DE10108506A1

DE10108506A1 - Dosing pump has displacement device in form of membrane that moves liquid in and out of working chamber by cyclically altering air cushion volume by axial movements

Info

Publication number: DE10108506A1
Application number: DE2001108506
Authority: DE
Inventors: Bruno Gaus
Original assignee: Meiko Maschb & Co GmbH; Meiko Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Meiko Maschb & Co GmbH; Meiko Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-08-29

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosierpumpe (10) für aggressive Flüssigkeiten. In eine Arbeitskammer (14) wird über ein Rückschlag-Ventil (18, 20) Flüssigkeit eingefüllt und über ein Auslassventil (22, 24) wieder nach außen befördert. Dies geschieht durch einen Periodisch in Richtung auf die Arbeitskammer zu und von ihr weg beweglichen Verdränger, wie eine Membran (26). Um zwischen den beweglichen Teilen, wie der Membran, und einer eventuell chemisch aggressiven Flüssigkeit einen direkten Kontakt zu vermeiden, ist ein Luftpolster (12, 36, 34) vorgesehen.The invention relates to a metering pump (10) for aggressive liquids. Liquid is filled into a working chamber (14) via a non-return valve (18, 20) and is conveyed outward again via an outlet valve (22, 24). This is done by a displacer that moves periodically towards and away from the working chamber, such as a membrane (26). An air cushion (12, 36, 34) is provided to prevent direct contact between the moving parts, such as the membrane, and any chemically aggressive liquid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a metering pump according to the preamble of claim 1.

Der spezielle Einsatzzweck einer derartigen Dosierpumpe sind chemisch aggressive Flüssigkeiten. Derartige Dosierpumpen werden beispielsweise in gewerblichen Spülmaschinen eingesetzt, um dosiert Reinigungsmittel und Klarspülmittel von einem Behälter in die Spülkammer beziehungsweise in den Boiler einzuführen. Die eingesetzten Dosierpumpen sollen hierbei gegen das gesamte Spektrum an Reinigungsmitteln und Klarspülmitteln unterschiedlicher Hersteller chemisch resistent sein. Weiterhin sollen derartige Dosierpumpen für aggressive Flüssigkeiten eine möglichst große mechanische Lebensdauer der gesamten Pumpe aufweisen. Bei bewegten Teilen, beispielsweise bei einem Kolben, der über eine Kolbendichtung gegenüber einem Zylinder abgedichtet ist, bei einer Membran, die der chemisch aggressiven Flüssigkeit ausgesetzt ist, oder bei einem dieser Flüssigkeit ausgesetzten Rollbalg spielt dabei der verwendete Werkstoff sowie das Zusammenwirken von chemischem Angriff und mechanischer Belastung eine wesentliche Rolle.The special application of such a metering pump are chemically aggressive liquids. Such metering pumps for example in commercial dishwashers used to dispense detergent and rinse aid from a container in the rinsing chamber or in the boiler introduce. The metering pumps used here are intended against the entire spectrum of cleaning agents and Chemical rinse aid from different manufacturers be resistant. Such metering pumps are also intended for aggressive liquids the largest possible mechanical Have the life of the entire pump. With moving parts, for example with a piston that has a piston seal is sealed against a cylinder, with a membrane, exposed to the chemically aggressive liquid, or plays with a bellows exposed to this liquid the material used and the interaction of chemical attack and mechanical stress an essential Role.

Üblicherweise kommen in gewerblichen Spülmaschinen zum Dosieren von Reinigern und Klarspülern unter anderem Schwingkolbenpumpen, Membranpumpen und Schlauchpumpen zum Einsatz.Usually come in commercial dishwashers Dosing detergents and rinse aids among others Vibrating piston pumps, diaphragm pumps and peristaltic pumps for Commitment.

Allen Konstruktionen ist gemeinsam, dass bewegte Teile mit der geförderten Flüssigkeit in Berührung kommen und damit einer Kombination von chemischem Angriff und mechanischer Belastung ausgesetzt sind. Dies führt dazu, dass Bauteile schneller ausfallen, als es der Fall wäre, wenn nur ein chemischer Angriff oder nur eine mechanische Belastung vorliegen würde. Besonders deutlich wird dies bei Schlauchpumpen und Rollbalgpumpen, da der Schlauch bauartbedingt mechanisch gewalkt wird und gleichzeitig in Kontakt mit der geförderten Flüssigkeit steht. Bisherige Dosierpumpen führen somit als an sich eher untergeordnete Bauteile zum frühzeitigen Ausfall hochwertiger und teurer gewerblicher Spülanlagen.It is common to all constructions that moving parts with the pumped liquid come into contact and thus one Combination of chemical attack and mechanical stress are exposed. This causes components to be faster turn out to be the case if only one chemical Attack or just a mechanical load would exist. This becomes particularly clear with peristaltic pumps and Bellows pumps because the hose is mechanical due to the design is walked and at the same time in contact with the funded Liquid is standing. Previous metering pumps therefore list as rather subordinate components for early failure high quality and expensive commercial washing systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, dass auch beim Einsatz mit chemisch aggressiven Flüssigkeiten die Lebensdauer erheblich erhöht wird.The invention has for its object a metering pump to design according to the preamble of claim 1 that also when used with chemically aggressive liquids Lifespan is increased significantly.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.The object is achieved by the features of Claim 1 solved. Further refinements of the invention are protected in the subclaims.

Die Grundidee der Erfindung besteht im Vorsehen eines Luftpolsters zwischen Arbeitskammer und Verdränger. Dadurch kommt die Flüssigkeit, abgesehen von Einlassventil und Auslassventil, nicht mehr mit beweglichen Teilen in Verbindung. Insbesondere nicht mit den Teilen des Verdrängers, welche periodisch das Volumen verändern, um ein Arbeitshubvolumen in eine Arbeitskammer oder Überströmkammer einzuführen und aus dieser wieder herauszuführen.The basic idea of the invention is to provide one Air cushion between the working chamber and the displacer. Thereby comes the liquid, apart from the inlet valve and Exhaust valve, no longer with moving parts in Connection. Especially not with the parts of the displacer, which periodically change the volume to a Working stroke volume in a working chamber or overflow chamber introduce and lead out of this.

Die Arbeitskammer ist mindestens so groß wie das Arbeitshubvolumen, an das sich dann das Luftpolster anschließt. Vorzugsweise ist jedoch das Volumen der Arbeitskammer erheblich größer als es dem Arbeitshubvolumen entspricht, mindestens um zehn Prozent, vorzugsweise um etwa siebzig bis hundert Prozent größer, und bildet so einen Teil des Luftpolsters. Dies gewährleistet einen reibungslosen Betrieb, ohne dass aggressive Flüssigkeit zum bewegten Verdränger gelangt.The work chamber is at least as big as that Working stroke volume, which is then the air cushion followed. However, the volume is preferably the Working chamber considerably larger than the working stroke volume corresponds, at least by ten percent, preferably by about seventy to one hundred percent larger, forming part of it of the air cushion. This ensures a smooth one Operation without aggressive liquid moving Displacer.

Das eigentliche Luftpolster kann vorzugsweise aus zwei Luft- Teilpolstern bestehen, nämlich einem äusseren, die gesamte Breite des Verdrängers umfassenden äusseren Teilpolster, und einem schmalen inneren Teilpolster, das sich beispielsweise zentrisch vom äusseren Luft-Teilpolster zur oberen Volumenvergrößerung der Arbeitskammer erstrecken kann, die ja praktisch wie ein drittes Luft-Teilpolster wirkt. The actual air cushion can preferably consist of two air Partial cushions exist, namely an outer, the entire Width of the displacer comprising the outer partial cushion, and a narrow inner partial cushion, for example centrically from the outer partial air cushion to the upper one Volume expansion of the working chamber can extend, yes practically acts like a third partial air cushion.

Der Verdränger kann durch eine zentrale äussere Verlängerungsstange in Form eines Stößels periodisch durch einen Motorantrieb angetrieben werden, etwa über einen Hubmagneten oder einen Excenter oder dergleichen, wobei der Motorantrieb ein Elektromotor sein kann. Dadurch wird das Volumen des äusseren Teilpolsters periodisch variiert und das Arbeitshubvolumen von einer Flüssigkeitsquelle in die Arbeitskammer hineinbefördert, beispielsweise durch Unterdruck hineingesaugt, und beim Verringern des Volumens des äusseren Teilpolsters durch ein Auslassventil nach aussen gedrückt, beispielsweise in die Spülkammer, in einen Boiler oder dergleichen.The displacer can be through a central exterior Extension rod in the form of a plunger periodically through be driven by a motor drive, such as a Solenoids or an eccentric or the like, the Motor drive can be an electric motor. This will make it Volume of the outer partial cushion varies periodically and that Working stroke volume from a liquid source into the Conveyed work chamber, for example by negative pressure sucked in, and while reducing the volume of the outer Partial cushion pressed outwards by an outlet valve, for example in the rinsing chamber, in a boiler or like.

Als Verdränger wird das bewegliche Teil bezeichnet, welche das Volumen des äusseren Luftpolster variiert. Hierfür kommen verschiedene Ausführungsformen in Frage, wie eine etwa zylindrische Membran, die an ihrem Aussenrand mit der Innenwand eines Zylinders fest und abdichtend verbunden ist, wie ein Kolben, der gegenüber einem Zylinder abdichtet, oder wie einem Rollbalg, der aus einem mittleren festen scheibenförmigen Teil besteht, und dessen äussere Ränder über einen Umfangsbalg mit der Innenwand eines Zylinders verbunden sind.The displacer is the moving part, which the Volume of the outer air cushion varies. Come for this different embodiments in question, such as one cylindrical membrane, which on its outer edge with the Inner wall of a cylinder is firmly and sealingly connected, like a piston that seals against a cylinder, or like a bellows made of a medium solid disc-shaped part is made, and its outer edges over a peripheral bellows connected to the inner wall of a cylinder are.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are in the drawing shown.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Membran als Verdränger im Einlass-Modus der Flüssigkeit in die Arbeitskammer, Fig. 1a a first embodiment with a membrane as a displacer in the inlet mode, the liquid in the working chamber,

Fig. 1b das Ausführungsbeispiel von 1a im Auslass-Modus,1b the embodiment of FIG. 1a in the outlet mode,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Kolben in einem Zylinder als Verdränger, Fig. 2 shows a second embodiment with a piston in a cylinder as a displacer,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Rollenbalg als Verdränger. Fig. 3 shows a third embodiment with a roller bellows as a displacer.

Generell sei erwähnt, dass der Grundaufbau in den drei Ausführungsbeispielen hinsichtlich Pumpengehäuse als solchem im wesentlichen identisch ist, einschließlich Arbeitskammer, Einlassventil, Auslassventil, innerem zentralen schmalen Luftpolster und äusserem, an den Verdränger angrenzendem äusseren Luftpolster. Unterschiedlich ist jeweils der bewegliche Verdränger, beim zweiten Ausführungsbeispiel mit Kolben ist die zylindrische obere Wand verlängert, um einen ausreichenden Hub sicherzustellen.Generally it should be mentioned that the basic structure in the three Embodiments with respect to pump housing as such is essentially identical, including the Chamber of Labor, Inlet valve, outlet valve, inner central narrow Air cushion and outer, adjacent to the displacer outer air cushion. Each is different movable displacer, in the second embodiment The cylindrical top wall is extended to one piston ensure sufficient stroke.

Gleich ist allen drei Ausführungsbeispielen wieder die vom Zentralbereich nach aussen ragende Antriebsstange, und gleich ist auch die Antriebseinrichtung, welche an diese Antriebsstange periodisch eingreift.All three embodiments are the same as those of Central area outwardly projecting drive rod, and the same is also the drive device which is connected to this The drive rod intervenes periodically.

Die einzelnen Ausführungsbeispiele können somit verhältnismäßig kurz abgehandelt werden, wobei entsprechende oder identische Teile beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit einer vorgestellten Ziffer 1 bezeichnet werden, entsprechende Teile des in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispieles mit vorgestellter Ziffer 2.The individual exemplary embodiments can thus be dealt with relatively briefly, corresponding or identical parts in the exemplary embodiment according to FIG. 2 being designated by a number 1 presented, corresponding parts of the third exemplary embodiment shown in FIG. 3 being shown a number 2 .

In Fig. 1a und 1b ist die Dosierpumpe beziehungsweise das Gehäuse der Dosierpumpe mit 10 bezeichnet. Den Zentralbereich nimmt eine Arbeitskammer ein, die in der Darstellung von Fig. 1a bis zum maximalen Flüssigkeitsstand 16 gefüllt ist und somit in der unteren Arbeits-Teilkammer 14 genau ein Arbeitshubvolumen enthält. Die etwa vierzig Prozent betragende Volumenvergrößerung 12 ist mit Luft gefüllt und kann somit als drittes Luftpolster bezeichnet werden. Das Einlassventil 18 mit Druckfeder 20 zur Erzeugung einer Rückschlagwirkung ist in Einlassrichtung geschaltet und hat aus einer Flüssigkeitsquelle beispielsweise chemisch aggressive Flüssigkeit in die Arbeitskammer angesaugt, und zwar über einen Unterdruck, der über die Volumenerweiterung 12, den schmalen zentralen Kanal 36 für das innere Luftpolster - um ein Ansaugen der Flüssigkeit nach oben zu verhindern -, und über das breite größere Luftpolster 34 erzeugt wird. Der Verdränger in Form einer Membran 26 wird hierbei nach aussen in Pfeilrichtung angetrieben. Der Antrieb erfolgt über eine zentrale nach aussen ragende Antriebsstange 30, in Form eines Stößels oder über einen schematisch angedeuteten Motorantrieb 32, etwa über einen Excenter oder dergleichen; die Antriebsstange wird hierbei periodisch nach aussen gezogen und anschließend nach innen gedrückt. Die äussere Luftkammer 34 nimmt in diesem Zustand das maximale Volumen ein, auch wenn dies aus der Schemazeichnung nicht ohne weiteres hervorgeht.In Fig. 1a and 1b, the metering pump is respectively referred to the housing of the metering pump 10. The central area is occupied by a working chamber which, in the illustration in FIG. 1 a, is filled to the maximum liquid level 16 and thus contains exactly one working stroke volume in the lower working sub-chamber 14 . The approximately 40 percent increase in volume 12 is filled with air and can therefore be referred to as a third air cushion. The inlet valve 18 with compression spring 20 for generating a non-return effect is switched in the inlet direction and has sucked chemically aggressive liquid into the working chamber, for example, from a liquid source, namely via a negative pressure, which via the volume expansion 12 , the narrow central channel 36 for the inner air cushion - to prevent the liquid from being sucked upwards, and over which the larger, larger air cushion 34 is generated. The displacer in the form of a membrane 26 is driven outwards in the direction of the arrow. The drive takes place via a central drive rod 30 projecting outwards, in the form of a plunger or via a schematically indicated motor drive 32 , for example via an eccentric or the like; the drive rod is periodically pulled outwards and then pressed inwards. In this state, the outer air chamber 34 takes up the maximum volume, even if this is not readily apparent from the schematic drawing.

Fig. 1b zeigt das Hineindrücken der Antriebsstange 30 und damit der Membran 26, wobei das äussere Luftpolster 34 und der Flüssigkeitsstand 16 den niedrigsten Wert aufweisen. Während das Einlassventil 18 geschlossen ist, ist nunmehr das Auslassventil 22 mit Rückschlagsfeder 24 geöffnet und entlässt die chemisch aggressive Flüssigkeit in Pfeilrichtung nach aussen beziehungsweise in einen anderen Behälter oder die Spülkammer. FIG. 1b shows the pushing of the drive rod 30 and thus the membrane 26, with the outer air cushion 34 and the liquid level 16 with the lowest value. While the inlet valve 18 is closed, the outlet valve 22 with the non-return spring 24 is now open and releases the chemically aggressive liquid outward in the direction of the arrow or into another container or the rinsing chamber.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 zeigt neben den gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 identischen Bauteilen, wie Einlassventil 118, 120, Auslassventil 122, 124, unterer Arbeitskammer 112, oberer Volumenerweiterung 114, schmalem inneren Luftpolster 136 und breitem äusserem Luftpolster 134 als Verdränger einen gegenüber der Zylinderwand 125 über Dichtungen 127 abgedichteten Kolben 126, der über die Antriebsstange 130 und einen Motorantrieb 132 in beiden Pfeilrichtungen bewegbar ist.The embodiment of FIG. 2 shows, in addition to the components that are identical according to the embodiment of FIG. 1, such as inlet valve 118 , 120 , outlet valve 122 , 124 , lower working chamber 112 , upper volume expansion 114 , narrow inner air cushion 136 and wide outer air cushion 134 as a displacer Piston 126 , which is sealed with respect to the cylinder wall 125 via seals 127 and can be moved in both arrow directions via the drive rod 130 and a motor drive 132 .

Gleiches gilt für Fig. 3, wobei hier die entsprechenden Teile eine vorgesetzte Ziffer 2 aufweisen. Unterschiedlich ist lediglich der Verdränger in Form des Rollbalgs, bestehend aus einem festen scheibenförmigen Innenteil 226, das über einen äusseren Ringwulst 227 fest und damit abdichtend mit der Zylinderwand 229 verbunden ist. Vom Mittelbereich des festen Innenteiles 226 erstreckt sich eine Antriebsstange 230 nach aussen, die periodisch in die beiden Pfeilrichtungen durch einen entsprechenden Motorantrieb 232 periodisch nach aussen und nach innen bewegt wird.The same applies to FIG. 3, where the corresponding parts have a number 2 in front. The only difference is the displacer in the form of the rolling bellows, consisting of a fixed disc-shaped inner part 226 , which is fixedly connected to the cylinder wall 229 via an outer annular bead 227 and is thus sealed. A drive rod 230 extends outwards from the central region of the fixed inner part 226 and is periodically moved outwards and inwards in the two arrow directions by a corresponding motor drive 232 .

Claims

1. dosing pump ( 10 ) for liquids,
with a working chamber ( 12 , 14 ; 112 , 114 ; 212 , 214 ),
an inlet valve ( 18 , 20 ; 118 , 120 ; 218 , 220 ),
and has an outlet valve ( 22 , 24 ; 122 , 124 ; 222 , 224 ),
and acted on by a displacer, which successively transports a working stroke volume into and out of the working chamber from a liquid source ( 28 ), and with a drive device ( 32 ; 132 ; 232 ) for the displacer,
characterized by an air cushion ( 14 , 36 , 34 ; 114 , 136 , 134 ; 214 , 236 , 234 ) between the working chamber and the displacer.

2. Dosing pump according to claim 1, characterized in that the displacer is a membrane ( 26 ) which cyclically changes the volume of a partial air cushion ( 34 ) by cyclical axial movements and thereby cyclically liquid in the form of a working stroke volume from the liquid source ( 28 ) in sucks the working chamber ( 12 , 14 ) and presses it out again through the outlet valve ( 24 ).

3. Dosing pump according to claim 2, characterized in that the inlet valve ( 18 ) and the outlet valve ( 24 ) are oppositely acting, by springs ( 20 , 24 ) biased check valves.

4. Dosing pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working chamber by a volume increase ( 14 , 114 , 214 ) is considerably larger, preferably 10 to 100 percent larger than it corresponds to a working stroke volume, such that it maximally only partially filled up to a maximum level ( 16 , 116 , 216 ) by the liquid.

5. Dosing pump according to one of claims 2 to 5, characterized in that the air cushion consists of an outer partial cushion ( 34 ) adjacent to the entire surface of the membrane ( 26 ) and a channel-shaped inner partial cushion ( 36 ) between the central areas of the outer partial cushion ( 34 ) and the volume increase ( 14 ) of the working chamber ( 12 , 14 ).

6. Dosing pump according to one of claims 2 to 5, characterized by a central outer extension rod ( 30 , 130 , 230 ) of the displacer ( 26 , 126 , 226 ), which by a motor drive ( 32 , 132 , 232 ), an eccentric or the like is moved periodically outwards and inwards and thereby periodically changes the volume of the outer partial cushion ( 34 , 134 , 234 ).

7. dosing pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the displacer is a piston ( 126 ) which seals against a cylinder ( 125 ) via seals ( 127 ) and which cyclically changes the outer cylindrical air cushion ( 134 ), a central outer extension rod ( 130 ) of the piston ( 126 ) being connected to a motor drive ( 132 ).

8. dosing pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that a rolling bellows is provided as the displacer, consisting of a fixed disc-shaped central part ( 226 ) which is sealingly connected to the cylindrical inner wall ( 229 ) via an outer bellows ( 227 ) wherein an outside from the central region of the central part (226) outwardly projecting extension rod (230) the central portion (226) periodically to and moved inwardly to reduce the volume to periodically change the underlying cylindrical outer partial air cushion (234).

9. Dosing pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the membrane ( 26 ) consists of the same material as the pump housing and is made with this in one piece.

10. Dosing pump according to one of claims 1 to 9, characterized characterized that the motor drive with an eccentric electric motor drive takes place.

11. Dosing pump according to one of claims 1 to 9, characterized characterized that the motor drive via a Electric lifting magnets are used.

12. Dosing pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drive, in particular the membrane ( 26 ), takes place via auxiliary media, such as water or air.