EP0104215B1 - Dosierpumpe - Google Patents

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EP0104215B1
EP0104215B1 EP83901075A EP83901075A EP0104215B1 EP 0104215 B1 EP0104215 B1 EP 0104215B1 EP 83901075 A EP83901075 A EP 83901075A EP 83901075 A EP83901075 A EP 83901075A EP 0104215 B1 EP0104215 B1 EP 0104215B1
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EP
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pump
dosing
pump cylinder
cylinder
suction
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Hans Arens
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Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
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Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/06—Combinations of two or more pumps the pumps being all of reciprocating positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities

Definitions

  • the invention relates to a metering pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a metering pump is known from FR-A-2 120 945.
  • metering is also carried out in that the metering piston takes the required amount of metering agent from the pre-delivery chamber when it emerges from the pump cylinder.
  • the suction stroke of the dosing piston until it emerges from the pump cylinder, there is practically a considerable drop in pressure in the pump cylinder, which can lead to outgassing of the dosing agent.
  • certain dosing agents e.g. Silicates, caustic soda or similar this leads to crystallization in the pump cylinder and thus to destruction of the metering pump.
  • such an evacuation can lead to polymerization and thus also to the destruction of the piston-cylinder device.
  • a gas compressor is known, the delivery cylinder of which pre-compressed gas from a pre-compression part is added at the end of the suction stroke in order to improve the filling of the compressor.
  • the pump cylinder is also connected to the suction line, but it is not intended to be used as a pump because the mode of operation requires a compressible medium.
  • the object of the invention is to provide a metering pump of the type described in the introduction in which the disadvantages discussed above are avoided.
  • the expansion in the pump cylinder when the piston is being replaced should be avoided.
  • the pump cylinder is preferably connected to the suction line via a line leading through a pump sump.
  • the figure shows a schematic representation of a metering pump connected to a water supply with a metering agent container, partly in a sectional view.
  • the metering pump 1 comprises a pump cylinder 2 with an inlet located at the top in the vertical direction and an outlet 3 near its lower end. Above the pump cylinder 2 there is a metering piston 4 which moves back and forth relative to the pump cylinder by means of a schematically illustrated lifting drive 5 and is thus immersed in or dipped out of it.
  • the stroke drive 5 is connected by means of a control line 6 to a pulse generator 7, which delivers control pulses to the stroke drive as a function of the amount of liquid flowing through a line 8.
  • the pump cylinder 2 is connected at its top to a pre-delivery chamber 9, which is formed from a housing 10.
  • the walls of the housing 10 can be in the form of membrane clamps 12, 13 which laterally clamp a membrane 11.
  • the lower part of the housing 10 is tightly connected to the pump cylinder wall.
  • An outlet 40 is provided at a distance from the pump cylinder wall, to which a tubular suction line 41 connects, which can be connected to a dosing agent container 16.
  • the suction line has a suction valve 42, which prevents backflow from the pre-delivery chamber 9 into the dosing agent container 16.
  • the outlet 40 is, seen from the liquid level forming in the pre-delivery chamber, in a vertical direction at a level above the inlet side of the pump cylinder 2.
  • a return line 43 is also provided, which can also be connected to the dosing agent container 16 and which contains a pressure valve 44.
  • the return line 43 is connected at an outlet 45 to the pre-delivery chamber 9, the outlet 45 being seen in the vertical direction and being above the inlet side of the pump cylinder 2 and preferably above the outlet 40 at the liquid level which is forming in the pre-delivery chamber.
  • the dosing agent container 16 preferably has a flexible bladder 17 containing the dosing agent, which is carried by a support container 18.
  • the support container has ventilation openings 19.
  • the lines 41 and 43 are tightly connected to the inside of the flexible bladder 17. In this way, a bacteria-proof connection is created between the lines 41, 43 and the dosing agent container, since no ventilation of the dosing medium is required.
  • a conventional dosing agent container can also be used, in which air flows in according to the amount of dosing agent extracted.
  • a bacteria filter can be provided in the ventilation opening so that this air flows into the container in a germ-free manner.
  • a pressure valve 20 is connected directly to the outlet 3, which in the exemplary embodiment shown is designed as a spring-loaded ball valve.
  • a connecting line 23 leading to a metering point 22 connects to the pressure valve.
  • the pressure valve 20 is as close as possible to the pump cylinder and preferably directly on Output provided the same.
  • an approximately horizontally formed line piece 48 branches off in front of the suction valve 42 and ends in the upper region of a pump sump 27.
  • the pump cylinder 2 has an opening 29 on its bottom 28, which lies at the bottom in the vertical direction, which leads into the interior of the pump sump 27 via a suction valve 30 and a suction line 31 directly adjoining it.
  • the suction line extends to the bottom of the pump sump.
  • the membrane 11 is connected to the metering piston, for example by means of a fastening disk 32, in such a way that the membrane is moved as the metering piston is raised or lowered.
  • the diaphragm 11 moves from bottom dead center upwards, the air is sucked off in the suction system in the first stroke and the metering agent is conveyed from the flexible bladder 17 into the pre-delivery chamber 9.
  • the metering piston 4 is exchanged with the lifting of the membrane 11 out of the pump cylinder 2, so that part of the metered agent conveyed completely envelops the pump cylinder 2 and an excess 32 of metering agent remains in the pre-conveying space 9.
  • the metering With the downward movement of the pump piston 4 and the membrane 11, the metering now takes place, and the majority of the metering agent that is still in the pre-conveying space is conveyed back into the metering agent container 16 via the return line 43.
  • part 32 'of the pre-conveyed amount of the metering agent remains, because the outlet 45, viewed in the vertical direction, has a higher level than the upper inlet of the pump cylinder 2.
  • the height difference between the inlet 45 and the inlet of the pump cylinder is chosen so that that a desired section of the pump cylinder jacket always remains in the metered quantity conveyed, so as to avoid the formation of deposits on the metering piston 4.
  • the sump 27 is constantly filled with dosing agent.
  • dosing agent is sucked out of the pump sump 27 via the suction line 31 and the suction valve 30 into the pump cylinder 2, so that evacuation in this space leading to crystallization or polymerization is avoided.
  • the size of the pump sump 27 is chosen so that there is always enough liquid during suction and prevents that pulsating air can penetrate into the suction valve 30 of the metering pump 1 during operation, for example in the line 41.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Dosierpumpe ist aus der FR-A-2 120 945 bekannt. Bei dieser bekannten Dosierpumpe erfolgt die Dosierung ebenfalls dadurch, daß der Dosierkolben beim Austauchen aus dem Pumpenzylinder die erforderliche Menge Dosiermittel aus dem Vorförderraum entnimmt. Beim Ansaughub des Dosierkolbens bis zum Austauchen aus dem Pumpenzylinder erfolgt praktisch eine erhebliche Druckabsenkung im Pumpenzylinder, welches zu einem Ausgasen des Dosiermittels führen kann. Bei bestimmten Dosiermitteln wie z.B. Silikaten, Natronlaugen o.ä. führt dies zu einer Auskristallisation im Pumpenzylinder und damit zu einer Zerstörung der Dosierpumpe. Bei anderen Dosiermitteln kann eine derartige Evakuierung zu einer Polymerisation und somit ebenfalls zur Zerstörung der Kolben-Zylinder-Einrichtung führen.
  • Aus der DE-C-304 021 ist ein Gasverdichter bekannt, dessen Förderzylinder am Ende des Saughubes vorverdichtetes Gas aus einem Vorverdichteteil zugesetzt wird, um die Füllung des Verdichters zu verbessern. Zwar ist der Pumpenzylinder auch mit der Saugleitung verbunden, aber ein Einsatz als Pumpe ist nicht vorgesehen, weil die Funktionweise ein kompressibles Medium voraussetzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Dosierpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen bei der die oben diskutierten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Expansion im Pumpenzylinder beim Austauchen des Kolbens vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Dosierpumpe dadurch gelöst, daß der Pumpenzylinder mit der Saugleitung verbunden ist.
  • Vorzugsweise ist der Pumpenzylinder über eine über einen Pumpensumpf führende Leitung mit der Saugleitung verbunden.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das Vermeiden der Evakuierung die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden und somit die Kolben-Zylinder-Einrichtung eine wesentlich größere Lebensdauer erhält und dadurch die Dosierpumpe insgesamt weniger wartungsanfällig wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer an einer Wasserzuführung angeschlossenen Dosierpumpe mit Dosiermittelbehälter, teilweise in geschnittener Darstellung.
  • Die Dosierpumpe 1 umfaßt einen Pumpenzylinder 2 mit einem in vertikaler Richtung gesehen oben liegenden Eingang und einem nahe seinem unteren Ende liegenden Ausgang 3. Oberhalb des Pumpenzylinders 2 ist ein Dosierkolben 4 vorgesehen, der mittels eines schematisch dargestellten Hubantriebes 5 relativ zum Pumpenzylinder hin- und herbewegt und somit in diesen eingetaucht bzw. aus diesem herausgetaucht wird. Der Hubantrieb 5 ist mittels einer Steuerleitung 6 mit einem Impulsgeber 7 verbunden, welcher in Abhängigkeit von der durch eine Leitung 8 hindurchfließenden Flüssigkeitsmenge Steuerimpulse an den Hubantrieb liefert.
  • Der Pumpenzylinder 2 ist an seiner Oberseite mit einem Vorförderraum 9 verbunden, der aus einem Gehäuse 10 gebildet ist. Die Wandungen des Gehäuses 10 können in Form von eine Membran 11 seitlich einspannenden Membranklammern 12, 13 ausgebildet sein. Der untere Teil des Gehäuses 10 ist mit der Pumpenzylinderwand dicht verbunden. In einem Abstand von der Pumpenzylinderwand ist ein Ausgang 40 vorgesehen, an den sich eine rohrförmige Saugleitung 41 anschließt, die mit einem Dosiermittelbehälter 16 verbindbar ist. Die Saugleitung weist ein Saugventil 42 auf, welches einen Rückfluß von dem Vorförderraum 9 in den Dosiermittelbehälter 16 verhindert. Der Ausgang 40 liegt von dem sich in dem Vorförderraum bildenden Flüssigkeitsniveau her gesehen in vertikaler Richtung auf einem Niveau oberhalb der Eingangsseite des Pumpenzylinders 2.
  • Ferner ist eine Rücklaufleitung 43 vorgesehen, die ebenfalls mit dem Dosiermittelbehälter 16 verbindbar ist und die ein Druckventil 44 enthält. Die Rücklaufleitung 43 ist an einem Ausgang 45 mit dem Vorförderraum 9 verbunden, wobei der Ausgang 45 in vertikaler Richtung gesehen und zu dem sich in dem Vorförderraum neuen ausbildenden Flüssigkeitsniveau oberhalb der Eingangsseite des Pumpenzylinders 2 und vorzugsweise oberhalb des Ausganges 40 liegt.
  • Der Dosiermittelbehälter 16 weist vorzugsweise eine das Dosiermittel enthaltende flexible Blase 17 auf, die von einem Stützbehälter 18 getragen wird. Der Stützbehälter weist Belüftungsöffnungen 19 auf. Die Leitungen 41 und 43 sind dicht mit dem Inneren der flexiblen Blase 17 verbunden. Auf diese Weise entsteht eine bakteriendichte Verbindung zwischen den Leitungen 41, 43 und Dosiermittelbehälter, da keine Belüftung des Dosiermediums erforderlich ist. Insbesondere bei nichtausgasenden Dosiermitteln kann auch ein herkömmlicher Dosiermittelbehälter verwendet werden, bei dem entsprechend der abgesaugten Dosiermittelmenge Luft nachfließt. Damit diese Luft keimfrei in den Behälter einfließt, kann in der Belüftungsöffnung ein Bakterienfilter vorgesehen sein.
  • An dem Ausgang 3 ist unmittelbar ein Druckventil 20 angeschlossen, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein federvorgespanntes Kugelventil ausgebildet ist. An das Druckventil schließt sich eine zu einer Dosierstelle 22 führende Verbindungsleitung 23 an. Das Druckventil 20 ist so nahe wie möglich am Pumpenzylinder und vorzugsweise direkt am Ausgang desselben vorgesehen.
  • Von dem den Dosiermittelbehälter 16 mit dem Saugventil 42 verbindenden Abschnitt 47 der Saugleitung 41 zweigt vor dem Saugventil 42 ein annähernd waagerecht ausgebildetes Leitungsstück 48 ab, welches im oberen Bereich eines Pumpensumpfes 27 endet.
  • Der Pumpenzylinder 2 weist an seinem in vertikaler Richtung unten liegenden Boden 28 eine Öffnung 29 auf, die über ein unmittelbar daran anschließendes Saugventil 30 und eine Saugleitung 31 in das Innere des Pumpensumpfes 27 führt. Die Saugleitung reicht bis nshezu zum Boden des Pumpensumpfes.
  • Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Membran 11 mit dem Dosierkolben beispielsweise durch eine Befestigungsscheibe 32 so verbunden, daß die Membran mit dem Heben bzw. Senken des Dosierkolbens bewegt wird. Bei der Bewegung der Membran 11 vom unteren Totpunkt nach oben wird im ersten Hub die Luft im Ansaugsystem abgesaugt und dabei das Dosiermittel aus der flexiblen Blase 17 in den Vorförderraum 9 gefördert. Der Dosierkolben 4 wird mit dem Anheben der Membran 11 aus dem Pumpenzylinder 2 ausgetaucht, so daß ein Teil des geförderten Dosiermittels den Pumpenzylinder 2 vollständig umhüllt und ein Überschuß 32 an Dosiermittel in dem Vorförderraum 9 verbleibt. Bei der Abwärtsbewegung von Pumpkolben 4 und Membran 11 erfolgt nun die Dosierung, und der größte Teil des noch im Vorförderraum befindlichen Dosiermittels wird über die Rückführleitung 43 wieder in den Dosiermittelbehälter 16 zurückbefördert. Oberhalb des Dosierkolbens 4 verbleibt ein Teil 32' der vorgeförderten Menge des Dosiermittels, weil der Ausgang 45 in vertikaler Richtung gesehen ein höheres Niveau besitzt als der obere Eingang des Pumpenzylinders 2. Der Höhenunterschied zwischen dem Eingang 45 und dem Eingang des Pumpenzylinders wird so gewählt, daß ein gewünschter Abschnitt des Pumpenzylindermantels stets in der geförderten Dosiermenge verbleibt, um so eine Belagsbildung am Dosierkolben 4 zu vermeiden.
  • Während des Ansaugens von Dosierflüssigkeit wird der Sumpf 27 ständig mit Dosiermittel gefüllt. Beim Anheben des Dosierkolbens 4 wird Dosiermittel aus dem Pumpensumpf 27 über die Saugleitung 31 und das Saugventil 30 in den Pumpenzylinder 2 angesaugt, so daß ein zur Auskristallisation oder Polymerisation führendes Evakuieren in diesem Raum vermieden wird. Die Größe des Pumpensumpfes 27 wird dabei so gewählt, daß stets genügend Flüssigkeit beim Ansaugen verbleibt und verhindert wird, daß während des Betriebes etwa in der Leitung 41 pulsierende Luft in das Saugventil 30 der Dosierpumpe 1 eindringen kann.

Claims (6)

1. Dosierpumpe (1) mit einem eingangsseitig mit einem Vorförderraum (9) und ausgangsseitig mit einer Dosierstelle (22) verbundenen Pumpenzylinder (2) und einem damit zusammenwirkenden Dosierkolben (4) sowie einer Membran (11), wobei der Vorförderraum (9) mit einem Dosiermittelbehälter (16) über eine ein Saugventil (42) aufweisende Saugleitung (41) und eine ein Druckventil (44) aufweisende Rücklaufleitung (43) verbindbar ist derart daß in den Vorförderraum (9) gefördertes Dosiermittel beim Austauchen des Dosierkolbens (4) aus dem Vorförderraum (9) in den Pumpenzylinder (2) fließt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder (2) mit der Saugleitung (41) verbunden ist und der Vorförderraum oberhalb des Pumpenzylinders liegt.
2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder (2) mit dem den Dosiermittelbehälter (16) mit dem Saugventil (42) verbindenden Abschnitt der Saugleitung (41) verbunden ist.
3. Dosierpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen Pumpenzylinder (2) und Saugleitung (41) ein Pumpensumpf (27) vorgesehen ist.
4. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpenzylinder (2) und Pumpensumpf (27) ein Saugventil (30) vorgesehen ist.
5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Dosierstelle (22) verbindbaren Ausgang (3) ein Druckventil (20) vorgesehen ist.
6. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (45) der Rücklaufleitung (43) auf einem höheren Niveau als der Eingang des Pumpenzylinders (2) vorgesehen ist.
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DK (1) DK534583A (de)
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