Patentanwälte Dipl.-Ing. Han&Langosch*: Or:-lngi!Hef6z Hosenthien7000 Stuttgart 1 Herdweg te Tel*efeh«(Ö7.11) 29-05 2#.Patent attorneys Dipl.-Ing. Han & Langosch *: Or: -lngi! Hef6z Hosenthien7000 Stuttgart 1 Herdweg te Tel * efeh «(Ö7.11) 29-05 2 #.
3JJD56493JJD5649
Hartmann. & Lämmle GmbH + Co.KGHartmann. & Lämmle GmbH + Co.KG
Schuckertstr. 15Schuckertstrasse 15th
Rute3heimRute3heim
DosierpumpeDosing pump
Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit mindestens einem in einem Pumpengehäuse geführten Pumpenkolben, 'dessen Hubfrequenz und/oder dessen wirksamer Kolbenhub einstellbar und der Pumpenkolben hierzu überoinen drehzahl- und/oder hubregelbaren Antrieb boweqbaiist.The invention relates to a metering pump with at least one pump piston guided in a pump housing, 'its stroke frequency and / or its effective piston stroke adjustable and the pump piston for this purposeo a speed and / or stroke adjustable drive boweqbaiis.
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Bekannt sind Dosierpumpenantriebe mit mechanisch iibor Kurvon gesteuertem Pumpenkolbenbewegungen,die je nach Dos.iervolumen in der Kurbelantriebstechnik verstellt werden müssen, d.h. der Kurbelradiusoder die Schubstange getrieben vom Kurbelradius wird in ihrer Länge verändert. Hierdurch wirdder Dosierhub des Pumpenkolbens i η seinen Wegen entsprechend der gewünschten Volumenforderung geändert.Da mit diesen Verstellungen in den Leistungsbereich der Stößelübertragung eingegriffen werden muß, müssenhier hochsteife Stellglieder zwischengeschdtet werden, die bei Hubveriinderungen die Verstellung der volu-'metrischen Hubveränderung vornehmen müssen.Dosing pump drives with mechanically controlled pump piston movements are known,which have to be adjusted in the crank drive technology depending on the dosing volume, i.e. the crank radiusor the length of the push rod driven by the crank radius is changed. This willthe metering stroke of the pump piston i η changed its path according to the desired volume requirement.Since it is necessary to intervene in the performance range of the ram transmission with these adjustmentshere highly rigid actuators are interposed, which, when the stroke is changed, the adjustment of the volu- 'have to make a metric stroke change.
Weiterhin sind hydraulisch gesteuerte Dosierpumperiantriebe bekannt. Hier wird durch eine Schwarz-Weiß-Steuerungein Arbeitszylinder zum Antrieb des Pumpenkolbens zwischen zwei von außen verstellbaren Festanschlägenhin- und herbewegt. Durch Endlagendämpfungen werden die Brems- sowie Beschleunigungskurven gefahren.Eine Kurvenänderung für die Beschleunigung und Bremsung ist nach der Fertigung eines solchen Antriebes nichtmehr möglich, da diese Endlagendämpfung nur durch fertigungstechnische Anbringungsmöglichkeiten erreichtwird. Im übrigen müssen auch hier die Anschläge gegenFurthermore, hydraulically controlled metering pump drives are known. This is done by a black and white controla working cylinder for driving the pump piston between two externally adjustable fixed stopsmoved back and forth. The braking and acceleration curves are driven by end position cushioning.There is no change in the curve for acceleration and braking after such a drive has been manufacturedmore possible, since this end position damping can only be achieved through manufacturing-related attachment optionswill. Incidentally, the attacks must also be against
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den Arbeitsdruck,den der Arbeitszylinder erzeugt,verstellt werden. Sollten hier Fernverstellungen, gesteuert aus prozeßgesteuerten Anlagen, angebrachtwerden, so sind auch hier größere Leistungen notwendig.the working pressure that the working cylinder generates,adjusted. Remote adjustments, controlled from process-controlled systems, should be attached herelarger efforts are necessary here as well.
Beide erwähnten Systeme haben den Nachteil, daß Änderungen an den Beschleunigungs- und Verzögerungskurvennur durch großen mechanischen Aufwand vorgenommen werden .können. Da solche Pumpenatriebe jedochhäufig die unterschiedlichsten Medien über Dosierpumpen fördern müssen, sind ideale Saug- oder Ausstoßkurvennicht vorbestimmbar.Both systems mentioned have the disadvantage that changes to the acceleration and deceleration curvescan only be done with great mechanical effort. Since such pump drives, howeverOften having to convey a wide variety of media via metering pumps are ideal suction or discharge curvesnot predictable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Vermeidungder beschriebenen Nachteile eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die mitgeringem Aufwand an unterschiedliche Fördermedien und Förderbedingungen anpaßbar ist, insbesondere ohneaufwendige mechanische Vorkehrungen.The object of the present invention is to avoidof the disadvantages described to create a metering pump of the type mentioned, which withcan be adapted to different conveying media and conveying conditions with little effort, in particular withoutcomplex mechanical precautions.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als Antrieb für den bzw. die Kolben mindestensein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter Arbeitszylinder vorgesehen ist, daß dieser bzw. dionoTo solve this problem, the invention provides that as a drive for the piston or pistons at leasta hydraulically or pneumatically actuated working cylinder is provided that this or diono
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Arbeitszylinder über eine elektronische Steuerungin ihrem Hub und ihrer Hubgeschwindigkeit, steuerbar sind und daß dazu die Kolbengeschwindigkeit undder Kolbenweg über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor vorgegeben und über eine Nachlaufsteuerungmit einer Istwertrückführung einstellbar 'ist.Working cylinder via an electronic controlin their stroke and their stroke speed, are controllable and that for this purpose the piston speed andthe piston travel is specified via an electronically controlled stepper motor and via a follow-up controladjustable with an actual value feedback '.
Dadurch können insbesondere bei prozeßgesteuerten Anlagen z.B. in der chemischen Verarbeitungsindustriedie Dosierung in weiten Grenzen dem erforderlichen Prozoßzyl'lus automatisch angepaßt werden, wohei selbstein Wechsel der zu fördernden Stoffe ohne mechanische Änderungen an der Dosierpumpe einfach möglich ist.In this way, especially in process-controlled systems, e.g. in the chemical processing industrythe dosage can be adapted automatically to the required process cycle within wide limits, including itselfit is easy to change the substances to be conveyed without mechanical changes to the dosing pump.
Konstruktiv besonders einfach kann die Kolbenstange des Arbeitszylinders mit dem Pumpenkolben in bekannterWeise gekoppelt sein und es kann weiter die Koppelstange oder eine Kolbenstangenverlängerung Teil derIstwertrückführung sein. Insbesondere kann ein Teil der Kolbenstange bzw. der KolbenstangenverlangerungeineVerzahnung tragen, in der ein Ritzel der Istwert-, rückführung kämmt. Dabei wird die Druckbeaufschlagungdes Arbeitszylinders in Abhängigkeit von der Abweichung der Iststellung der Kurbelstange bzw. der Kolbenstangen-Verlängerungvon der vorgegebenen Sollstellung überThe piston rod of the working cylinder with the pump piston can be designed in a particularly simple manner in a known mannerWay be coupled and it can further the coupling rod or a piston rod extension part of theBe actual value feedback. In particular, a part of the piston rod or the piston rod extension can be aWear toothing in which a pinion of the actual value feedback meshes. This is the pressurizationof the working cylinder depending on the deviation of the actual position of the connecting rod or the piston rod extensionfrom the specified target position over
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ein hydraulisches Regelventil gesteuert.controlled by a hydraulic control valve.
Mit relativ geringem konstruktiven Aufwand kann eine Verdoppelung der maximalen Fördermenge dadurcherreicht werden, daß symmetrisch zwei Pumpen und Arbeitszylinder vorgesehen sind, die über nur eineNachlaufsteuerung steuerbar sind. Dabei sind beide Arbeitszylinder im synchron-mechanischen Regelkreislauffestgeschaltet, wobei gleichzeitig jede der beiden Dosierpumpen ihre volle Leistung erbringenkönnen und es kannbei der Kopplung jeder Zylinder für sich in der Ausvrirkung der Saug- und Stoßbewegungmit voller Leistung gefahren werden.With relatively little design effort, the maximum delivery rate can be doubledbe achieved that symmetrically two pumps and working cylinder are provided, which have only oneFollow-up control are controllable. Both working cylinders are in the synchronous mechanical control circuitswitched on, with each of the two metering pumps performing their full capacity at the same timecan and it can with the coupling of each cylinder for itself in the effect of the suction and impact movementcan be driven at full power.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeinplel können dieKolbenstangenverlängerungen der beiden Arbeitszylinder jeweils eine Verzahnung tragen, die vorteilhaft überIn a preferred embodiment, thePiston rod extensions of the two working cylinders each carry a toothing that is advantageous over
das Ritzel der Istwertrückführungniteinandor gekoppelt#% sind. Dabei können die beiden Pumpen und Arbeitszylinderpunktsymmetrisch zum Ritzel der Istwertrückführung· angeordnet sein, so daß die beiden Pumpenimmer gleichsinnig laufen und die Saug- und Stoßbeweg.ung kann optimal ausgesteuert werden.the pinion of the actual value feedback is mutually coupled#% are. The two pumps and working cylindersbe arranged point-symmetrically to the pinion of the actual value feedback, so that the two pumpsalways run in the same direction and the suction and pushing movements can be optimally controlled.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kolben der beiden Arbeitszylinder fluchtend über eine gemeinsameIn another embodiment, the pistons of the two working cylinders are aligned over a common one
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KoIbonstangenverlängerung miteinander verbunden.Bei dieser Tandemlösung wird immer abwechselnd eine Pumpe in Saug- und die andere im Förderbetriebgefahren. Durch die Überlagerung von Saug- und Förderbetrieb ist hier allerdings eine optimale Aussteuerungan den Leistungsgrenzen beschränkt.Carbon rod extension connected to one another.With this tandem solution, one pump is always alternately in suction mode and the other in delivery modedrove. Due to the superimposition of suction and conveying operation, however, there is optimum control herelimited at the performance limits.
Einen materialmäßig reduzierten Konstruktionsaufwand kann man dadurch erreichen, daß das Gehäuse für dieIstwertrückführung gleichzeitig als AbschlußdeckelA materially reduced construction effort can be achieved in that the housing for theActual value feedback at the same time as a cover
K) des Arbeitszylinders dient, in dem die entsprechendenKanäle für die Druckmittelzuführung und Abführung vom und zum Steuerventil direkt angeordnet sind, sodaß mindestens ein Teil der erforderlichen Verbindungs-■ Mtungen und Schraubverbindungen eingespart werdenkann. Eine weitere Vereinfachung kann noch dadurch erreicht werden, daß das Mantelrohr des Arbeitszylindersim Gehäuse der Istwertführung direkt dicht eingeschraubt ist.K) of the working cylinder is used in which the correspondingChannels for the pressure medium supply and discharge from and to the control valve are arranged directly, sothat at least a part of the necessary connection ■ Mts and screw connections can be savedcan. A further simplification can be achieved in that the jacket tube of the working cylinderis screwed directly into the housing of the actual value guide.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den ünteransprüchenzu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert.In den beigefügten Zeichnungen zeigt:Further designs according to the invention are the subclaimsand their advantages are explained in more detail in the description below.In the attached drawings shows:
Fig. 1 eine schematische DarstellungFig. 1 is a schematic representation
einer Dosierpumpe mit zweia dosing pump with two
.Pumpen und Arbeitszylindern.Pumps and working cylinders
in Tandemanordnung,in tandem,
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch die beiden in Tandem angeordneten Arbeitszylinder,2 shows a longitudinal section through the two working cylinders arranged in tandem,
Fig. 3 ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm,der in den Fig. 1 und 23 shows a piston speed-stroke diagram,that in Figs
dargestellten Ausführungsform einerDosierpumpe,illustrated embodiment of aDosing pump,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform mitzwei Pumpen und Arbeitszylindern undFig. 4 shows another embodimenttwo pumps and working cylinders and
Fig. '5 einen Längsschnitt durch die beiden punktsymmetrisch angeordnetenArbeitszylinder der in Fig. 4 schematisch dargestellten Dosierpumpenausführung.5 shows a longitudinal section through the two arranged point-symmetricallyWorking cylinder of the metering pump version shown schematically in FIG.
Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielon werden für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugp.-zELchenverwendet. Beim in Fig. 1 schema ti r.ch darcjosle I 1 t onAusführungsbeispiel einer Dosierpumpe sind zwei Pumpen 1,1' und zwei Arbeitszylinder 2,2' in ihrer axialenIn the exemplary embodiments described below, the same reference numbers are used for the corresponding partsused. When in Fig. 1 schema ti r.ch darcjosle I 1 t onEmbodiment of a metering pump are two pumps 1, 1 'and two working cylinders 2, 2' in their axial
Erstreckung fluchtend miteinander über eine Koppelstange gekoppelt. Weiter sind die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1'direkt mit den Kolbenstangen 5,5' der zugeordneten Arbeitszylinder 2 bzw. 2' verbunden. Die Koppelstange 3ist mit.einer Verzahnung 6 versehen, die in einemExtension coupled to one another in alignment via a coupling rod. Next are the pistons 4,4 'of the pumps 1,1'connected directly to the piston rods 5, 5 'of the associated working cylinder 2 and 2'. The coupling rod 3is provided mit.einer toothing 6, which in one
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*At*At
R.it./.ol 7 einer Istwertrückführung 8 kämmt. DieIstwert rückführung 8 ist Bestandteil einer Nachlaufsteuerung9. Der Sollwert der Nachlaufsteuerung 9wird von einer elektronischen Steuerung 10 über einen Schrittmotor 11 vorgegeben entsprechend denDosierbedürfnissen. Der von der elektronischen Steuerung 10 angesteuerte Schrittmotor 11 ist über einen Zahnriemen12 mit einer Sollwerteingabe 13 der Nachlaufsteuerung 9 gekoppelt.R.it./.ol 7 combs an actual value feedback 8. theActual value feedback 8 is part of a follow-up control9. The setpoint of the follow-up control 9is specified by an electronic controller 10 via a stepper motor 11 according to theDosing needs. The stepping motor 11 controlled by the electronic controller 10 is via a toothed belt12 coupled to a setpoint input 13 of the follow-up control 9.
Die Nachlaufsteuerung 9 ist mit einer Druckölversorgung14, einem ölrücklauf 15 und Verbindungsleitungen A und B, A1, B' mit den Druckräumen 16,16' ,17,17' der beiden Arbeitszylinder 2,2' über ein nicht näher dargestelltes Regelventil verbunden. Bei einerentspre-chenden Abweichung des Istwerts vom vorgegebenen Sollwert wird in bekannter Weise über die Nachlaufsteuerung9 eine Verschiebung der Kolben 18,18' mittels Druckölbeaufschlagung bzw. Druckölrückführungerreicht, wodurch über die Kolbenbewegung die Kolben 4,4' der Pumpen 1,1' bewegt und Druckmedium in Richtungder Pfeile 19,19' gefördert bzw. angesaugt .wird.The follow-up control 9 is connected to a pressure oil supply 14, an oil return 15 and connecting lines A and B, A1 , B 'with the pressure chambers 16, 16', 17, 17 'of the two working cylinders 2, 2' via a control valve not shown in detail. In the event of a corresponding deviation of the actual value from the specified setpoint, a displacement of the pistons 18, 18 'is achieved in a known manner via the follow-up control 9 by means of pressure oil admission or pressure oil return, whereby the piston 4,4' of the pumps 1,1 'is achieved via the piston movement. moves and the print medium is conveyed or sucked in in the direction of arrows 19, 19 '.
In der Fig. 2 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel . einer Dosierpumpenkonstruktion gemäß Fig. 1 ohnePumpen dargestellt. Die Koppelstange 3 ist bei dieserIn Fig. 2 is a constructive embodiment. a metering pump construction according to FIG. 1 withoutPumps shown. The coupling rod 3 is in this
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-' 31056A0- '31056A0
/13/ 13
Konstruktion in einem Gehäuse 20 der Nachlaufsteuerung 9 verschiebbar geführt und über eine Exzenterrolle21 in einem spielfreien Eingriff mit dem Ritzel 7 gehalten. Die Koppelstange 3 selbstist bis zum inneren Ende der beiden hohl ausgeführten Kolbenstangen 5,5' geführt und dort fest angelenkt,und sie durchdringt damit die Kolben 18,18' der beiden Arbeitszylinder. 2,2'.Construction guided displaceably in a housing 20 of the follow-up control 9 and via an eccentric roller21 held in engagement with the pinion 7 without play. The coupling rod 3 itselfis guided to the inner end of the two hollow piston rods 5.5 'and firmly hinged there,and so it penetrates the pistons 18,18 'of the two working cylinders. 2.2 '.
Der Innenraum der Kolbenstangen 5,5' ist jeweils überein Innenrohr 22,22' von den Arbeitsräumen 16,17,16',17'unter Anordnung entsprechender Dichtungen abgedichtet. Durch diese Hohlausbildung der Kolbenstangen 5,5'kann eine wesentliche Reduzierung der Baulänge erreicht werden.The interior of the piston rods 5.5 'is each overan inner tube 22,22 'from the working spaces 16,17,16', 17 'sealed with the arrangement of appropriate seals. Through this hollow design of the piston rods 5.5 'a significant reduction in the overall length can be achieved.
Zur weiteren Verkürzung der Baulänge und zur Einsparung von Einzelteilen und Schraubverbindungen sinddie Mantelrohre 23,23' der Arbeitszylinder 2,2' direkt im Gehäuse 20 dicht eingeschraubt, wobei die LeitungenA1 und B vom nicht dargestellten Regelventil der. Nachlaufsteuerung9 direkt in die Druckräume 17' bzw. 16 geführt sind.To further shorten the overall length and to save on individual parts and screw connections, the jacket pipes 23, 23 'of the working cylinder 2, 2' are screwed tightly directly into the housing 20, the lines A1 and B from the control valve (not shown). Follow-up control 9 are guided directly into the pressure chambers 17 'and 16, respectively.
In Fig. 3 ist ein Kolbengeschwindigkeits-Hubdiagramm für einen Arbeitszyklus dargestellt. Dabei geht dieIn Fig. 3 is a piston speed-stroke diagram for one duty cycle is shown. That goes
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Hoschleunigungskurve 24 in einen Konstantgeschwindigkeitsteil25 über und es erfolgt im Hubendbereich eine Verzögerung beispielweise gemäß der Verzögerungskurve 26. Im anschließenden Rückhub erfolgt dieBewegung entsprechend der Beschleunigungskurve 24', dem Konstantgeschwindigkeitsteil 25' über die Verzögerungskurve26* wieder zurück in die Ausgangslage. Durch die elektronische Steuerung kann dieserKurvenverlauf entsprechend dem maximalen Leistungs-IC)vermögen der Druckölversorgung 14 und der Nachlaufsteuerung 9 variiert werden entsprechend den Bedürfnissenund Anforderungen an eine optimale Dosierung.Acceleration curve 24 into a constant speed part25 above and there is a deceleration in the end of the stroke, for example according to the deceleration curve 26. In the subsequent return stroke, theMovement corresponding to the acceleration curve 24 ', the constant speed part 25' over the deceleration curve26 * back to the starting position. Thanks to the electronic control, thisCurve according to the maximum power IC)Capability of the pressure oil supply 14 and the follow-up control 9 can be varied according to the needsand requirements for an optimal dosage.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind die beiden Arbeitskolben 2,2' mit ihren jeweiligen Koppelstangen3,3' punktsysmetrisch zum Ritzel 7 der Istwertrückführung8 der Nachlaufsteuerung 9 angeordnet. Durch diese punktsymmetrische Anordnung ist eine besonderskurze Bauweise möglich mit dem gleichzeitigen Vorteil, daß beide Kolben 4,4' gleichsinnig entwederfördern oder ansaugen, so daß über die elektronische Steuerung 10 eine optimale Anpassung an die.Förderverhältnisseund Förderstoffe möglich ist. Beispielsweise muß die Beschleunigungskurve 24,24" bei zähenFördermedien flacher verlaufen wie bei dünnflüssigeren.In the embodiment of FIGS. 4 and 5, the two working pistons 2, 2 'with their respective coupling rods3.3 'symmetrically to the pinion 7 of the actual value feedback8 of the follow-up control 9 arranged. This point-symmetrical arrangement is specialshort design possible with the simultaneous advantage that both pistons 4,4 'either in the same directionpromote or suck in, so that an optimal adaptation to the conveying conditions via the electronic control 10and conveying materials is possible. For example, the acceleration curve must be 24.24 "for toughConveyed media run flatter than with thinner ones.
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Die übrige konstruktive Ausbildung entspricht weitgehend der Konstruktion gemäß Fig. 2. Die aus domGehäuse 20 herausragenden Enden der Koppelstangen 3, 31 sind durch Stutzen 27 bzw. 27', die am Gehäuse 2Oangeschraubt sind, gegen Verschmutzung und Beschädigung geschützt.The rest of the structural design largely corresponds to the construction according to FIG. 2. The ends of the coupling rods 3, 31 protruding from the dome housing 20 are protected against dirt and damage by connecting pieces 27 and 27 ', which are screwed to the housing 2O.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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