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Pumpe, insbesondere Dosierpumpe
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere auf eine Dosierpumpe,
mit einem Kolben, der in einem Zylinder hin- und herbeweglich gelagert ist, welcher
eine axiale Öffnung für den Zu-und Ablauf des zu fördernden Mediums aufweist, das
nach Eintritt in an der Kolbenmantelfläche vorgesehene Aussparungen einen Schmierfilm
zwischen der Zylinderinnen- und der Kolben-Außenmantelfläche bildet.
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Um ein Fressen zwischen Berührungsflächen zu vermeiden, ist es bei
Kolbenpumpen bekannt, das zu fördernde Medium als Schmiermittel zu benutzen, wie
dies beispielsweise die DT-AS 12 30 313 zeigt. Die Berührungsflächen sind dort jedoch
eine innere Druckfläche des Pumpenkolbens und eine Gegenfläche der zugehörigen,
den Pumpenkolben bewegenden Kolbenstange.
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Durch die Figur 1 der DT-OS 14 50 360 ist es ferner bekannt geworden,
die Außenmantelfläche eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens mit einer eine
Schraubenlinie bildenden Rille zu versehen, 50 daß ein durch eine im Zylinder vorgesehene
axiale Zu- und Ablauf bohrung bei der Bewegung des Kolbens ein- bzw. austretendes
Druckmedium
unter seinem eigenen Druck in die schraubenförmige
Rille eintritt, um so ein Festsetzen des Kolbens zu verhindern. Durch geeignete
Wahl des Rillenprofiles soll die Leckmenge des Druckmediums, die bei der Bewegung
des Kolbens aus dem vor der Stirnfläche des Kolbens liegenden Raum in den die Kolbenstange
enthaltenden Raum fließenden Druckmediums geringgehalten werden.
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Für Dosierpumpen von chemisch-pharmazeutische Füllmedien abfüllenden
Maschinen sind die bekannten Anordnungen ungeeignet. Bei der erstgenannten Kolbenpumpe
ist keine Vorsorge getroffen, daß sich ein Schmierfilm zwischen der Zylinderinnenmantelfläche
und der Zylinderaußenmantelfläche des Kolbens aufbauen kann, bei der zweiten Einrichtung
vermindert das Lecken des Druckmediums einen Einsatz als genau arbeitende Dosiervorrichtung.
Ferner verhindert die durchgehende schraubenförmige Rille an der Außenmantelfläche
des Kolbens einen für bestimmte Abfüllvorgänge genügend großen Druckaufbau in der
zu dosierenden Flüssigkeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe, insbesondere
eine für den Einbau in eine Abfülimaschine mit Exzenterhub geeignete Dosierpumpe
für unterschiedliche Füllmengen zu schaffen, deren Ausbildung, deren Werkstoffe
und deren Vergütung so gewählt sind, daß ein Fressen zwischen Kolben und Zylinder
bei der sterilen Förderung aller bekannter chemisch-pharmazeutischer Füllmedien
auch ')ei janrclancr l-fzeit verhindert wird.
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Ausgehend von einer Pumpe der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Aussparungen in die Lauffläche des Kolbens
eingeschliffene Nuten sind, die mit einer zentralen, zum Füllraum des Zylinders
offenen Bohrung im Kolben kommunizieren.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Nuten durch je
eine jeweils um 1200 gegeneinander versetzte Bohrungen mit der zentralen Bohrung
verbunden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen Kolben
und Zylinder der Dosierpumpe aus einem feinstbearbeiteten Edelstahl der Klasse X
90 CrMoV 18 (werkstoff No. 1.4112) und sind unterschiedlich vergütet in der Weise,
daß der Zylinder auf 570 Rockwell und der Kolben auf 52° Rockwell vergütet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von Zylinder und Kolben einer
Dosierpumpe wird, wie umfangreiche Versuche bewiesen haben, ein Frssen von Kolben
und Zylinder auch bei höchsten Anforderungen bei der Dosierung von chemisch-pharmazeutischen
Füllmedien auch bei extrem langen Laufzeiten vermieden und wird die durch das von
Zylinderraum-Füllraum- und Kolbenstirnfläche eingeschlossene Volumen bestimmte Füllmenge
durch den über die Bohrungen in den Nuten entstehenden Schmierfilm nicht geändert.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben.
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Im einzelnen zeigen: Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte
Explosivdarstellung der Dosierpumpe gemäß der Erfindung, Figur 2 eine Draufsicht
auf die Dosierpumpe gemäß Figur 1 und Figur 3 eine Draufsicht auf den Kolben der
Dosierpumpe gemäß Pigur 1.
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Ein Pumpenkolben 4 und ein Pumpenzylinder 5 bilden, wie Figur 1 zeigt,
eine Dosierpumpe 6.
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Auf den Pumpenzylinder 5 ist ein mit einer Durchgangsbohiing 8 versehener
Deckel 9 aufgeschraubt. Die mit dem Füllraum 10 des Pumpenzylinders zusammenvirkende
runde Lauffläche 11 des Pwpenkolbens
4 ist durch drei eingeschliffene
Nuten 12, 13 und 14 unterbrochen. Von jeder Nut aus führen je ein Bohrloch 16, 17
und 18 zum inneren Zentrum, das eine vom Willraum her offene Bohrung 20 aufweist.
Die Bohrlöcher 16 bis 18 sind jeweils um 1200 gegeneinander versetzt, wie dies die
Figur 3 zeigt.
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Der verwendete Werkstoff - ein Edelstahl - hat nach DIN 4112 die Bezeichnung
X 90 CrMoV 18, Werkstoff-No. 1.4112, die Oberflächen sind feinstbearbeitet. Zwischen
Füllraum des Pumpenzylinders und der Lauffläche des Pumpenkolbens besteht eine Feinpassung.
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Um eine Fressung zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder zu verhindern,
ist eine unterschiedliche Vergütung der beiden Pumpenteile durchzuführen. Der Pumpenkolben
4 ist auf eine Rockwellhärte von 520 und der Pumpenzylinder 5 ist auf eine Rockwellhärte
von 570 vergütet.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Dosierpumpe ist folgende: Nach
dem Einbau der Dosierpumpe in eine nicht dargestellte Füllmaschine bekannter Bauart
mit Exzenterhub wird das zu verfüllende Medium durch die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens
4 über ein ebenfalls nicht dargestelltes separates Federventil angesaugt. Das Medium
sammelt sich im Füllraum 10 und wird - nach Umsteuerung des Federventiles - durch
die Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens nach oben durch die Öffnung 8 ausgedrückt.
So können laufend wiederkehrende gleichmäßige Hillungen nicht dargestellter Behälter
getätigt werden.
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Bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 4 ist es dem zu verfüllenden
Medium möglich, durch die Bohrung 20 im Kolbenzentrum und die Bohrungen 16 bis 18
in die der Schmierung dienenden Nuten 12 bis 14.zu gelangen und somit während den
laufenden Arbeitstakten zwischen Pumpenkolben und -Zylinder eine schwimmende Schmierung
aufzubauen. Das zu verfüllende Medium wirkt also selbst als Schmiermittel.
Auf
diese Weise können nahezu alle chemisch-pharmazeutischen Füllmedien steril verfüllt
werden. Weiterhin ist ein Anfressen der beiden ineinanderlaufenden Teile 4 und 5
nahezu auszuschließen und gewährt eine jahrelange Laufzeit.
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Je nach Dimensionierung und Größe können verschiedene Füllmengen von
3 cm3 bis 500 cm3 eingestellt und gefüllt werden.