Pneumatisch oder hydraulisch angetriebene Kolbenpumpe

Abstract

 Die Kolbenpumpe umfaßt einen Antriebszylinder (2o) mit einem in den Endstellungen des Antriebskolbens (8) umschaltbaren Steuerventil (3o), mittels welchem das pneumatische oder hydraulische Antriebsmedium der einen (29) oder anderen (31) Kammer des Antriebszylinders (2o) zuleitbar ist. Das Steuerventil (3o) ist seinerseits durch das in der unter Druck stehenden Kammer (29,31) des Antriebszylinders (2o) befindliche Antriebsmedium umschaltbar, welches über an geeigneten Stellen (33,35) in den Antriebszylinder (2o) mündende Kanäle (32,34) dem Steuerventil (3o) zu dessen Umschaltung zuleitbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

[0002] Eine derartige Kolbenpumpe ist aus der US-PS 4 o26 439 bekannt. Sie dient zur Entnahme genau dosier­barer Flüssigkeitsmengen aus einem Faß und umfaßt einen auf das Faß aufsetzbaren Deckel, von welchem sich der Pumpenzylinder nach unten erstreckt und einen vertikal bewegbaren Pumpenkolben umfaßt. Am unteren Ende des Pumpenzylinders befindet sich ein mit einem Kugelventil versehener Einlaß, durch den beim Hochgehen des Pumpen­kolbens Flüssigkeit in den unterhalb des Pumpenkolbens gelegenen Teil des Pumpenzylinders eingesaugt wird. Beim Niedergehen des Pumpenzylinders wird das eingesaugte Volumen durch einen ebenfalls am unteren Ende befindlichen und mit einem Kugelventil ausgerüsteten Auslaß in eine Auslaßleitung ausgedrückt.

[0003] Mit der vertikalen Kolbenstange des Pumpenkolbens wird die fluchtende Kolbenstange eines oberhalb des Deckels angeordneten Antriebszylinders verbunden, der pneumatisch betätigt ist. In die beiden Kammern des Antriebszylinders münden Luftleitungen, in denen welchsel­weise betätigbare Steuerventile angeordnet sind. Auf dem sich unterhalb des Antriebszylinders erstreckenden Ab­schnitt der Kolbenstange ist ein im wesentlichen zylindriches Betätigungsglied angebracht, welches mehrere Umfangsnuten aufweist, zwischen denen Umfangsstege bestehen geblieben sind. Bei einem Hub des Antriebszylinders bewegen sich diese Umfangsstege an fest installierten Näherungs­schaltern vorbei, die auf die elektromagnetisch betätigten Ventile in den Luftleitungen nach einem bestimmten System einwirken. Je nach dem an welchem Umfangssteg die Luft­zufuhr zu dem Antriebszylinder gestoppt und somit der Pumpenkolben angehalten wird, kann eine größere oder kleinere dosierte Menge aus dem Faß oder sonstigen Behälter herausgefördert werden.

[0004] Bei der bekannten Ausführungsform erfolgt die Steuerung auf dem Umweg über elektrische Hilfsenergie. Dadurch werden der Aufwand und auch die Fehleranfälligkeit des Pumpenantriebs vergrößert.

[0005] Eine ähnliche Ausführungsform ist in Gestalt einer Kolbenpumpe zur Förderung von Kaltleim oder von Heiz­schmelzkleber bekannt. Hierbei reicht der Pumpenzylinder in den Kaltleimbehälter bzw. den Vorratsraum einer Schmelzvorrichtung für Heizschmelzkleber hinein und wird die Umsteuerung des pneumatischen Antriebszylinders nicht auf elektrischem Wege sondern mittels über Nocken an der Kolbenstange mechanisch betätigte pneumatische Ventile bewirkt, die auf einen in diesem Fall pneumatischen Hilfssteuerkreis wirken und ihrerseits das Steuerventil für die Antriebsluft umschalten.

[0006] Auch hierbei ist der Aufwand für den Hilfssteuer­kreis beachtlich. Die mechanische Betätigung der pneumatischen Ventile ist verschleißanfällig.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Pumpenantriebs zu vereinfachen.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wieder­gegebene Erfindung gelöst.

[0009] Durch die Erfindung ist erreicht, daß für die Um­steuerung des Antriebszylinders nicht mehr auf eine Hilfs­energie zurückgegriffen werden muß, sondern die in Gestalt des Antriebsmediums bereits zur Verfügung stehende Energie für die Umsteuerung mitgenutzt werden kann. Dadurch er­gibt sich eine bauliche Vereinfachung.

[0010] Eine konkrete Ausgestaltung des Gedankens der Er­findung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

[0011] Es wird hierbei die jeweils unter Druck stehende Kammer des Antriebszylinders angezapft und eine kleine Menge des Antriebsmediums für das Umschalten des Steuer­ventils abgezweigt.

[0012] Die Ausführung im einzelnen kann nach den Ansprüchen 3 und 4 getroffen sein, die eine maximal vereinfachte Ausführungsform der Erfindung beschreiben.

[0013] Das Steuerventil hat zwei Stellungen, in die es wechsel­weise durch aus dem Antriebszylinder entnommenes Antriebs­medium umschaltbar ist. Damit die beiden Schaltstellungen auch bei einem zwischenzeitlichen Wegfall des Drucks auf dem Antriebsmedium sauber eingehalten werden, empiehlt sich eine Rastvorrichtung nach Anspruch 5.

[0014] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen pneumatisch angetriebenen Kolbenpumpe zur Förderung von Heizschmelzkleber o.dgl.;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Antriebs­zylinder und das Steuerventil bei einer ersten Endstellung des Antriebskolbens;

Fig. 3 zeigt eine entsprechende Ansicht bei der anderen Endstellung des Antriebskolbens;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2.

[0015] Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Kolben­pumpe umfaßt einen Pumpenzylinder 10, in welchem ein nur angedeuteter Pumpenkolben 1 im Sinne des Pfeiles 2 auf- und niederbewegbar ist. In oberster Stellung des Pumpenkolbens 1 entsteht ein Zylinderinnenraum unter­halb des Pumpenkolbens 1, der das doppelte Volumen ge­genüber dem Zylinderinnenraum oberhalb des Pumpenkolbens 1 in dessen unterster Stellung aufweist. So wird bei Auf­wärtsbewegung durch den Einlaß 3 geschmolzener Heiß­schmelzkleber aus dem Vorrat 4 in den Zylinderinnenraum unterhalb des Pumpenkolbens eingesaugt und über dem Pum­penkolben befindlicher Heißschmelzkleber durch die Aus­laßleitung 5 herausgedrückt. Bei Abwärtsbewegung wird der unterhalb des Pumpenkolbens befindliche Heizschmelz­kleber durch ein im Pumpenkolben befindliches Kugelventil in den Zylinderinnenraum über dem Pumpenkolben gedrückt. Da bei der Abwärtsbewegung doppelt so viel Heizschmelz­kleber aus dem unteren Zylinderinnenraum gedrückt wird, wie der obere Zylinderinnenraum aufnehmen kann, wird die gleiche Menge Heißschmelzkleber wie bei der Aufwärtsbe­wegung durch die Auslaßleitung 5 herausgedrückt. Hiermit wird eine kontinuierliche Förderung des Heißschmelzkle­bers gewährleistet.

[0016] Die Kolbenstange 6 des Pumpenzylinders 10 ist mit der Kolbenstange 7 des darüber angeordneten Antriebszy­linders 20 verbunden, dessen als Ganzes mit 8 bezeichne­ter Kolben aus zwei mit Abstand voneinander auf der Kol­benstange 7 angeordneten Scheiben 9,11 besteht. Die Um­steuerung des Antriebskolbens 8 im Sinne des Pfeiles 2 erfolgt durch das Steuerventil 30, welches in einer an­hand der Fig. 2 und 3 noch zu beschreibenden Weise mit dem Antriebszylinder 20 verbunden ist.

[0017] Das Steuerventil 30 umfaßt ein Gehäuse 12 mit einer zylindrischen Bohrung 13, in welcher eine Ventilspindel 14 um eine Strecke in Achsrichtung verschiebbar ist. An den beiden Enden der Bohrung 13 sind koaxiale Kammern 15,16 geringeren Durchmessers gebildet, in denen anste­hender Druck gegen die die Antriebsseiten 17,18 bildenden Stirnseiten der Ventilspindel 14 wirkt. In der in Fig. 2 wiedergegebenen Stellung ist die Ventilspindel 14 durch einen in der Kammer 16 anstehenden Druck gemäß Fig. 2 nach links bis zur Anlage an der am gemäß Fig. 2 linken Ende der Bohrung 13 vorhandenen Durchmesserstufe 19 verschoben. In Fig. 3 ist die Ventilspindel 14 durch einen Druck in der Kammer 15 nach rechts bis zur Anlage an der Durchmesserstufe 21 verschoben.

[0018] Die Ventilspindel 14 ist in wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umfaßt drei in Achsrichtung aufeinander­folgende Dichtstege 22,23,24, zwischen denen Zwischen­räume 25,26 belassen sind, in denen die Ventilspindel 14 einen geringeren Durchmesser aufweist als die Bohrung 13. In die Bohrung 13 münden die Zuleitungen 27,28 zu den Kammern 29,31 des Antriebszylinders derart, daß sie bei jeder Stellung der Ventilspindel 14 in der Bohrung 13 mit den Zwischenräumen 25 bzw. 26 in Verbindung stehen.

[0019] Von der Kammer 15 führt ein Kanal 32 bis zu einer Mündung 33, die, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, dicht oberhalb der oberen Scheibe 11 des Antriebskolbens 8 ge­legen ist, wenn dieser sich im unteren Totpunkt befindet. Von der Kammer 16 geht ein Kanal 34 aus, dessen Mündung 35 sich, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, dicht unterhalb der unteren Scheibe 9 des Antriebskolbens 8 befindet, wenn dieser sich im oberen Totpunkt befindet. Der axiale Ab­stand 36 der Mündungen 33,35 ist kleiner als die axiale Erstreckung 37 des Antriebskolbens 8.

[0020] In die Bohrung 13 mündet in der Mitte eine Zuführ­leitung 38 für unter Druck stehendes Antriebsmedium, d.h. Druckluft, während zu beiden Seiten gegen die Enden der Bohrung 13 hin Rückführleitungen 39,4o einmünden, die in die Außenluft oder in einen Vorratsbehälter führen. Die axiale Erstreckung der Zwischenräume 25,26 ist geringer als der axiale Abstand zwischen der Zuführleitung 38 und der Rückführleitung 39 bzw. der Zuführleitung 38 und der Rückführleitung 4o, so daß, wie aus den Fig. 2 und 3 er­sichtlich ist, nie der Fall eintreten kann, daß die Zu­führleitung 38 und eine der Rückführleitungen 39,4o in den gleichen Zwischraum 25 oder 26 münden und somit die über die Zuführleitung 38 zugeführte Druckluft sogleich wieder abbläst. In der in Fig. 2 wiederge­gebenen Endstellung der Ventilspindel 14 mündet die Zuführleitung 38 in den Zwischenraum 26, während die Rückführleitung 4o durch den Dichtsteg 24 verschlossen ist. Die zugeführte Druckluft geht also in die Zulei­tung 28 über. In der anderen Schaltstellung des Steuer­ventils 3o nach Fig. 3 geht die über die Zuführleitung 38 zugeführte Druckluft in die Zuleitung 27 über.

[0021] Die beiden Schaltstellungen des Steuerventils 3o werden durch eine als Ganzes mit 41 bezeichnete Rast­vorrichtung festgehalten, die auf einen axialen Ansatz 42 der Ventilspindel 14 wirkt.

[0022] In der in Fig. 2 wiedergegebenen Situation hat der Antriebskolben 8 gerade seine obere Endstellung erreicht und die Mündung 35 des Kanals 34 freigegeben. Dadurch ist Druck aus der Kammer 31 des Antriebszylinders 2o auf die Kammer 16 des Steuerventils 3o gelangt und hat die Ventilspindel 14 in die gezeigte linke Schaltstellung verschoben. In dieser Schaltstellung steht die Zuführlei­tung 38 über den Zwischenraum 26 mit der Zuleitung 28 in Verbindung und wird unter Druck stehendes Antriebs­medium in die obere Kammer 29 eingeleitet, so daß der Antriebskolben 8 nach unten verschoben wird. Die Mündung 35 des Kanals 34 wird dabei von dem Antriebskolben über­deckt, so daß die Kammer 16 zwar von der Kammer 31 ab­geschnitten wird, doch ist die erreichte Schaltstellung der Ventilspindel 14 durch die Rastvorrichtung 41 ge­sichert.

[0023] Der Antriebskolben 8 bewegt sich nun unter dem Druck des der Kammer 29 zugeführten Antriebsmediums nach unten, bis er die in Fig. 3 wiedergegebene untere Endstellung erreicht hat, in der die Mündung 33 des Kanals 32 freigegeben wird und unter Druck stehendes Antriebsmedium aus der Kammer 29 in die Kammer 15 über­tritt und die Ventilspindel 14 nach rechts in die in Fig. 3 gezeigte Stellung verlagert. Dadurch kommt die Zuführleitung 38 über den Zwischenraum 25 mit der Zulei­tung 27 zu der Kammer 31 in Verbindung, in die also unter Druck stehendes Antriebsmedium einströmt und den Antriebs­kolben 8 wieder nach oben bewegt, bis er die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung erneut erreicht hat.

[0024] Das in der Stellung nach Fig. 2 in die Kammer 16 einströmende, unter Druck stehende Antriebsmedium tritt beim Niedergehen des Antriebskolbens 8 aus der Mündung 35 in den Raum zwischen den Scheiben 9,11 über, der durch die Entlüftungsbohrung y ständig, d.h. bei jeder Hubstel­lung des Antriebskolbens entlüftet ist. Die Kammer 16 wird dadurch wieder drucklos. Ebenso wird die Kammer 15 beim Hochgehen des Antriebskolbens 8 aus der Stellung nach Fig. 3 entlüftet, indem das darin enthaltene An­triebsmedium aus der Mündung 33 in den entlüfteten Raum zwischen den Scheiben 9,11 überströmt.

[0025] Die jeweils nicht unter Druck stehende Kammer 29 oder 31 axial außenseitig des Antriebskolbens 8 steht über die Zuleitung 28 bzw. 27 mit den Rückführleitungen 39,40 in Verbindung und wird bei der Verlagerung des Antriebskolbens 8 entlüftet.

Ansprüche

1. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebene Kolben­pumpe für ein fluides Fördermedium, insbesondere für flüssige bis viskose Fördermedien wie Leim und Heiz­schmelzkleber,
mit einem Pumpenzylinder und einem darin zur Förderung des Fördermediums hin- und herbewegbaren Pumpenkolben,
mit einem Antriebszylinder, dessen durch das pneumatische oderhydraulische Antriebsmedium verlagerbare Antriebskolben mit dem Pumpenkolben bewegungsverbunden ist,
und mit einer Einrichtung zur Umsteuerung des Antriebs­kolbens, welche ein in einer Endstellung des Antriebskolbens umschaltbares Steuerventil umfaßt, mittels welchem das An­triebsmedium der einen oder der anderen Kammer des Antriebs­zylinders zuleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil (3o) durch das in der unter Druck stehenden Kammer (29,31) des Antriebszylinders (2o) befind­liche Antriebsmedium umschaltbar ist.

2., Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Antriebsseiten (15,17;16,18) des Steuerventils (3o) mit den Kammern (29,31) des An­triebszylinders (2o) über am Innenumfang des Antriebszylinders (2o) mündende, vom Antriebskolben (8) bei der Annäherung an die eine oder andere Enstellung freigegebene Kanäle (32,34) in Verbindung stehen.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Mündungen (33,35) der Kanäle (32,34) in Achsrichtung des Antriebszylinders (2o) einen Abstand (36) aufweisen, der geringer als die axiale Erstreckung (37) des Antriebskolbens (8) ist, und der bei der An­näherung des Antriebskolbens (8) an eine Endstellung frei­gegebene Kanal (32,34) das Steuerventil (3o) in eine Schalt­stellung umschaltet, in der die dortige Kammer (29,31) des Antriebszylinders (2o) mit dem Antriebsmedium beauf­schlagbar ist.

4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil (3o) als Spindelventil ausgebildet ist,
daß die Stirnseiten (17,18) der Ventilspindel (14) die Antriebsseiten sind,
daß die Ventilspindel (14) drei in Achsrichtung auf­einanderfolgende Dichtstege (22,23,24) aufweist,
daß die Zuleitungen (27,28) der Kammern (31,29) des Antriebszylinders (2o) ständig mit einem der Zwischen­räume (25,26) zwischen benachbarten Dichtstegen (22,23) bzw. (23,24) in Verbindung stehen,
daß eine Zuführleitung (38) für das Antriebsmedium vorgesehen ist, die je nach der Schaltstellung des Steuer­ventils (3o) in den einen oder anderen Zwischenraum (25) bzw. (26) mündet,
und daß zwei Rückführleitungen (39,4o) für das Antriebsmedium vorgesehen sind, von denen in jeweils einer bestimmten Schaltstellung des Steuerventils (3o) jeweils eine in den Zwischenraum (25,26) mündet, in den die Zuführleitung (38) nicht mündet, während die andere Rückführleitung (4o,39) von dem äußeren Dichtsteg (22,24) verschlossen ist, der an den mit der Zuführleitung (38) in Verbindung stehenden Zwischenraum (25,26) angrenzt.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß eine Rastvorrichtung (41) vor­gesehen ist, mittels deren das Steuerventil (3o) in der jeweiligen Schaltstellung festhaltbar ist.

Zeichnung