Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkeiten mit einem in eine von einem Ansaugbehälter kommende Ansaugleitung eingebauten Saugventil, einer dahinter liegenden Pumpenkammer mit deren Verdrängungsvolumen änderndem Pumporgan, einem zum Dosierleitungsanschluß führenden Druckventil und einem in eine zum Ansaugbehälter führende Rückleitung eingebauten Entlüftungs- und Bypass-Ventil.
Eine Dosierpumpe obiger Art ist durch die FR-PS 21 20 945 bekannt. Sie ist als Kolben-Membranpumpe ausgebildet, die eine vergleichsweise große, unten das Saugventil und oben das Entlüftungsventil aufweisende Pumpenkammer und einen davon durch einen mittig auf einer das Pumporgan bildenden, hin und her anzutreibenden Fördermembran sitzenden Dosierkolben zu trennenden, vergleichsweise kleinen Dosierzylinderraum aufweist, von dem das Druckventil zum Dosierleitungsanschluß abzweigt. Hier wird beim jeweiligen, dem Dosierhub des Dosierkolbens entsprechenden Druckhub der Fördermembran über das in der Pumpenkammer oben angeordnete Entlüftungs- und Bypass-Ventil der weitaus überwiegende Teil der in der Pumpenkammer vorhandenen Flüssigkeit neben etwa in letzterer vorhandener Luft über die Rückleitung zum Ansaugbehälter zurückgeführt, da das Verdrängungsvolumen der Fördermembran jeweils ein Vielfaches des Verdrängungsvolumens des Dosierkolbens beträgt. Dieser große Bypass-Anteil erfordert nicht nur einen erhöhten Pumpenenergieaufwand, sondern bedingt auch einen vermehrten Verschleiß an wichtigen Pumpenteilen, insbesondere am Saug- und Druckventil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe der eingangs erwähnten Gattung dahingehend zu verbessern und zu vervollkommnen, daß sie bei ausreichender Entlüftung der Dosierflüssigkeit deren dazu notwendigen Rücklauf über das Entlüftungs- und Bypassventil so klein wie möglich und damit auch den Antriebsaufwand sowie die Verschleißanfälligkeit entsprechend klein zu halten erlaubt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Dosierpumpe der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Druckventil und der Pumpenkammer ein von letzterer durch ein Rückschlag-Mittelventil und eine bewegliche Steuerwand getrennter Ventilraum vorgesehen ist, in den das durch die Steuerwand gesteuerte, sich beim jeweiligen Saughub des Pumporgans öffnende und bei dessen Druckhub schließende Entlüftungsventil eingebaut ist. Hierdurch kommt man zu einer Dosierpumpe, bei der über den Ventilraum und das von ihr abzweigende Entlüftungs- und Bypass-Ventil eine hinreichende Entlüftung der Dosierflüssigkeit insbesondere auch beim Anlaufen der Dosierpumpe erreichbar ist, ohne daß dazu ein nennenswerter oder gar größerer Teil der von dem Pumporgan in die Pumpenkammer angesaugten und aus ihr jeweils verdrängten Dosierflüssigkeit über das Entlüftungs- und Bypass-Ventil zum Ansaugbehälter zurückgeführt werden müßte. Vielmehr kann jedenfalls nach Ende des anfänglichen Ansaug- und Entlüftungsvorganges die Dosierpumpe so betrieben werden, daß praktisch die gesamte von ihrem Pumporgan geförderte Dosierflüssigkeitsmenge über das Druckventil in den Dosierleitungsanschluß gedrückt wird, wobei beim jeweiligen Saughub des Pumporgans eine vom Dosiergegendruck unabhängige, dauerhafte selbsttätige Entlüftung des Ventilraums über dessen Entlüftungs- und Bypass-Ventil gewährleistet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Ventilraum eine dessen Volumen jeweils gegensinnig zur Steuerwand ändernde, unter Vorspannung stehende, bewegliche Verdrängungswand vorgesehen. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß beim jeweiligen Saughub des Pumporgans und der damit verbundenen Ansaugbewegung der Steuerwand sowie der dadurch hervorgerufenen Öffnung des Entlüftungs- und Bypass-Ventils durch letzteres hindurch kein Rücksog zum Ventilraum aufzutreten vermag, dann jedenfalls nicht, wenn das Verdrängungsvolumen der insbesondere als Membran ausgebildeten Verdrängungswand mindestens so groß wie das Verdrängungsvolumen der insbesondere auch als Membran ausgebildeten Steuerwand ist. Das Verdrängungsvolumen des vorzugsweise aus einer hin und her anzutreibenden Fördermembran bestehenden Pumporgans ist in jedem Falle größer als das der Steuermembran, vorzugsweise größer als deren doppeltes Verdrängungsvolumen.
Die Steuermembran nebst Mittelventil und das Entlüftungsventil einerseits sowie das Druckventil und die Verdrängungsmembran andererseits sind im Ventilraum sich jeweils gegenüberliegend unten und oben bzw. links und rechts davon angeordnet. Dabei ist das Mittelventil vorzugsweise in die Steuermembran integriert. Letztere kann dazu mittig mit einer die Ventilbohrung und den Ventilsitz des Mittelventils aufweisenden Ventilbüchse und einer damit verschraubten Tragbüchse für den damit über einzelne Tragarme verbundenen Ventilkörper des Entlüftungsventils versehen sein.
Wie die Praxis gezeigt hat, ist es von Vorteil, wenn an dem insbesondere als Kugel ausgebildeten Ventilkörper des zum Dosierleitungsanschluß führenden Druckventils eine die Ventilkugel etwa unter 1 bar Vorspannung setzende Druckfeder und an der Ausgleichsmembran eine sie unter etwa 0,5 bar setzende Druckfeder angreifen. Hierdurch ergibt sich nach hinreichender Entlüftung des Ventilraums durch entsprechend mehrere Saug- und Druckhübe der Membranpumpe ein günstiger Druckaufbau im Ventilraum, der letztlich dazu führt, daß die Verdrängungsmembran entgegen der sie unter Vorspannung haltenden Feder auf Anschlag gedrückt und das Druckventil beim jeweiligen Druckhub der Fördermembran geöffnet wird, wohingegen bei jedem Saughub der Fördermembran nur eine vergleichsweise geringe Bypassmenge, die aus der Differenz der Verdrängungsvolumina der Verdrängungswand und der Steuermembran resultiert, über das sich dann jeweils öffnende Entlüftungs- und Bypass-Ventil und die Rückleitung zum Ansaugbehälter zurückgedrückt wird.
In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß beschaffenen Dosierpumpe in senkrechter Einbaustellung im Schnitt dargestellt, wobei deren wichtigste Funktionselemente in
Die abgebildete Dosierpumpe ist mit einem Grundgehäusekörper 1 und einem damit über einen Zwischenkörper 2 schraubverbundenen Ventilgehäuse 3 versehen, in dem sich der Ventilraum 4 befindet.
Im Grundgehäuse 1 liegt die Pumpenkammer 5 mit dem darin vorhandenen Pumporgan 6, das im wesentlichen aus einer im Sinne der eingezeichneten Pfeilrichtungen hin und her anzutreibenden Fördermembran 7 besteht. Der dazu notwendige Antriebsmotor ist nicht dargestellt. Im unteren Teil der Pumpenkammer 5 ist das Saugventil 8 vorgesehen, dessen als Ventilkugel 8' ausgebildeter Ventilkörper auf der im Anschlußstutzen 9 gelegenen Sitzdichtung 10 aufliegt bzw. durch die Druckfeder 8" dagegen gedrückt wird. An den Stutzen 9 ist die von einem die Dosierflüssigkeit enthaltenden Ansaugbehälter kommende Ansaugleitung anzuschließen.
Die Pumpenkammer 5 ist über die den Zwischenkörper 2 durchdringende Mittelbohrung 11 und das generell mit 12 bezeichnete Rückschlag-Mittelventil mit dem Ventilraum 4 zu verbinden bzw. in der Schließstellung des Mittelventils davon zu trennen. Dazu dient auch die zwischen dem Zwischenkörper 2 und dem unteren Teil des Ventilgehäusekörpers 3 eingebaute, hier als Membran ausgebildete Steuerwand 13, in die das Rückschlag-Mittelventil 12 integriert ist. Die Steuermembran 13 ist dazu mittig mit einer die Ventilbohrung 14 und den Ventilsitz 15 bildenden Ventilbüchse 16 versehen, die über an ihr unten vorhandene Arme 16' auf dem Zwischenkörper 2 so aufliegt, daß die Steuermembran 13 stets vollständig von dem in der Mittelbohrung 11 vorhandenen Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Im etwas größeren Durchmesser aufweisenden oberen Teil der Mittelbohrung 11 ist eine Druckfeder 17 angeordnet, die die Steuerwand bzw. -membran 13 in Richtung zum Ventilraum 4 hin beaufschlagt. Die Ventilbüchse 16 ist unter Einspannung der inneren Partien der Steuermembran 13 mit der Tragbüchse 18 verschraubt, auf der sich Tragarme 18' befinden, die die Steuermembran 13 bzw. deren Tragbüchse 18 mit dem Ventilkörper 19 des generell mit 20 bezeichneten Entlüftungs- und Bypass-Ventils verbinden. Der Ventilkörper 19 ist dazu mit seinem unteren Ende zwischen die oberen Enden der Tragarme 18' widerhakenartig eingeklipst. Er wird darin zusätzlich durch die sich an ihm unterseitig abstützende Druckfeder 12" gehalten, die die Ventilkugel 12' des Mittelventils 12 gegen deren Ventilsitz 15 drückt. Die Druckfeder 12" und die Ventilkugel 12' sind in dem zwischen den Tragarmen 18' liegenden Raum untergebracht, der über die zwischen den Tragarmen 18' vorhandenen Zwischenräume mit dem eigentlichen Ventilraum 4 in ständiger Verbindung steht bzw. dazu gehört. Die Druckfeder 12" dient zur Sicherstellung der Ventilfunktion. Sie kann aber auch entfallen, wenn die Ventilkugel 12' unter ihrem Eigengewicht in Schließstellung gehalten wird.
In dem Ventilgehäuse 3 ist oben die Anschlußbohrung 21 für eine zum nicht dargestellten Ansaugbehälter führende Rückleitung vorhanden. In den im Durchmesser kleineren Bohrungsabschnitt 21' greift der Ventilkörper 19 mit seinem oberen etwa kreuzförmig profilierten Führungsvorsprung 19'. Auf dem Ventilkörper 19 sitzt noch der Dichtungsring 19", der mit der die Ventilsitzfläche bildenden Wandung des im Durchmesser kleineren Bohrungsabschnitts 21' zusammenwirkt.
Vom Ventilraum 4 zweigt oben rechts eine zum Dosierleitungsanschluß 22 führende Leitung mit dem Druckventil 23 ab, das auch als unter Vorspannung einer Druckfeder 24 stehende Ventilkugel 23'ausgebildet ist. Die Ventilkugel 23' wird durch die Feder 24 mit etwa 1 bar Vorspannungsdruck beaufschlagt.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Druckventils 23 ist im Ventilraum 4 schließlich noch eine unter Vorspannung der Feder 25 stehende, hier als Membran ausgebildete Verdrängungswand 26 angeordnet, die das Volumen des Ventilraums 4 jeweils gegensinnig zur Steuermembran 13 zu ändern vermag. Diese Verdrängungsmembran 26 wird durch die an ihr angreifende Druckfeder 26 mit etwa 0,5 bar Vorspannungsdruck beaufschlagt. Das Verdrängungvolumen der Verdrängungsmembran 26 ist gleich oder etwas größer als das Verdrängungsvolumen der Steuermembran 13. Der die Druckfeder 25 enthaltende Raum ist über die Entlüftungsbohrung 27 mit der Außenatmosphäre verbunden.
Durch die Saugbewegung der Fördermembran 7 im Sinne der in Fig.l dargestellten Pfeilrichtung wird über das Saugventil 8 die Dosierflüssigkeit und etwa in ihr enthaltene Luft angesaugt, wobei durch die in der Pumpenkammer 5 auftretende Druckerniedrigung die Steuermembran 13 mit dem in ihr vorhandenen Mittelventil 12 und der Ventilkörper 19 des Entlüftungs- und Bypass-Ventils 20 entgegen der Kraft der Feder 17 nach unten gezogen werden, wobei sich das Entlüftungsventil 20 wie dargestellt öffnet. Beim anschließenden Druckhub der Fördermembran 7 wird dagegen über die sich dabei anhebende Steuermembran 13 das Entlüftungsventil 20 geschlossen, so daß sich im Ventilraum 4 der durch die Fördermembran 7 erreichbare Druck aufbaut. Bei erneutem Saugvorgang der Fördermembran 7 wird durch den entstehenden Differenzdruck zwischen der Pumpenkammer 5 und dem Ventilraum 4 die Steuermembran 13 und mit ihr der Ventilkörper 19 des Entlüftungsventils 20 wiederum nach unten gezogen, wobei über das sich öffnende Ventil 20 die im Ventilraum 4 vorhandene Luft und zunächst auch noch das durch die Fördermembran 7 verdrängte Dosiermedium über die Rückleitung in den Dosiermittelbehälter zurückgedrückt werden. Nach mehrmaligen Saug- und Drückhüben der Fördermembran 7 ist aber der Ventilraum 4 hinreichend entlüftet. In ihm hat sich ein entsprechender Druck der Dosierflüssigkeit aufgebaut, durch den schließlich die Verdrängungsmembran 26 auf Anschlag gedrückt und das Druckventil 23 entgegen seiner Druckfeder 24 geöffnet werden. Beim jeweiligen anschließenden Saughub, bei dem sich das Entlüftungsventil 20 jedes Mal öffnet, kann darüber jeweils unabhängig vom Dosiergegendruck etwa weitere in der Dosierflüssigkeit enthaltene Luft entfernt und auch eine bestimmte Bypassmenge in die Rückleitung 21 zurückgedrückt werden, und zwar jeweils dadurch, daß dabei die Verdrängungsmembran 26 sich unter dem Druck ihrer Feder 25 von ihrem Anschlag abhebt und dadurch entsprechend ihrem Verdrängungsvolumen, abzüglich des Verdrängungsvolumens der Steuermembran 13, Flüssigkeit aus dem Ventilraum 4 nach oben verdrängt. Da das Verdrängungsvolumen der Verdrängungsmembran 26 mindestens so groß, zweckmäßig aber nur wenig größer als das der Steuermembran 13 ist, kann bei geöffnetem Entlüftungs- und Bypassventil 20 darin kein Rücksog bzw. Rückstrom in den Ventilraum 4 erfolgen. Durch Ändern der Vorspannung der Druckfeder 25 kann das Verdrängungsvolumen der Verdrängungsmembran 26 verstellt werden, beispielsweise durch etwaige schraubverstellbare Ausbildung des das Federwiderlager bildenden Topfbodens 3' im Ventilgehäuse 3, wobei der Topfboden 3' dann also eine von außen zugängliche Verstellschraube bilden würde. Durch die im Saugvenmtil 8 vorhandene Druckfeder 8" wird bei anstehendem Gegendruck im Saugventil während der Bewegung der Fördermembran 7 eine genaue definierte Druckdifferenz zwischen dem Ventilraum 4 und der Pumpenkammer 5 erreicht und damit die Schaltgenauigkeit der Entlüftungsvorrichtung erhöht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind mancherlei Abwandlungen möglich. So braucht beispielsweise das Mittelventil 12 nicht unbedingt in die Steuermembran 13 integriert zu sein. Vielmehr kann es von letzterer auch getrennt zwischen dem Ventilraum 4 und der Pumpenkammer 5 angeordnet sein. Die Steuermembran 13 ist dann als geschlossene Membran auszubilden, die aber nach wie vor die Steuerung des zum Entlüftungsventil 20 gehörenden Ventilkörpers 19 bewirkt. Weiterhin kann die Steuermembran 13 grundsätzlich auch durch einen die Steuerwand bildenden, entsprechend anzuordnenden Steuerkolben mit Nut- oder O-Ring als Dichtelement ersetzt werden. Das Gleiche gilt auch für die Verdrängungsmembran 26, an deren Stelle also auch ein entsprechend beschaffener und angeordneter Verdrängungskolben treten könnte.