Trockenlauf-Schutzvorrichtung einer Kolbenmembranpumpe

Abstract

 Um eine Trockenlauf-Schutzvorrichtung für eine Kolben-Membranpumpe zu schaffen, die unabhängig von der Antriebsenergie, zeitlich vor Abfall bzw. Ausfall der Dosierleistung aufgrund von Produktmangel und ohne externe Zuleitungen zwischen Produktvorratsgebinde und Dosierpumpe ein Warnsignal abgibt und/oder die Pumpe automatisch abschaltet, wird mindestens ein in die Vorförderkammer (2) oberhalb des den Dosierkolben (6) gerade noch ganz bedeckenden Flüssigkeits-Minimalniveaus (IV) integrierter Meßfühler (3,4) mit nachgeschalteten Leermeldevorwarnundloder Pumpenabschaltmitteln vorgesehen (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] .Die Erfindung betrifft eine Trockenlauf-Schutzvorrichtung für den Dosierkolben einer zum Fördern flüssiger Medien ausgelegten Kolben-Membranpumpe.

[0002] Eine solche Schutzvorrichtung zum Vermeiden des Trockenlaufs des Dosierkolbens und somit einer möglichen Beschädigung der Dichtungselemente sowie damit auch Überlastung des elektrischen oder pneumatischen Pumpenantriebs ist bei einer Vielzahl zum Fördern flüssiger Medien ausgelegter Pumpen erforderlich. Das Signal dieser Schutzvorrichtung wird in der Regel zum Abschalten des Pumpenmotors und/oder zur akustischen bzw. optischen Produkt-Leermeldevorwarnung verwendet.

[0003] Zum großen Teil werden die Schutzvorrichtungenalz elektrische oder thermische Überlastsicherungen bei Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors ausgeführt. Solche Schutzvorrichtungen sind auf den Einsatz bei elektrischen Antrieben beschränkt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Sicherungen erst ansprechen, wenn meist schon eine mechanische Beschädigung der Dichtungselemente und somit eine Schwergängigkeit eingetreten ist.

[0004] Eine andere Schutzvorrichtung ist als Druckschalter mit Drossel- oder Druckhalteventil in der Dosierleitung ausgebildet. Durch ein Kontrollorgan wird hierbei überwacht, ob bei Anlegen der Antriebsenergie Produkt gefördert und somit Druck aufgebaut wird. Jedoch wird auch in diesem Fall ein Störsignal erst dann abgegeben, wenn die eingestellte Dosiermenge nicht mehr erreicht wird oder gar keine Dosierung mehr erfolgt.

[0005] Wieder weitere Schutzvorrichtungen, die mit externer Produkt-Leermeldevorwarnung bzw. mit einem in das Produktvorratsgebinde einzusetzenden Niveautaster arbeiten, benötigen eine externe elektrische Verkabelung, die bei großen Entfernungen zwischen Pumpe und Produktvorratsgebinde nachteilig ist.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung zu schaffen, die unabhängig von der Antriebsenergie, zeitlich vor Abfall bzw. Ausfall der Dosierleistung auf Grund von Produktmangel und ohne die Verbindung störender externer elektrischer Zuleitungen vom Produktvorratsgebinde zur Dosierpumpe ein Vorwarnsignal abgibt und/ oder die Pumpe bei Gefahr automatisch abschaltet. Für die Trockenlauf-Schutzvorrichtung für den Dosierkolben einer Kolben-Membranpumpe eingangs genannter Art ist die Lösung gekennzeichnet durch mindestens einen in den Pumpenkopfkörper im Bereich der Vorförderkammer oberhalb eines den .Dosierkolben noch gerade ganz bedeckenden Flüssigkeits-Minimaniveaus integrierten Meßfühler mit nachgsschalteten Leermeldevorwarn- und/oder Pumpenabschaltmitteln. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.

[0007] Erfindungsgemäß sollen im Pumpenkopfkörper im Bereich der Vorförderkammer je nach Art des Fördermediums und je nach gewünschtem Abschaltsignal ein, zwei oder drei Meßfühler wahlweise so angebracht werden, daß bei langsamem Absinken des Flüssigkeitsniveaus in der Vorförderkammer ein oder mehrere Signale abgegeben werden, die über entsprechende, z.B. elektronische Übersetzungsglieder zur optischen oder akustischen Produkt-Leermeldevorwarnung und/oder Sicherheitsabschaltung der Pumpe heranzuziehen sind. Die von einer Produkt-Leermeldevorwarnung bis zum Austauchen des Dosierkolbens und somit zum Trockenlauf der Pumpe verblei- 'bende Dosierzeit kann je nach Auslegung des Volumenverhältnisses zwischen Vorförderkammer und Dosierkolben und je nach dem eingestellten Hub verschieden vorgegeben werden.

[0008] Bei leitfähigen zu fördernden Flüssigkeiten genügen elektrisch leitende Kohle- oder Metallstifte als Meßfühler, d.h. als Meßelektroden. In diesem Falle kann ein zusätzlicher Meßfühler als Bezugsmeßfühler im unteren Bereich des Fördermediums unterhalb des untersten Niveaus des Dosierkolbens angeordnet werden. Ferner können ein Meßfühler zur Produkt-Leermeldevorwarnung, d.h. ein Vorwarnfühler, und ein Meßfühler zur Sicherheitsabschaltung der Pumpe, d.h. ein Abschaltfühler, vorgesehen werden. Wenn in diesem Fall die Vorförderkammer ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist und zwischen den drei Meßfühlern, nämlich dem Bezugsfühler, dem Vorwarnfühler und dem Abschaltfühler, leitfähiges Fördermedium anliegt, wird ein gewisser elektrischer Widerstand gemessen und über die jeweiligen Meßleitungen an ein elektronisches Übersetzungsglied gemeldet. Sinkt jedoch das Niveau des Fördermediums, unter das Niveau des Vorwarnfühlers ab, so daß keine leitfähige Verbindung zwischen den Meßfühlern mehr besteht, so steigt der elektrische Widerstand gegen unendlich an. Dadurch wird das nachgeschaltete Vorwarnmittel - über ein elektronisches Übersetzungsglied oder dergleichen - in Betrieb gesetzt. Da jedoch der Vorwarnfühler definitionsgemäß weit über dem für das Trockenlaufen des Dosierkolbens gefährlichen Niveau angebracht wird, befindet sich der Dosierkolben während der Vorwarnung immer noch voll innerhalb des Fördermediums, und zu dieser Zeit tritt eine Schädigung der Dichtelemente des Dosierkolbens noch nicht ein.

[0009] Wird jedoch die Produkt-Leermeldevorwarnung nicht beachtet und das Niveau in der Vorförderkammer sinkt weiter ab, so wird schließlich das Niveau des Abschaltfühlers erreicht. Wenn das Flüssigkeitsniveau unterhalb dieses Niveau fällt, gibt der Abschaltfühler ein Signal an die nachgeschalteten Abschaltmittel, und die Pumpe bzw. der Pumpenantrieb wird stillgesetzt. Es kann dann also ein Austauchen und Trockenlaufen des Dosierkolbens und damit eine Schädigung der Dichtelemente bzw. sogar ein Blockieren der Pumpe nicht eintreten.

[0010] Die Produkt-Leermeldevorwarnung und Sicherheitsabschaltung kann je nach Erfordernis einzeln oder zugleich vorgesehen bzw. vorbereitet werden.

[0011] Wenn eine erfindungsgemäß zu schützende Pumpe zum Fördern nicht leitfähiger Flüssigkeiten eingesetzt wird, entfällt in der Regel der deutlich unterhalb des untersten Niveaus der Dosierpumpe in die Flüssigkeit eingesetzte Bezugsfühler. 3in Vorwarnfühler und/oder ein Abschaltfühler können jedoch in gleicher Weise wie bei dem Betrieb mit elektrisch leitfähiger Flüssigkeit vorgesehen und auf Vorwarn- bzw. Abschaltmittel geschaltet werden. Vorzugsweise werden die Vorwarnfühler bzw. Abschaltfühler in solchen Fällen als Halbleiterbauelemente, z.B. als PTC- oder NTC-Elemente ausgebildet.

[0012] Sinkt bei Einsatz von PTC-Meßfühlern das Niveau unterhalb des jeweils zu erfassenden Pegels ab, so daß der entsprechende Meßfühler austaucht und nicht mehr vom Fördermedium gekühlt wird, so heizt er sich bis zu seinem Schaltpunkt (PTC 60 z.B. 60°C) auf und gibt über eine entsprechende Meßleitung ein Signal an ein nachgeschaltetes, z.B. elektronisches Übersetzungsglied ab. Bei NTC-Elementen wird genau umgekehrt geschaltet. Die Meßleitung besteht in diesen Fällen für jeden Meßpunkt aus jeweils zwei Litzen, da die Hin- und Rückleitung hier für jeden Meßpunkt separat zu führen ist. Auch bei der Messung in nicht leitfähigen Fördermedien kann sowohl mit einem als auch mit zwei Meßpunkten gearbeitet werden. Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine KOlben-Membranpumpe; und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.

[0013] Die Kolben-Membranpumpe gemäß Ausführungsbeispiel besteht aus einem Pumpenkopfkörper 1 mit Vorförderkammer 2, dem Dosierkolben 6 mit Dichtungselementen 7 und dem Dosierkolben 6 gegenüberstehendem Druckhalteventil mit Bubeinstellschraube 15, Feder 16 und Kugel 17 sowie Dichtungselement 8 für die Kugel 17. Der Dosierkolben 6 wird über einen in einem Gleitlager 20 gelagerten Antriebskolben 21 betätigt, wobei das Fördermedium 12 dem Dosierkolben 6 mit Hilfe einer in der Pumpenkopfaufnahme 14 befestigten Vorfördermembrane 13 vorgelegt wird. Der Vorförderkammer 2 wird ein Saugventil 18 mit Kugel und Dichtung zugeordnet, über das das Fördermedium 12 in Pfeilrichtung 22 in die Pumpe einzusaugen ist. Die Vorförderkammer besitzt ferner ein 'Rücklaufventil 19 mit Kugel und Dichtung, aus der das Fördermedium 12 in Pfeilrichtung 23 auszutreiben ist. Die Dosierung erfolgt auf der Rückseite des Druckhalteventils in Pfeilrichtung 24.

[0014] Die Pumpe nach Fig. 1 und 2 enthält in der im Pumpenkopfkörper 1 befindlichen Vorförderkammer 2 einen oberen Meßfühler bzw. Vorwarnfühler 3, einen mittleren Meßfühler bzw. Abschaltfühler 4 und einen unteren Meßfühler bzw.

[0015] Bezugsfühler 5. Der Vorwarnfühler 3 befindet sich in einem Pegelniveau III innerhalb der Meßflüssigkeit bzw. des Fördermediums 12 weit oberhalb des Dosierkolbens 6 bzw. von dessen Dichtungselementen 7 oder Dichtungselementen 8 des Druckhalteventils. Demgegenüber befindet sich der Abschaltfühler 4 auf einem Pegelniveau IV, das von dem Fördermedium 12 keinesfalls unterschritten werden darf, wenn nicht der Dosierkolben 6 sowie die Dichtungen 7 und 8 in Gefahr kommen sollen.

[0016] Im Ausführungsbeispiel wird angenommen, das Fördsrmedium 12 sei elektrisch leitend und die Meßfühler 3 bis 5 seien elektrische Meßelektroden, denen Meßleitungen 9 bis 10 zu einem nicht gezeichneten elektronischen Übersetzungsglied nachgeschaltet werden.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1 = Pumpenkopfkörper

2 = Vorförderkammer

3 = oberer Meßfühler

4 = mittlerer Meßfühler

5 = unterer Meßfühler bzw. Bezugsmeßfühler

6 = Dosierkolben

7 = Dichtungselement für Dosierkolben

8 = Dichtungselement für Druckhalteventil

9 = Meßleitung für oberen Meßfühler (Pos. 3)

10 = Meßleitung für mittleren Meßfühler (Pos. 4)

11 = Meßleitung für unteren Meßfühler (Pos. 5)

12 = Fördermedium

13 = Vorfördermembrane

14 = Pumpenkopfaufnahme

15 = Hubeinstellschraube

16 = Feder für Druckhalteventil

17 = Kugel für Druckhalteventil

18 = Saugventil mit Kugel und Dichtung

19 = Rücklaufventil mit Kugel und Dichtung

20 = Gleitlager für Antriebskolben

21 = Antriebskolben

22 = Saugrichtungspfeil

23 = Rücklaufrichtungspfeil

24 = Dosierrichtungspfeil

Ansprüche

1. Trockenlauf-Schutzvorrichtung für den Dosierkolben einer zum Fördern flüssiger Medien ausgelegten Kolben-Membranpumpe gekennzeichnet durch
mindestens einen in den Pumpenkopfkörper (1) im Bereich der Vorförderkammer (2) oberhalb eines den Dosierkolben (6) noch gerade ganz bedeckenden Flüssigkeits-Minimalniveaus (IV) integrierten Meßfühler (3, 4) mit nachgeschalteten Leermeldevorwarn- und/oder Pumpenabschaltmitteln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (4) in dem Minimalniveau (IV) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (3) in einem für eine Vorwarnung ausreichend weit über dem Minimalniveau (IV) liegenden Vorwarnniveau (III) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei elektrisch leitendem Fördermedium (12) mindestens zwei als -elektrisch leitende Stifte bzw. Elektroden ausgebildete Meßfühler (3,4,5) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (5) unterhalb des Minimalniveaus (IV) angeordnet und als Bezugs-Meßfühler ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (3, 4) als Halbleiterbauelement bzw. PTC oder NTC-Element ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiter- bzw. PTC- oder NTC-Meßfühler (4) in dem Minimalniveau (IV) und ein weiterer solcher Meßfühler (3) in dem Vorwarnniveau (III) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Meßfühler (3 bis 5) auf ein elektronisches Übersetzungsglied mit nachgeschalteter Produkt-Leermeldevorwarnung und/oder Sicherheitsabschaltung der Pumpe bei Produktmangel geschaltet ist.

Zeichnung