Dosierpumpenaggregat

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Dosierpumpenaggregat mit einem Dosierraum (6) und einem Verdrängerkörper (8), welcher über ein Pleuel (10) linear bewegbar ist, wobei eine als Druckfeder (20) ausgebildete Schraubenfeder (20) vorgesehen ist, welche das Pleuel (10) in einer Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, wobei die Schraubenfeder (20) an zumindest einem Axialende (24) derart ausgestaltet ist, dass im entspannten Zustand das Ende (26) des Federdrahtes gegenüber der sich anschließenden Windung (28) axial vorsteht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Dosierpumpenaggregat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es sind Dosierpumpenaggregate bekannt, welche einen Dosierraum und einen an diesen angrenzenden Verdrängerkörper, beispielsweise in Form einer Membran, aufweisen. Dieser Verdrängerkörper wird über ein Pleuel linear bewegt. Das Pleuel wird bei derartig bekannten Dosierpumpenaggregaten über einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere einen Schrittmotor, bewegt. Auf das Pleuel wirkt darüber hinaus eine Druckfeder als Federspeicher. Bei den bekannten Dosierpumpenaggregaten ist es dabei schwierig, Pleuel und Feder zu montieren, da die Feder bei Stauchung aufgrund auftretender Seitenkräfte zu einer Schrägstellung des Pleuels führen kann, was wiederum zu Seitenkräften auf die Membran mit einem dadurch bedingten schnelleren Verschleiß der Membran führt. Daher sind bei bekannten Konstruktionen Justierschrauben vorgesehen, um die Pleuelausrichtung korrigieren zu können. Dadurch wird jedoch die gesamte Konstruktion und Montage komplizierter.

[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Dosierpumpenaggregat mit einem über ein Pleuel angetriebenen Verdrängerkörper und einem Federspeicher bereitzustellen, welches einen vereinfachten Aufbau aufweist, einfacher zu montieren ist und dabei einen langfristigen zuverlässigen Betrieb des Pumpenaggregates ermöglicht.

[0004] Diese Aufgabe wird durch ein Dosierpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

[0005] Wie bekannte Dosierpumpenaggregate weist das erfindungsgemäße Dosierpumpenaggregat einen Dosierraum auf, dessen Volumen durch einen an den Dosierraum angrenzenden bzw. in dem Dosierraum angeordneten Verdrängerkörper veränderbar ist. Dieser Verdrängerkörper kann beispielsweise eine Membran sein, welche eine Seitenwand des Dosierraumes bildet. Der Verdrängerkörper ist linear bewegbar über ein Pleuel, welches seinerseits gegebenenfalls über ein Getriebe von einem drehenden Antriebsmotor in Bewegung versetzt wird. Ferner wirkt auf das Pleuel und den Verdrängerkörper eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder. Diese bildet einen Federspeicher, welcher in einer Hubrichtung Energie speichert, um sie dann in der anderen Hubrichtung wieder abzugeben. So wird die Feder beispielsweise im Saughub komprimiert und gibt dann beim Druckhub durch Entspannung ihre Energie wieder ab. Auf diese Weise beaufschlagt die Schaubenfeder das Pleuel in eine Bewegungsrichtung, vorzugsweise die Bewegungsrichtung zum Druckhub, mit einer zusätzlichen Kraft.

[0006] Erfindungsgemäß ist die Schraubenfeder so ausgestaltet, dass sie an zumindest einem Axialende im entspannten Zustand kein angelegtes Federende aufweist. D. h. das freie Ende der Schraubenfeder ist nicht an die folgende Windung angelegt. Vielmehr ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an zumindest einem Axialende im entspannten Zustand das Ende des Federdrahtes gegenüber der sich anschließenden Windung axial vorsteht, d. h. beabstandet ist. Bislang war es üblich, Schraubenfedern für den genannten Einsatzzweck an ihren Enden so zu formen, dass das freie Ende an den Draht der angrenzenden benachbarten Windung angelegt ist. Von dieser Ausgestaltung wird nun erfindungsgemäß abgewichen. Vielmehr ist erfindungsgemäß der Federdraht an zumindest einem Axialende so abgelängt, dass auch die letzte Windung bis zum axialen Ende des Federdrahtes schraubenförmig verläuft und das Ende des Federdrahtes an dem Axialende axial gegenüber der sich anschließenden Windung vorsteht. Um dennoch eine plane Anlagefläche zu schaffen, welche sich normal zur Federlängsachse erstreckt, ist bevorzugt der Federdraht an das freie Ende angrenzend geschliffen. Die so geschliffene Fläche erstreckt sich normal zur Federlängsachse. So wird eine plane Anlagefläche geschaffen, welche sich bevorzugt über einen Winkel- bzw. Umfangsbereich von 200° bis 300° um die Längsachse der Feder erstreckt. Diese nicht anliegende Ausgestaltung des Federendes hat den Vorteil, dass bei Stauchung der Feder geringere oder keine Seitenkräfte auftreten, welche zu einer Schrägstellung des Pleuels und damit zu einer unerwünschten seitlichen Belastung des Verdrängerkörpers, insbesondere einer Membran, führen würden. So kann auf zusätzliche Justierscheiben verzichtet werden und die Montage wird deutlich vereinfacht. Gleichzeitig wird aber auch die unerwünschte seitliche Belastung auf den Verdrängerkörper, beispielsweise auf die Membran, reduziert, wodurch die Lebensdauer der Membran erhöht wird.

[0007] Bevorzugt ist die Schraubenfeder an beiden einander entgegengesetzten Axialenden in der beschriebenen Weise ausgestaltet, d. h. so ausgestaltet, dass im entspannten Zustand das Ende des Federdrahtes gegenüber der sich anschließenden Windung axial vorsteht, d. h. nicht anliegt. Auf diese Weise werden an beiden Axialenden unerwünschte Seitenkräfte bzw. Querkräfte normal zur Federlängsachse vermieden. Auch die beschriebene geschliffene Anlagefläche ist vorzugsweise an beiden Axialenden ausgebildet.

[0008] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Enden des Federdrahtes an beiden Axialenden der Schraubenfeder an derselben Winkelposition bezüglich der Längsachse der Schraubenfeder gelegen. D. h. die Axialenden an beiden Enden liegen auf derselben Linie bzw. einer gedachten Achse parallel zur Federlängsachse. Die beiden Axialenden des Federdrahtes, bevorzugt die Enden, welche in axialer Richtung gegenüber der angrenzenden Windung vorstehen, liegen somit an derselben Umfangsposition. Auch durch diese Ausgestaltung wird eine optimierte Krafteinleitung ohne die unerwünschten Quer- bzw. Seitenkräfte erreicht.

[0009] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Schraubenfeder an zumindest einem Axialende eine nur durch Ablängen des Federdrahtes erzeugte Endkonfiguration auf. D. h. hier ist der Federdraht einfach abgeschnitten, ohne dass eine weitere spezielle Formgebung erfolgt. Bevorzugt ist es jedoch, den direkt an dem Ende des Federdrahtes angrenzenden Bereich, wie oben beschrieben, beispielsweise durch Schleifen zu bearbeiten, um dort eine plane Anlagefläche quer bzw. rechtwinklig zur Federlängsachse auszubilden. Der Federdraht wird dabei so geschliffen, dass eine plane Anlagefläche geschaffen wird, welche sich im entspannten Zustand der Druckfeder quer, d. h. im wesentlichen normal zur Federlängsachse erstreckt und über mehr als ein Viertel, bevorzugt über 50 % bis 90 %, weiter bevorzugt zwischen 55 % und 85 % des Umfanges bezogen auf die Federlängsachse verläuft.

[0010] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1

eine geschnittene Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Dosierpumpenaggregates und

Fig. 2

schematisch die in diesem Dosierpumpenaggregat als Federspeicher verwendete Druckfeder.

[0011] Das erfindungsgemäße Dosierpumpenaggregat weist in bekannter Weise ein Antriebsgehäuse 2 auf, in welchem der später näher beschriebe Antrieb angeordnet ist, und an welches an einer Seite ein Pumpenkopf 4 angesetzt ist. In dem Pumpenkopf 4 ist ein Dosierraum 6 ausgebildet, welcher an einer Seitenfläche durch eine Membran 8 begrenzt wird, welche als Verdrängerkörper dient. Die Membran 8 wird über ein Pleuel 10 angetrieben, d. h. linear entlang der Bewegungsachse X hin und her bewegt. Dazu ist ein elektrischer Antriebsmotor 12 vorgesehen, welcher beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet sein kann. Der drehende Antriebsmotor 12 versetzt über ein Zahnradgetriebe 14 und einen Exzenter 16 das Pleuel 10 in die gewünschte linear oszillierende Bewegung. Zwischen dem vorderen Ende des Pleuels, d. h. dem der Membran 8 zugewandten Ende des Pleuels, und einem mit dem Gehäuse verbundenen Träger 18 ist eine Druckfeder 20 als Federspeicher angeordnet. Die Druckfeder 20 ist als Schraubenfeder ausgebildet und stützt sich mit ihrem der Membran 8 abgewandten Ende an einer Anlagefläche des Trägers 18 und mit dem entgegengesetzten Ende an einer Anlagescheibe 22 ab, welche mit dem Pleuel 10 verbunden ist. Damit ist die Druckfeder 20 so angeordnet, dass sie im Saughub, d. h. dann wenn das Pleuel 10 zurückgezogen und von dem Dosierraum 6 wegbewegt wird, gestaucht wird und im nachfolgenden Druckhub, wenn sich das Pleuel 10 zu dem Dosierraum 6 hin bewegt und die Membran 8 in dem Dosierraum 6 gedrückt wird, entspannt. So nimmt die Druckfeder 20 im Saughub Energie auf, welche sie dann im Druckhub als zusätzliche Pumpenergie über das Pleuel 10 auf die Membran 8 abgibt.

[0012] Die Ausgestaltung der Druckfeder 20 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert. In Fig. 2 ist die Druckfeder 20 vergrößert in ihrem entspannten Zustand gezeigt. Es ist zu erkennen, dass an beiden Axialenden 24 die Enden 26 des Federdrahtes so ausgebildet sind, dass sie in axialer Richtung X über die sich anschließende Windung 28 vorstehen. D.h. die Federenden bzw. Enden des Federdrahtes 26 sind nicht an die letzte Windung 28 angelegt. Vielmehr sind die Enden 26 des Federdrahtes im Wesentlichen einfach abgelängt, ohne dass eine spezielle weitere Verformung des Axialendes der Feder erfolgen würde. Lediglich der letzte an das Ende des Federdrahtes 26 angrenzende Abschnitt 30 der Windung 28 ist so bearbeitet bzw. so geschliffen, dass eine plane Anlagefläche geschaffen wird, welche sich normal zur Längsachse X erstreckt. Dieser Abschnitt 30 erstreckt sich jedoch nicht über den gesamten Umfang bezogen auf die Längsachse X sondern nur über einen Umfangsabschnitt zwischen 50 % und 90 % des Umfangs, vorzugsweise über einen Winkelbereich zwischen 200° und 300°.

[0013] Ferner liegen die Enden 26 des Federdrahtes auf demselben Winkel bezogen auf die Längsachse X, d. h. auf einer Linie bzw. gedachten Achse parallel zur Längsachse X, im selben Umfangsbereich. Durch diese Positionierung der beiden Enden 26 und den Abstand 32 der Enden 26 von der sich anschließenden Windung 28 wird beim Einbau der Druckfeder 20 in das in Fig. 1 gezeigte Dosierpumpenaggregat erreicht, dass bei der Stauchung der Druckfeder 20 keine unerwünschten Quer- bzw. Seitenkräfte auftreten, welche zu einer seitlichen Auslenkung des Pleuels und somit einer Querbelastung der Membran führen würden.

Bezugszeichenliste

[0014] 

2 -

Antriebsgehäuse

4 -

Pumpenkopf

6 -

Dosierraum

8 -

Membran

10 -

Pleuel

12 -

Antriebsmotor

14 -

Zahnradgetriebe

16 -

Exzenter

18 -

Träger

20 -

Druckfeder

22 -

Anlagescheibe

24 -

Axialenden

26 -

Enden des Federdrahtes

28 -

letzte Windung

30 -

Abschnitt

32 -

Abstand

X -

Bewegungsachse, Federlängsachse

Ansprüche

1. Dosierpumpenaggregat mit einem Dosierraum (6) und einem Verdrängerkörper (8), welcher über ein Pleuel (10) linear bewegbar ist, wobei eine als Druckfeder (20) ausgebildete Schraubenfeder (20) vorgesehen ist, welche das Pleuel (10) in einer Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schraubenfeder (20) an zumindest einem Axialende (24) derart ausgestaltet ist, dass im entspannten Zustand das Ende (26) des Federdrahtes gegenüber der sich anschließenden Windung (28) axial vorsteht.

2. Dosierpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (20) an beiden einander entgegengesetzten Axialenden (24) derart ausgestaltet ist, dass im entspannten Zustand das Ende (26) des Federdrahtes gegenüber der sich anschließenden Windung (28) axial vorsteht.

3. Dosierpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet das die Enden (26) des Federdrahtes an beiden Axialenden (24) der Schraubenfeder (20) an derselben Winkelposition bezüglich der Längsachse (X) der Schraubenfeder (20) gelegen sind.

4. Dosierpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (20) an zumindest einem Axialende (24) eine nur durch Ablängen des Federdrahtes erzeugte Endkonfiguration aufweist.

5. Dosierpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (20) an zumindest einem Axialende (24) eine an das Axialende angrenzende geschliffene Anlagefläche aufweist.

6. Dosierpumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geschliffene Anlagefläche sich im entspannten Zustand der Schraubenfeder (20) normal zur Längsachse der Schraubenfeder (20) erstreckt.

7. Dosierpumpenaggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die geschliffene Anlagefläche über einen Winkelbereich zwischen 200° und 300° des Umfangs bezogen auf die Längsachse der Schraubenfeder (20) erstreckt.

Zeichnung