlüftungsventilkolben 7 auf. Der Entlüftungsventilkolben 7 verbleibt daher dann, wenn bereits mit beginnendem Druckhub Luft in die Vordruckkammer 2 befördert wird, in der in Fig. 1 gezeigten Position, die der Entlüftungsventilkolben 7 während des Saughubes eingenommen hat.

Wird Luft während des Druckhubes in die Vordruckkammer 2 befördert, nachdem zuvor aufgrund ausreichender Druckverhältnisse der Entlüftungsventilkolben 7 in die in Fig. 2 gezeigte Position bewegt wurde, dann erfolgt bei in der in Fig. 2 gezeigten Position des Entlüftungsventilkolbens 7 aufgrund der in die Vordruckkammer beförderten Luft ein Druckausgleich über die Drossel 8, so daß der Druck in der Ventilkammer 6 und in der Nachdruckkammer 3 an den Druck in der Vordruckkammer 2 angeglichen wird. Folglich bewegt sich der Entlüftungsventilkolben 7 selbsttätig in die in Fig. 1 gezeigte Position, wobei die Rücklaufleitung 10 geöffnet wird und die Luft aus der Ventilkammer 6 und aus der Nachdruckkammer 3 über die Rücklaufleitung 10 in den Dosiermittelbehälter 21 befördert werden kann. Der Druck im Entlüftungsventil 1 wird auf Normaldruck bzw. Atmosphärendruck abgebaut. Dadurch muß die Dosierpumpe nicht mehr gegen den Druck dosieren.

Das Rückschlagventil 13 verhindert, daß das Dosiermittel aus der Druckleitung 14 in die Nachdruckkammer 3 zurückströmt bzw. über die Verbindungsleitung 5 in die Ventilkammer 6 und in die Rücklaufleitung 10.

Bei jedem Druckhub der Membranpumpe 17 wird beim Schließen des Entlüftungsventilkolbens 7 eine geringe Menge an Dosiermittel über die Rücklaufleitung 10 in den Dosiermittelbehälter 21 gefördert. Diese Menge des Dosiermittels ist jeweils abhängig vom Hub des Entlüftungsventilkolbens 7. Der Hub des Entlüftungsventilkolbens 7 ist durch die Verstellspindel 12 stufenlos einstellbar mit der Folgewirkung, daß die jeweilige Rücklaufmenge an Dosiermittel während jedes Druckhubes der Membranpumpe 17 größer oder kleiner eingestellt werden kann.

Claims (6)

1. Dosierpumpeneinrichtung mit

• - einer Pumpkammer (16) und einer Pumpe (17) zum Fördern eines Dosiermittels über eine Saugleitung (20) aus einem Dosiermittelbehälter (21) zu einer Dosierstelle,
• - einer zum Dosiermittelbehälter führenden Rücklaufleitung (10) und
• - einem Entlüftungsventil (1, 7), durch das in einer ersten Position die Pumpkammer (16) mit der Rücklaufleitung (10) verbunden und in einer zweiten Position die Rücklaufleitung (10) gesperrt ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - zwischen Pumpkammer (16) und Dosierstelle ein Differenzdruckventil (4) vorgesehen ist,
• - das Entlüftungsventil (1, 7) durch das Dosiermittel der Pumpkammer (16) betätigbar ist,
• - das Entlüftungsventil (1, 7) einen Entlüftungsventil- Kolben (7) aufweist, dessen Hub zur Änderung einer Rücklaufmenge des Dosiermittels in den Dosiermittelbehälter (21) durch eine Einstelleinrichtung (12) einstellbar ist,
• - eine Drossel (8) in dem Entlüftungsventil-Kolben (7) vorgesehen ist, durch die die der Pumpkammer (16) zugewandte Vorderseite des Differenzdruckventils (4) mit dessen Rückseite sowie mit der der Pumpkammer (16) abgewandten Seite des Entlüftungsventil-Kolbens (7) ständig verbunden ist, und
• - das Differenzdruckventil (4) und das Entlüftungsventil (1, 7) so ausgebildet sind, daß das Entlüftungsventil (1, 7) während der Förderung des Dosiermittels im Druckhub der Pumpe (17) vor dem Öffnen des Differenzdruckventils (4) die Rücklaufleitung (10) sperrt und daß das Entlüftungsventil (1, 7) im Saughub, im Stillstand oder bei reduzierter, gasbeimengungsbedingter Förderung des Dosiermittels im Druckhub der Pumpe (17) aufgrund der Wirkung der Drossel (8) selbsttätig die zweite Position zur Öffnung der Rücklaufleitung einnimmt.

2. Dosierpumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckventil (4) und das Entlüftungsventil (1, 7) jeweils mit einer Feder (22 und 11) entgegen der Förderrichtung des Dosiermittels vorgespannt sind, derart, daß bei Förderung des Dosiermittels im Druckhub die Schließkraft des Entlüftungsventils (1, 7) kleiner ist als die Öffnungskraft des Differenzdruckventils (4).

3. Dosierpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Differenzdruckventils (4) an eine Vordruckkammer (2) und dessen Rückseite an eine Nachdruckkammer (3) angrenzt.

4. Dosierpumpeneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachdruckkammer (3) über eine Verbindungsleitung (5) mit einer an die Rücklaufleitung (10) angrenzenden Ventilkammer (6) des Entlüftungsventils (1, 7) verbunden ist.

5. Dosierpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (12) einen Anschlag (12a) für den Entlüftungsventil-Kolben (7) bildet.

6. Dosierpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (1) an eine Dosiermittelpumpe (15) ansetzbar ist.