DE69101030T2 - Doppeltwirkende Kolbenpumpe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Hubkolbenpumpen und insbesondere eine doppeltwirkende Hubkolbenpumpe für Materialien mit extrem hoher Viskosität, in der der Durchfluß des Materials durch die Pumpe relativ frei und ungehindert ist, um übermäßige Abscherung, Druckverluste und Anlagern zu vermeiden.
• Doppeltwirkende Hubkolbenpumpen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie Materialien in beide Richtungen des Kolbenhubes pumpen können. Pumpen dieser Art, wie sie zum Beispiel in den US-Patenten 3,610 105 und 3,995,966 offenbart sind, umfassen ein Pumpengehäuse, das mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal ausgebildet ist, der durch ein Absperrventil in erste und zweite Pumpenräume unterteilt ist. Einer der Pumpenräume steht mit einer in dem Pumpengehäuse ausgebildeten Auslaßöffnung in Verbindung und der andere Pumpenraum hat einen Einlaß der mit einer Quelle des zu pumpenden Materials in Verbindung steht. In eine Richtung der Kolbenbewegung innerhalb des Kanals wird das Absperrventil in eine geschlossene Position bewegt und das Material gleichzeitig aus dem ersten Pumpenraum durch die Auslaßöffnung in dem Kanal gedrückt und durch den Einlaß von der Materialquelle in den zweiten Pumpenraum geschöpft. Die Bewegung des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung öffnet das Absperrventil, um den Durchfluß des Materials von dem zweiten Pumpenraum in den ersten Pumpenraum zu ermöglichen, in dem es durch die darin angeordnete Auslaßöffnung ausgestoßen wird.
• Doppeltwirkende Hubkolbenpumpen der oben beschriebenen Art sind für bestimmte Anwendungen nutzbar, es können jedoch Probleme bei Pumpmaterialien mit einer relativ hohen Viskosität auftreten. Um hochviskose Materialien zu pumpen, muß der Durchflußkanal durch die Pumpe und besonders durch das Absperrventil und zwischen den Pumpenräumen so frei und ungehindert wie möglich sein. Wenn solche Durchflußkanäle relativ klein und/oder langgestreckt sind, führt das Pumpen von hochviskosen Materialien durch sie beispielsweise zu Problemen des übermäßigen Abscherens, Druckverlusten zwischen den Pumpenräumen und des "Anlagerns" oder Auftragens von Material entlang der Oberflächen des Kanals und/oder des Kolbens, was den Durchfluß durch sie begrenzt.
• Das US-Patent 3,995,966 offenbart zum Beispiel eine doppeltwirkende Hubkolbenpumpe, bei der ein langgestreckter Kolben oder Tauchkolben mit einem relativ großen Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser des Kanals im Pumpengehäuse zwischen den zwei Pumpenräumen ausgebildet ist, so daß ein relativ kleiner Materialdurchflußkanal zwischen den Pumpenräumen gebildet wird. Dieser langgestreckte kleine Durchflußkanal ist zum Pumpen von hochviskosen Materialien unannehmbar, weil die oben genannten Probleme des übermäßigen Abscherens, des Druckabfalls und Anlagerns in diesem Bereich hervorgerufen werden können. Außerdem sind bei der in dem Patent 3,995,966 offenbarten Pumpe und anderen Pumpen dieses Typs keine Mittel vorgesehen, um Material von den durch den Kanal im Pumpengehäuse gebildeten Wänden zu kratzen oder abzustreifen. Obwohl einige Pumpenausführungen einen Schaber oder ähnliches zum Entfernen von Material vom Kolben besitzen, wird die Wand des Kanals in dem Pumpengehäuse nicht gereinigt und kann während der Arbeit der Pumpe Material ansammeln.
• In der EP-A-238 380 enthält das Absperrventil eine innerhalb des Kolbens gelegene Kugel, die durch eine Feder gegen einen Ventilsitz gelenkt wird. Diese Ausführung nach dem Stand der Technik ist wegen der Notwendigkeit von Kanälen und ziemlich komplizierten Formen seiner Teile schwierig herzustellen. Der freie Durchfluß der Flüssigkeit ist durch die relativ engen Kanäle und durch die Kugel und die Feder eingeschränkt. Das Ergebnis ist ein beträchtlicher Druckabfall.
• Zu den Zielen dieser Erfindung gehört es deshalb, eine doppeltwirkende Hubkolbenpumpe vorzusehen, die einen relativ freien und ungehinderten Durchfluß von hochviskosen Materialien durch sie ermöglicht, kompakt in der Konstruktion und zur Wartung leicht zusammenzubauen und auseinanderzunehmen ist.
• Diele Ziele werden mit einer doppeltwirkenden Hubkolbenpumpe erreicht, die ein mit einem Kanal ausgebildetes Pumpengehäuse umfaßt, der einen Einlaß und eine Auslaßöffnung besitzt. Der Kanal enthält eine Kolbeneinheit einschließlich einer Kolbenstange, die eine Ventilplatte oder Speichenkreuz trägt, einer Schaufel stange, die eine Schaufelplatte trägt und einer mit einem Ventilsitz ausgebildete Stangenverbindung, die die Kolbenstange und die Schaufel stange miteinander verbindet. Ein zylindrisches Absperrventil wird auf der Stangenverbindung zwischen dem Ventilsitz und der Ventilplatte gehalten, die den Kanal in einen oberen Pumpenraum, der mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht, und einen unteren Pumpenraum, der mit dem Einlaß in Verbindung steht, teilt. Ein zweites Absperrventil ist an dem Einlaß zum Kanal im Pumpengehäuse angeordnet und zwischen einer offenen und geschlossenen Position in Bezug darauf bewegbar.
• Diese Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Beschränkungen des Durchflusses des Materials zwischen dem oberen und unteren Pumpenraum zu minimieren, um die Probleme des übermäßigen Abscherens, des Druckabfalls und des Anlagerns zu reduzieren. Das Pumpengehäuse ist kompakt im Aufbau, wobei ein relativ kurzer Abstand zwischen dem oberen und unteren Pumpenraum und zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung des Kanals vorgesehen ist, so daß mit dem Materialfluß verbundene Druckverluste dadurch minimiert werden. Beschränkungen des Durchflusses durch das Pumpengehäuse, insbesondere in dem Bereich zwischen den Pumpenräumen, werden durch die Konstruktion des durch die Verbindungsstange getragenen zylindrischen Absperrventils minimiert. Dieses Absperrventil hat eine große Durchbohrung, um den Durchfluß des Materials dadurch leicht zu ermöglichen, und ein verjüngtes Ende, das mit dem Ventilsitz der Stangenverbindung in Eingriff bringbar ist und hilft, den Materialstrom von dem unteren Raum in das Absperrventil zu leiden und eine schnelle Unterbrechung des Materialstromes bei Ineinandergreifen mit dem Ventilsitz erlaubt, wenn das Absperrventil in eine geschlossene Position bewegt wird. Diese Eigenschaften des zylindrischen Absperrventils helfen, die Druckverluste zwischen den Pumpenräumen zu reduzieren und verhindern die Entwicklung von übermäßiger Abscherung und damit Überhitzung des hochviskosen Materials, wenn es sich zwischen dem oberen und unteren Raum bewegt.
• Ein anderer, durch das erfindungsgemäße zylindrische Absperrventil erhaltene Vorteil ist die Verminderung der Anlagerung oder des Aufbaus von Material entlang der durch den Kanal in dem Pumpengehäuse gebildeten Wand. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform greift die äußere fläche des zylindrischen Absperrventils mit der inneren Wand des Pumpengehäuses verschiebbar ineinander und streift oder kratzt Material von ihr ab, um einen Aufbau zu vermeiden, der den Durchfluß von Material durch die Pumpe beschränken könnte. Da das zylindrische Absperrventil durch das Stangenverbindungsteil der Kolbeneinheit getragen wird, ist es mit ihm entlang einer beträchtlichen Länge der Wand des Kanal es verschiebbar. Als ein Ergebnis dessen wird Material von einem großen Bereich der durch den Kanal in dem Pumpengehäuse gebildeten Wand abgestreift oder abgekratzt, um sie während des Pumpvorganges relativ sauber zu halten.
• Die durch die Stangenverbindung gehaltene Schaufel stange erstreckt sich von dem unteren Pumpenraum nach außen durch den Einlaß in den Kanal im Pumpengehäuse und ist angepaßt, um in das Innere einer mit zu pumpenden Material gefüllten Trommel oder anderen Behälters eingesetzt zu werden. Das unterste Ende der Schaufel stange trägt eine starr mit ihr befestigte Schaufelplatte und eine in Bezug auf die Schaufelplatte bewegbare Ringscheibe. Vorzugsweise ist die Schaufelplatte mit einer Reihe von Öffnungen ausgebildet.
• Im Fall eines Abwärtshubes der Kolbeneinheit wird die Schaufelstange nach unten in das Material geschoben, wobei die Ringscheibe aus dem Eingriff mit der Schaufelplatte gebracht wird. Die Öffnungen in der Schaufelplatte lassen das Material hindurchpassieren, um die Bewegung der Schaufelplatte durch das hochviskose Material in dem Behälter zu erleichtern. Wenn die Bewegung der Schaufelstange während eines Aufwärtshubes der Kolbeneinheit umgekehrt wird, wird die Ringplatte in Eingriff mit der Schaufelplatte gebracht, um seine Öffnungen zu schließen, so daß Material in dem Behälter durch die Schaufelplatte ausgeschöpft und durch den Einlaß im Pumpengehäuse in seinen unteren Pumpenraun geführt werden kann.
• Der Aufbau, die Wirkungsweise und die Vorteile der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Pumpe ist, dargestellt während eines Abwärtshubes ihrer Kolbeneinheit;
• Fig. 2 eine fast gleiche Ansicht wie Fig. 1 ist, außer daß sie während einer Aufwärtshubes der Kolbeneinheit dargestellt ist;
• Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Packungseinsatzes an dem oberen Ende des Pumpengehäuses ist;
• Fig. 4 eine Draufsicht des unteren Absperrventils im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 ist.
• Entsprechend den Figuren umfaßt die erfindungsgemäße doppeltwirkende Hubkolbenpumpe 10 ein Pumpengehäse 12, das mit einem eine innere Wand 16 definierenden abgestuften Kanal 14 ausgebildet ist. Das untere Ende des Kanales 14 ist mit einem Materialeinlaß 18 ausgebildet und eine Auslaßöffnung 20 ist in dem Pumpengehäuse 12 an dem oberen Teil de Kanales 14 ausgebildet, der ein Paßstück 22 trägt. Ebenso mit dem Kanal 14 verbunden ist eine Ablaß- und Füllöffnung 23, die ein Ablaßventil 25 aufnimmt. Der hier benutzte Begriff "oberes" bezieht sich auf das Oberteil des Pumpengehäuses 12, wie es in den Fig. dargestellt ist, und die Begriffe "unteres" oder "unten" beziehen sich auf das Unterteil des Pumpengehäuses 12.
• Wie es weiter unten ausführlicher dargestellt wird, enthält der Kanal 14 des Pumpengehäuses 12 eine Kolbeneinheit 24, bestehend aus einer Kolbenstange 26, einer Schaufelstange 28 und einer Stangeverbindung 30, die die Kolbenstange 26 und die Schaufelstange 28 miteinander verbindet. Die Kolbeneinheit 24 wird in Bezug auf das Pumpengehäuse 12 durch einen Druckluftmotor (nicht dargestellt) oder irgendeinen anderen geeigneten, abwechselnd wirkenden Mechanismus hin- und herbewegt. Das obere Ende der Kolbenstange 26 der Kolbeneinheit 24 wird durch einen Packungseinsatz 34, der unten beschreiben wird, getragen und ist innerhalb einer Lösungsmittelkammer 36 bewegbar, die durch eine auf dem Pumpengehäuse 12 befestigtes, zylindrisches Gehäuse oder Kappe 38 gebildet wird. Die Schaufelstange 28 an dem unteren Teil der Kolbeneinheit 24 erstreckt sich durch den Einlaß 18 des Kanales 14 und durch eine abgestufte Bohrung 39, die in einer Ventilsitzplatte 40 ausgebildet ist, die auf dem Boden des Pumpengehäuses 12 durch ein Klemmstück 42 und Schrauben 43 gehalten wird. Das Klemmstück 42 ist mit einem Ringflansch 44 ausgebildet, der in einer im Boden des Pumpengehäuses 12 ausgebildeten Aussparung 46 aufgenommen ist. Zwischen der Ventilsitzplatte 40 und der untersten Kante des Pumpengehäuses 12 ist vorzugsweise ein O-Ring 48 zwischengelegt. Die vorgenannten Elemente, die mit dem Oberteil und dem Unterteil des Pumpengehäuses 12 verbunden sind, sind zur Wartung der Pumpe 10, wenn es gewünscht ist, leicht zu entfernen.
• Entsprechend den Fig. 1 und 2 wird der Aufbau der Kolbeneinheit 24 im Detail dargestellt. Die Kolbenstange 26 als Teil der Kolbeneinheit 24 hat eine zylindrische Form und einen Durchmesser, der mindestens ungefähr 12,7 mm (0.50 inches) kleiner als der Durchmesser des Kanals 14 ist. Der Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 26 und der Wand 16 bildet einen oberen Pumpenraum 50, dessen Längsausdehnung sich während des Abwärts- und Aufwärtshubes der Kolbeneinheit 24 verändert, wie es unten beschrieben ist, aber die Verbindung mit der Auslaßöffnung 20 im Pumpengehäuse aufrechterhält. Das untere Ende der Kolbenstange 26 ist mit einer innen mit Gewinde versehenen Bohrung ausgebildet, die das verschraubbare Ende 54 der Stangenverbindung 30 aufnimmt. Ähnlich ist das untere Ende der Stangenverbindung 30 mit einer inneren, mit Gewinde versehenen Bohrung ausgebildet, die das verschraubbare Ende 58 der Schaufelstange 28 aufnimmt. Die Kolbenstange 26, die Schaufel stange 28 und die Stangenverbindung 30 sind demzufolge als eine im wesentlichen einheitliche Kolbeneinheit 24 verbunden, aber jedes dieser Elemente kann leicht zusammengebaut und voneinander getrennt werden, um eine Reparatur oder einen Ersatz desselben zu ermöglichen.
• In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wird ein rohrförmiges oberes Absperrventil 60 durch die Stangenverbindung 30 zwischen einem Speichenkreuz oder einer Ventilplatte 62, die am untersten Ende der Kolbenstange 26 befestigt ist, und einem am unteren Teil der Stangenverbindung 30 ausgebildeten Ventilsitz 64 gehalten. Die Ventilplatte 62 ist eine flache Scheibe, die mit einer Reihe von Öffnungen 63 ausgebildet ist, die mit dem oberen Pumpenraum 50 in Verbindung stehen. Der an der Stangenverbindung ausgebildete Ventilsitz 64 hat eine ringförmige obere Fläche 65, die so ausgebildet ist, um mit dem oberen Absperrventil 60 in Eingriff zu kommen, wie es unten beschrieben ist.
• Wie es in den Fig. dargestellt ist, hat das obere Absperrventil 60 eine zylindrische Wand, die eine äußere Fläche 66 und eine innere Fläche, die eine die Stangenverbindung 30 aufnehmende Durchbohrung 68 bildet, definiert. Das obere Ende 70 des oberen Absperrventils 60 ist mit einer sich radial nach außen erstreckenden Abschrägung 72 und ihr unteres Ende 74 mit einer sich radial nach innen erstreckenden Abschrägung 76 ausgebildet. Wie es weiter unten im Zusammenhang mit der Wirkungsweise der Pumpe 10 beschrieben wird, ist das obere Absperrventil 60 zwischen einer offenen Position, wie es in Fig. 1 gezeigt ist und in der sein oberes Ende 70 die Ventilplatte 62 berührt und sein unteres Ende 74 nicht in Eingriff mit dem Ventilsitz 64 ist, und einer geschlossenen Position, dargestellt in Fig. 2, in der das untere Ende 74 des oberen Absperrventils 60 mit dem Ventilsitz 64 der Stangenverbindung 30 in Eingriff ist und sein oberes Ende 70 nicht im Eingriff mit der Ventilplatte 62 ist, bewegbar.
• Entsprechend dem unteren Teil der Fig. 1 und 2 ist ein unterer Pumpenraum 78 im unteren Teil des Kanals 14 unterhalb des oberen Absperrventils 60 ausgebildet. Die Längsausdehnung dieses unteren Pumpenraumes 78 ändert sich während der Bewegung der Kolbeneinheit 24 und sein Rauminhalt ist bedeutend größer als der des oberen Pumpenraumes 50, da die in dem unteren Pumpenraum geführte Schaufel stange 28 ungefähr 19 mm (0.75 inches) im Durchmesser ist, während die in dem oberen Pumpenraum 50 geführte Kolbenstange 26 ungefähr 41 mm (1.625 inches) im Durchmesser ist. Das Bodenteil des unteren Pumpenraumes 78 hat einen nach außen abgestuften Bereich 80, der eine ringförmige Schulter 82 bildet, die mit gegenüberliegenden Flanschen 84, 85 eines unteren Absperrventils 86 in Eingriff steht. Wie es in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ist, hat das untere Absperrventil 86 eine Durchbohrung, die die Schaufel stange 28 aufnimmt, und auf der Bodenfläche des unteren Absperrventils 86 ist ein Ring 90 ausgebildet, der über die abgestufte Bohrung 39 mit der oberen Fläche der Ventilsitzplatte 40 in Eingriff steht. Wie es weiter unten in Zusammenhang mit der Funktionsweise der Pumpe 10 beschrieben wird, ist das untere Absperrventil 86 zwischen einer geschlossenen Position, wie in Fig. 1 dargestellt, in der sein Ring 90 mit der Ventilsitzplatte 40 in Eingriff ist, und einer offenen Position, wie in fig. 2 dargestellt, in der die obere Fläche der Flansche 84, 85 mit der Schulter 82 in Eingriff ist und auf diese Weise einen Durchgang 92 für den Transport von Material durch die abgestufte Bohrung 39 in der Ventilsitzplatte 40, durch den Einlaß 18 des Kanals 14 und zuletzt durch das untere Absperrventil 86 in den unteren Pumpenraum 78 bildet, bewegbar.
• In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Schaufelstange 28 durch das untere Absperrventil 86, den Einlaß 18 des Kanales 14 und die abgestufte Bohrung 39 in der Ventilsitzplatte 40. Das unterste Ende der Schaufel stange 28 nimmt eine mit Öffnungen 96 ausgebildete Schaufelplatte 94 auf. Eine selbstsichernde Mutter 98 ist auf das unterste Ende der Schaufel stange 28 geschraubt, um die Schaufelplatte 94 in einer festen Position daran zu halten. Auf der Schaufelstange 28 über der Schaufelplatte 94 ist eine Ringscheibe 100 aufgenommen und entlang der Schaufel stange zwischen der Schaufelplatte 94 und einem Ringscheibenanschlag 102, der starr an der Schaufel stange 28 befestigt ist, beweglich. Wie es weiter unten beschrieben wird, sind die Schaufel stange 28, die Schaufelplatte 94 und die Ringscheibe 100 angepaßt, um in eine Quelle von zu pumpenden Material, wie zum Beispiel einen Behälter 104, eingesetzt zu werden und sind wirksam, um Material aus solch einem Behälter 104 in den unteren Pumpenraum 78 des Pumpengehäuses 12 zu schöpfen.
• Bevor die Wirkungsweise der Pumpe 10 beschrieben wird, wird auf die Fig. 3 und den oberen Teil der Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen der Packungseinsatz 34, der den oberen Teile der Kolbenstange 26 aufnimmt, im Detail dargestellt ist. Der Aufbau des Packungseinsatzes 34 bildet keinen Teil dieser Erfindung an sich und wird deshalb nur kurz beschrieben.
• Der obere Teil des Kanal es 14 im Pumpengehäuse ist mit einem radial nach außen abgestuften Bereich ausgebildet, der einen ringförmigen Sitz 108 definiert. Dieser ringförmige Sitz 108 nimmt einen V-Ringflansch 110 auf, der durch einen O-Ring 112 gegen die Wand des Pumpengehäuses 12 abgedichtet ist und in dem ringförmigen Sitz 108 durch einen Flanschspannring 114 gehalten wird. Dieser Flanschspannring 114 ist durch Schrauben 116 an einer Befestigungsplatte 118 befestigt, die das Pumpengehäuse 12 mit dem Druckluftmotor in einer nicht dargestellten Art und Weise verbindet.
• Die anderen Elemente des Packungseinsatzes 34 sind von dem V-Ringflansch 110 radial nach innen nahe der Kolbenstange 26 gelegen. Eines dieser Elemente ist ein unterer Stangenabstreifer 120, der die Außenfläche der Kolbenstange 26 berührt. Der untere Stangenabstreifer 120 ist in einer Lage zwischen einem Befestigungsring 122, einem Abstandhalter 124 und einer Abstreiferbefestigung 126 angeordnet. Der Abstandhalter 124 wird durch eine Druckfeder 128, deren gegenüberliegendes Ende an einem Teflon -V-Ring 130 anliegt, gegen die Abstreiferbefestigung 126 gedrückt. Das gegenüberliegende Ende dieses Teflon -V- Ringes 130 wird in einem V-Ringflansch 132 aufgenommen, der einen zweiten, oberen Stangenabstreifer 134 in einem oben auf dem V-Ringflansch 110 ausgebildeten Sitz 136 hält. Diese zuvor genannten Elemente des Packungseinsatzes dichten den oberen Pumpenraum 50 wirksam von der Lösungsmittelkammer 36 ab, wenn die Kolbenstange 26 in dem Pumpenkanal 14 hin- und herbewegt wird, und sind leicht entfernbar, um den Zugang in das Innere des Pumpengehäuses 12 zur Wartung zu ermöglichen. Die Abstreifer 120, 134 helfen, Material von der Außenfläche der Kolbenstange 26 abzukratzen oder abzustreifen, die Kolbenstange 26 wird außerdem durch Lösungsmittel in der Lösungsmittelkammer 36 gesäubert, wenn sie sich durch diese bewegt.
• Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist die Funktionsweise der Pumpe 10 in einer Arbeitsfolge dargestellt, bei der ein Abwärtshub der Kolbeneinheit 24 in Fig. 1 gezeigt ist und ein Aufwärtshub der Kolbeneinheit 24 in Fig. 2 vorkommt. Zum Zweck der vorliegenden Diskussion wurde angenominen, daß sich sowohl in dem oberen Pumpenraum 50 als auch im unteren Pumpenraum 78 Material befindet, entweder als Ergebnis einer einleidenden Einspeisung des Materials durch die Öffnung 23 oder aufgrund eines vorhergehenden Arbeitsganges der Pumpe 10.
• Im Falle eines Abwärtshubes oder einer nach unten gerichteten Bewegung der Kolbeneinheit 24 wird das obere Absperrventil 60 in eine offene Position bewegt und das untere Absperrventil 86 wird gleichzeitig in eine geschlossene Position bewegt, um das Austragen des Materials aus dem oberen Pumpenraum 50 durch die Auslaßöffnung 20 zu ermöglichen. Wenn sich die Kolbeneinheit 24 nach unten bewegt, drückt das in dem unteren Pumpenraum 78 befindliche Material das obere Absperrventil 60 nach oben, so daß das obere Ende 70 des oberen Absperrventils 60 mit der durch den Boden der Kolbenstange 26 gehaltenen Ventilplatte 62 in Eingriff kommt und das untere Ende 74 des oberen Absperrventils 60 nicht mit dem Ventilsitz 64 der Stangenverbindung 30 in Eingriff kommt. Auf diese Weise wird ein Fließweg oder ein Spalt 138 zwischen dem unteren Ende 74 des oberen Absperrventiles 60 und dem Ventilsitz 64 gebildet, der den Durchgang von Material vom unteren Pumpenraum 78 in die Durchbohrung 68 des oberen Absperrventiles 60 und dann durch die Öffnungen 63 in der Ventilplatte 62 in den oberen Pumpenraum 50 zum Ausströmen aus der Auslaßöffnung 20 zuläßt.
• Wie oben erwähnt wurde, muß das untere Absperrventil 86 wegen des von dem unteren Pumpenraum 78 in den oberen Pumpenraum 50 zu überführenden Materials zur gleichen Zeit, zu der das obere Absperrventil geöffnet ist, in eine geschlossene Position bewegt werden. Wenn sich die Kolbeneinheit 24 nach unten bewegt, führen die Stangenverbindung 30, das obere Absperrventil 60 und die Kolbenstange 26 anfänglich das in dem unteren Pumpenraum 78 enthaltene Material nach unten, um damit den Rind 90 des unteren Absperrventils 86 in eine geschlossene, an der Ventilsitzplatte 40 aufliegende Position zu bewegen. Mit dem Schließen des unteren Absperrventils 78 kann das Material nicht von dem unteren Pumpenraum 78 durch die Bohrung 39 in der Ventilsitzplatte 40 entweichen, deshalb muß sich dieses Material nach oben entlang des zuvor besshriebenen Fließweges in den oberen Pumpenraum 50 zum Ausströmen aus der Auslaßöffnung 20 bewegen. Wie es aus den Fig. ersichtlich ist und oben beschrieben wurde, ist der Rauminhalt des unteren Pumpenraumes 78 wesentlich größer als der des oberen Pumpenraumes 50, so daß die Verdrängung des Materials aus dem unteren Pumpenraum 78 nicht nur den oberen Pumpenraum 50 füllt, sondern zum Ausstoßen von Material aus dem oberen Pumpenraum 50 durch seine Auslaßöffnung 20 führt.
• Zur selben Zeit, in der Material von dem unteren Pumpenraum 78 in den oberen Pumpenraum 50 geführt wird, werden als Reaktion auf die nach unten gerichtete Bewegung der Kolbeneinheit 24 die Schaufel stange 28, die Schaufelplatte 94 und die Ringscheibe 100 in das Innere eines mit dem zu pumpenden Material gefüllten Behälters 104 bewegt. Im Fall einer nach unten gerichteten Bewegung der Schaufel stange 28 kommt die verschiebbare Ringplatte 100 aus dem Eingriff mit der Schaufelplatte 94 und wird an den Ringscheibenanschlag 102 gedrückt. Da die Schaufelplatte 94 Öffnungen 96 besitzt, wird die Abwärtsbewegung der Schaufelplatte 94 und der Schaufel stange 28 innerhalb des Behälters 104 erleichtert, weil das Material sowohl durch diese Öffnungen 96 als auch um die Schaufelplatte 94 herum fließen kann.
• Das Pumpen von Material aus dem oberen Pumpenraum 50 durch die Auslaßöffnung 20 wird auch während des umgekehrten Aufwärtshubes der Kol -beneinheit 24 erreicht. Entsprechend Fig. 2, in der die Kolbeneinheit 24 beginnt, sich aufwärts zu bewegen, drückt das Material in dem oberen Pumpenraum 50 sofort das obere Absperrventil 60 in abdichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 64 der Stangenverbindung 30. Das abgeschrägte untere Ende 74 des oberen Absperrventils 60 ist wirksam, um den Durchfluß von Material von dem unteren Pumpenraum 78 in den oberen Pumpenraum 50 durch den oben beschriebenen Spalt 138 fehlerfrei und schnell zu unterbrechen. Zur gleichen Zeit, zu der das obere Absperrventil 60 in die geschlossene Position bewegt wird, wird das untere Absperrventil 86 in eine offene Position bewegt, in der seine Flansche 84, 85 die Schulter 82 im Pumpengehäuse 12 berühren und der Ring 90 nicht in Eingriff mit der Sitzplatte 40 ist. Diese Bewegung des unteren Absperrventils 86 wird hervorgerufen, weil die Schaufelplatte 94 und die Ringscheibe 100 Material aus dem Inneren des Behälters 104 schöpfen und beginnen, es durch die abgestufte Bohrung 39 in der Sitzplatte 40 und dann durch den Einlaß 18 des Kanals 14 in den unteren Pumpenraum 78 zu drücken. Die Bewegung der Kolbeneinheit 24 nach oben hält solange an, bis die Ringscheibe 100 innerhalb der abgestuften Bohrung 41 der Auflageplatte 40 sitzt.
• Wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, drückt der Aufwärtshub der Kolbeneinheit 24 Material in dem oberen Pumpenraum 50 durch seine Auslaßöffnung 20, wenn sich die Kolbenstange 26, das obere Absperrventil 60 und die Stangenverbindung 30 gemeinsam in dem oberen Pumpenraum 50 nach oben bewegen. Wenn Material aus dem oberen Pumpenraum 50 gedrückt wird, wird der untere Pumpenraum 78 mit Material gefüllt, das durch die Schaufelplatte 94 aus dem Behälter 104 geschöpft wird. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, hat der untere Pumpenraum 78 mit der Kolbeneinheit 24 am oberen Punkt seiner Aufwärtshubposition einen relativ großen Rauminhalt und es ist eine relativ große Materialmenge, die während des Abwärtshubes der Kolbeneinheit 24, wie oben beschrieben, in den oberen Pumpenraum 50 geführt wird.
• Sowohl im Falle des Abwärtshubes als auch im Falle des Aufwärtshubes der Kolbeneinheit 24 berührt die Außenfläche 66 des oberen Absperrventils 60 gleitend die innere Wand 16 des Kanals 14, um Material von ihr zu kratzen oder abzustreifen und dieses Material entweder in dem oberen oder unteren Pumpenraum 50, 78 abzulagern. Diese metallische Berührung zwischen der inneren Wand 16 und dem oberen Absperrventil 60 hilft, das "Anlagern" oder den Aufbau von Material entlang der Wand 16 einzuschränken. Außerdem ist der oben beschriebene Fließweg zwischen dem unteren Pumpenraum 78 und dem oberen Pumpenraum 50 durch das obere Absperrventil 60 und die Ventilplatte 62 sowohl relativ kurz als auch groß in der Abmessung, um das übermäßige Abscheren von dadurch fließendem Material zu reduzieren und ebenso den Druckverlust zwischen dem unteren Pumpenraum 78 und dem oberen Pumpenraum 50 zu reduzieren.

Claims (4)

1. Doppeltwirkende Hubkolbenpumpe, einschließlich

(a) eines mit einem, eine innere Wand (16) definierenden, Kanal (14) ausgebildeten Pumpengehäuses (12), wobei der Kanal (14) einen Einlaß (18), der angepaßt ist, um mit einer Quelle von zu pumpenden Material in Verbindung zu stehen, und eine Auslaßöffnung (20) besitzt;

(b) einer in erste und zweite Richtungen in Bezug auf das Pumpengehäuse (12) beweglichen Kolbeneinheit (24), wobei die Kolbeneinheit (24) umfaßt:

- eine innerhalb des Kanals (14) in dem Pumpengehäuse (12) gelegene Kolbenstange (26);

- eine zum Einsetzen in eine Quelle von zu pumpenden Material angepaßte Schaufelstange (28);

- eine die Kolbenstange (26) und die Schaufel stange (28) miteinander verbindende Stangenverbindung (30);

(c) eines durch die Schaufel stange (28) der Kolbeneinheit (24) aufgenommenen Schaufelmittels zum Schöpfen von Material aus der Quelle durch den Einlaß (18) in den Kanal (14) des Pumpengehäuses (12);

(d) eines ersten, durch die Kolbeneinheit getragenen Absperrventils (60), wobei das erste Absperrventil (60) den Kanal (14) im Pumpengehäuse (12) in einen ersten, mit dem Einlaß (18) des Kanals (14) verbundenen Pumpenraum (78) und einen zweiten, mit der Auslaßöffnung (20) des Kanals (14) verbundenen Pumpenraum (50) unterteilt, eine zentrale Durchbohrung (68) besitzt und das erste Absperrventil (60) und sein entsprechender Ventilsitz (64) zur relativen Bewegung zwischen einer offenen Position, in der das erste Absperrventil (60) von dem Ventilsitz (64) beabstandet ist, und einer geschlossenen Position, in der das Absperrventil den Ventilsitz (64) berührt, angeordnet sind;

(e) eines zweiten, durch die Schaufel stange (28) in dem ersten Pumpenraum (78) getragenen und zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position in Bezug auf den Einlaß (18) in den Kanal (14) bewegbaren Absperrventils (86), wobei in Reaktion auf die Bewegung der Kolbeneinheit (24) in die erste Richtung das erste Absperrventil (60) in die offene Position und das zweite Absperrventil (86) in die geschlossene Position bewegt wird, um in dem ersten Pumpenraum (78) befindliches Material in den Zwischenraum zwischen dem ersten AbsperrvenLil (60) und dem Ventilsitz (64), durch die Durchbohrung (68) in dem ersten Absperrventil (60) und in den zweiten Pumpenraum (50) zum Ausströmen durch die Auslaßöffnung (20) zu drücken, und in Reaktion auf die Bewegung der Kolbeneinheit (24) in die zweite Richtung das erste Absperrventil (60) in die geschlossene Position und das zweite Absperrventil (86) in die offene Position bewegt wird, um in dem zweiten Pumpenraum (50) befindliches Material durch die Auslaßöffnung (20) zu drücken und gleichzeitig mit dem Schaufelmittel Material durch den Einlaß (18) und in den ersten Pumpenraum (78) zu schöpfen, dadurch gekennzeichnet, daß

(f) die Stangenverbindung (30) mit dem Ventilsitz (64) ausgebildet ist und sich durch das erste Absperrventil (60) zwischen dem Ventilsitz (64) und einer Ventilplatte (62) erstreckt;

(g) wobei die Ventilplatte (62) an der Kolbenstange (26) befestigt und mit Öffnungen (63) ausgebildet ist, die mit der Durchbohrung (68) in dem ersten Absperrventil (60) in Verbindung stehen, und daß

(h) das erste Absperrventil (60) ein Rohr umfaßt, das eine zylindrische Wand besitzt, die eine äußere Fläche (66) bildet, die die innere Wand (16) des Pumpengehäuses (12) verschiebbar berührt;

2. Pumpe nach Anspruch 1, bei der das Rohr an seinem oberen Ende (70) mit einer sich radial nach außen erstreckenden Abschrägung (72) und an seinem unteren Ende (74) mit einer sich radial nach innen erstreckenden Abschrägung (76) ausgebildet ist, wobei die Abschrägung (76) mit dem Ventilsitz (64) in Eingriff kommt.

3. Pumpe nach Anspruch 1 und/oder 2, bei der die äußere Fläche (66) der zylindrischen Wand des Rohres so bemessen ist, daß sie die durch den Kanal (14) im Pumpengehäuse (12) gebildete innnere Wand (16) verschiebbar berührt, so daß im Falle einer Bewegung der Kolbeneinheit (24) in die erste und zweite Richtung Material von der inneren Wand (16) weggekratzt wird.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das durch die Schaufel stange getragene Schaufelmittel eine erste, fest an der Schaufel stange (28) befestigte Platte (94) und eine zweite, entlang der Schaufel stange (28) in Bezug auf die erste Platte (94) bewegliche Scheibe (100) umfaßt, wobei die erste Platte (94) mit Öffnungen (96) ausgebildet ist.