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Dokumentenidentifikation DE69522593T2 01.08.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0934558
Titel ANPASSBARE PROPORTIONIERVORRICHTUNG ZUR VERTEILUNG VON FLÜSSIGKEITEN,WELCHE POSITIV DURCH SCHUBLADEN GESTEUERT WIRD
Anmelder Ferrand, Thierry, Chaville, FR
Erfinder Ferrand, Thierry, Chaville, FR
Vertreter König & Köster Patentanwälte, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69522593
Vertragsstaaten DE, ES, GB, IT
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 08.08.1995
EP-Aktenzeichen 959277724
WO-Anmeldetag 08.08.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/FR95/01067
WO-Veröffentlichungsnummer 0009706476
WO-Veröffentlichungsdatum 20.02.1997
EP-Offenlegungsdatum 11.08.1999
EP date of grant 05.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.2002
IPC-Hauptklasse G05D 11/00

Beschreibung[de]

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dazu bestimmt, ein flüssiges Produkt in den Strom eines anderen flüssigen Produkts mit präzisen, zuverlässigen und einstellbaren Verhältnissen einzuspritzen.

In den häufigsten Fällen ist der Hauptstrom eine Wasserleitung, die eine Funktion der landwirtschaftlichen Bewässerung mit Zusatz von Behandlungs- oder Düngemitteln, der Lieferung von Trinkwasser für die Versorgung der Zuchttiere mit Zusatz von flüssigen Nahrungsmitteln oder von Medikamenten, der Lieferung von Nutzwasser mit Zusatz von Desinfektionsmitteln, von Reinigungsmitteln, von Antiseptika, etc. sicherstellt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, so wie sie im Anspruch 1 definiert ist, umfaßt im wesentlichen einen durch den Hauptstrom angetriebenen Hydroverdrängermotor, der als Durchsatzmesser dient und der tatsächlich eine ebenfalls Verdrängerpumpe antreibt, die zur Einspritzung des Nebenprodukts bestimmt ist. Diese Pumpe hat eine nach Wunsch veränderliche Nutzbaugröße, um die Einstellung des Verhältnisses der in den Strom der Hauptflüssigkeit eingespritzten Sekundärflüssigkeit zu gestatten.

Es sind mehrere Vorrichtungen bekannt, die zur Ausführung dieser Funktionsart benutzt werden. Beispielsweise das Dokument WO 88/09006 beschreibt eine Pumpe zur direkten Einspritzung einer Nebenflüssigkeit in die Ausgangsleitung einer Hauptflüssigkeit. Sie umfaßt einen Hydromotor, der als Differentialkolben mit hin- und hergehender Bewegung wirkt, Schiebern und eine Einspritzdüse. Besagter Einspritzkolben, der mit dem Arbeitskolben verbunden ist, ist mit inneren oder äußeren Mitteln versehen, um eine Veränderung der resultierenden Bewegung des Kolbens und demzufolge der ausführbaren Dosierungen herbeizuführen. Der von den Benutzern erhobene Hauptvorwurf betrifft die Nichtkonstanz des tatsächlichen Hubraums des Messer-Antriebs für den Durchsatz abhängig vom Arbeitsbetriebszustand. Die Ungenauigkeit des Öffnens und des Schließens der durch Federn schwenkbaren Klappensysteme bewirkt, daß sich bei zunehmender Arbeitsfrequenz der Nutzhub der Arbeitskolben verlängert, bevor die Klappen die Richtung des Stroms umgekehrt haben können. Hieraus ergibt sich eine Vergrößerung der Nutzbaugröße pro Zyklus mit einer Verringerung des Verhältnisses der eingespritzten Flüssigkeit als unmittelbare Folge.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt einen Hydromotor und eine Einspritzpumpe mit rigoros konstanten Baugrößen. Sie ist durch ein System zur Verteilung der Haupt- und auch Nebenflüssigkeiten feststellbar, treibt effektiv, synchron und mit korrekter Phase und in bezug auf die jeweilige Position der verschiedenen Kolben konstant an.

Die Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich zu nichteinschränkenden Beispielszwecken gegeben sind, gestattet es besser, die kinematische Kette und den Originalprozeß der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu verstehen.

Zur Vereinfachung der Erläuterungen wird kein Zustand der Dichtungen und weiterer obligatorischer Dichtungsmittel gegeben, deren Vorhandensein für den Fachmann offensichtlich ist.

Fig. 1 stellt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Querschnitt dar. Im Hauptkörper 1 sind 4 Bohrungen paarweise ausgerichtet angeordnet, wobei jede Gruppe in bezug auf die andere etwa versetzt und senkrecht ist, wobei sie jeweils die Kolben 2a, 2b, 2c und 2d aufnehmen. Jede der 4 Bohrungen ist durch einen dichten Verschlußkopf 3a, 3b, 3c und 3d verschlossen. Die ausgerichteten Kolben sind mittels einer Kupplungsvorrichtung verbunden, die auf einer Führung 5a oder 5b befestigte zwei Stangen 4a und 4c oder 4b und 4d umfaßt. Jede Führung ist mit einer Nut 6a, 6b versehen, die eine Rolle 7a, 7b aufnimmt, welche auf einer zwei Rotoren 9a und 9b verbindenden, exzentrisch angeordneten Achse drehgelagert ist.

Fig. 2 stellt dieselbe Vorrichtung im Längsschnitt dar. Es ist die Achse 8 zu sehen, die in zwei Rotoren 9a und 9b exzentrisch angeordnet ist, welche von zwei Lagern 10a und 10b getragen sind, die zwei Kugellager sein können. Auf beiden Seiten dieser Rotoren sind Zapfen 11a und 11b angeordnet worden, exzentrisch und in einer Ebene senkrecht bezüglich der die Achse 8 enthaltenden Ebene, einer oberhalb dieser Ebene, der andere unterhalb derselben. Diese 2 Zapfen nehmen jeweils ein Paar von Kupplungen ähnlich denjenigen der Hauptkolben auf, die mit Schiebern 12a, 12b, 12c, 12d, etc. verbunden sind. Es gibt insgesamt 8 Schieber, die sich in einer der im Körper 1 angeordneten Bohrungen verstellen, parallel zu den die Arbeitskolben aufnehmenden Bohrungen.

Jeder Kolben ist zwei auf beiden Seiten angeordneten Schiebern zugeordnet und die Verschlußköpfe 3a, 3b, 3c und 3d sind mit Nuten 13a und 13b, 13c und 13d versehen worden, die die Schieber und die Kolben in Entsprechung setzen.

Die weiter oben beschriebene besondere relative Anordnung der Achsen 8 und 11a und 11b sowie die fachgemäßen Abmessungen der die Schieber enthaltenden Bohrungen sind derart, daß, wenn sich jeder Arbeitskolben an einem Richtungsumkehrpunkt (Totpunkt) befindet, die zugeordneten Schieber sich in der Mitte ihres jeweiligen Hubs befinden, der eine an dem Punkt, an dem er seine Bohrung verläßt, der andere an dem Punkt, an dem er dort eintritt.

Der Körper 1 ist an jedem Ende mittels eines dichten Bodens 14a und 14b verschlossen, der jeweils mit dem das Hauptfluid fördernden Rohr verbunden ist, der eine auf der stromaufwärtigen Seite, der andere auf der stromabwärtigen Seite. Folgend der Richtung der Verbindung der Vorrichtung mit der Leitung des Hauptfluids drehen sich dann die Rotoren in einer Richtung oder in der anderen. Wenn der Boden 14a stromaufwärtsseitig verbunden ist, nimmt er das Fluid unter Druck auf, das durch die 4 in diesen Hohlraum mündenden Schieber zu den Arbeitskolben verteilt wird. Die kreuzweise Anordnung der Bohrungen der Arbeitskolben bewirkt, daß es stets zwei aufeinanderfolgende Kolben unter Druck gibt, was die Kontinuität und die Regelmäßigkeit der Drehbewegung des sich auf den Lagern 10a und 10b drehenden Aufbaus sicherstellt. Der Hub der Verstellung der Kolben ist fest und gleicht dem doppelten Wert der Bewegung der Achse 8 aus dem Zentrum, woraus sich eine rigorose Konstanz des Hubraums ergibt. Die Verteilung der Flüssigkeit, sowohl in der Füllphase, als auch in der Auslaßphase, wird stets rigoros und zuverlässig kontrolliert, wobei die Schieber mit Präzision und Konstanz die Anfänge und die Enden von Perioden sicherstellen. Es ergibt sich hieraus ein sehr geringer parasitärer Durchsatz, eine gute Eignung für die Funktion mit sehr niedrigem Bereich, was zu einer großen Einsatzdynamik führt.

Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine besondere Anordnung, bei der der eine der Kolben, 2c, mittels einer Stange 15 verlängert ist, die exakt den Bewegungen des Kolbens folgt. Der Verschlußkopf, der diesem Kolben zugeordnet ist, ist seinerseits mittels eines Blocks 16 überdeckt, wobei die beiden 3 Durchführungen aufnehmen, die jeweils mit dem Hauptkolben und seinen beiden Schiebern ausgerichtet sind.

Die zentrale Bohrung des Blocks 16 nimmt einen Einspritzkolben 17 auf, der starr mit einem Rohr 18 verbunden ist, das die Stange 15 umgibt. Ein abnehmbarer Deckel 19 gestattet den Einbau des Einspritzkolbens in seiner Bohrung.

In den seitlichen Bohrungen sind zwei Schieber 20a und 20b angeordnet, die starr mit den dem Arbeitskolben zugeordneten Schiebern verbunden sind. Diese Bohrungen umfassen Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern, gewisse angepaßt an die Dichtungen, die die Schieber auskleiden, andere größere, die das Durchtreten der Flüssigkeit um den Schieber herum gestatten.

Von jeder Seite her münden 3 Leitungen in die seitlichen Bohrungen. Die zentralen 21a und 21b sind nach außen angeordnet und die eine mit dem Behälter mit dem einzuspritzenden Produkt, die andere mit dem stromabwärtigen Abschnitt der Leitung des Hauptfluids verbunden. Die beiden anderen 22a, 22b und 23a, 23b sind mit der Hauptbohrung verbunden. Die Position der Dichtungen der Schieber und der sinnvolle Ort der verschiedenen Bohrungen stellen die Herstellung einer Verbindung jeder Seite des Einspritzkolbens mit dem Behälter mit dem einzuspritzenden Produkt in der Ansaugphase und mit der stromabwärtigen Leitung mit Zwischenanordnung einer Rückschlagklappe 30 in der Verdrängungsphase im richtigen Moment sicher.

Der Einspritzkolben 17 arbeitet mit doppelter Wirkung, indem er ein Produktvolumen pro Hinhub und dasselbe Volumen pro Rückhub gibt, was eine sehr regelmäßige und quasi kontinuierliche Einspritzung im Hauptstrom darstellt.

Da die Endseite jedes Schiebers, die auf der Seite des Hydromotors liegt, zwangsläufig dem Druck der Hauptflüssigkeit unterliegt, ist es besonders vorteilhaft, jedem Element der Schieber exakt denselben Durchmesser zu geben, das Ende 24a, 24b der Aufnahme gegenüberliegend der mechanischen Verbindung zu schließen und im Inneren jedes Schiebers einen Kanal 25a, 25b anzuordnen, die eine Verbindung zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten herstellt, wobei so ein Gleichgewicht der Beanspruchungen unabhängig vom Druckpegel der Hauptflüssigkeit realisiert wird.

Der Einspritzkolben 17 und das Rohr 18, mit dem dieser fest verbunden ist, sind frei, sich längs der Stange 15 in einem durch zwei Anschläge bestimmten Intervall "A" zu verstellen, von denen der eine feste durch das Verbindungsstück 26 der Stange 15 mit dem Arbeitskolben besteht, der andere bewegliche aus einer auf dem gewindeversehenen äußersten Teil der Stange 15 angeordneten Mutter 27 besteht. Vorteilhaft werden elastische Stopfen 28 und 29 vorgesehen, die an jedem Ende des Rohrs 18 zwischengelegt sind.

Die resultierende Bewegung des Kolbens 17 wird dann durch den Hub des Arbeitskolbens bestimmt, verringert um den Raum "A", der zwischen den Anschlägen freigelassen ist. Wenn dieser Raum Null ist, ist dann der Hub des Kolbens 17 gleich demjenigen des Arbeitskolbens und das eingespritzte Volumen ist dann maximal. Wenn der Raum gleich oder größer als der Hub des Arbeitskolbens ist, ist dann die Bewegung des Kolbens 17 Null und es gibt gar keine Einspritzung. Selbstverständlich sind sämtliche Zwischenwerte ausführbar.

Wenn die 4 Hauptkolben einen Durchmesser von "D" cm haben und wenn die exzentrische Anordnung der Achse 8 "L" cm ist, entspricht jeder Umlauf der Rotoren einem Volumen durchströmender Flüssigkeit von:

V = 4 · 2 L · π (D²/4) cm³

Bei einem Einspritzkolben 17 mit Durchmesser di und einem Rohr 18 mit Durchmesser dt erzeugt dann jede Umdrehung der Rotoren zwei Einspritzungen entsprechend einem maximalen Volumen, für einen Wert von "A" = 0, von:

vimax = 2 · 2L π(di² - dt²)/4 cm³

für "A" = 2L Vi min = 0

Der Bereich der für jeden Einspritzaufbau ausführbaren Dosierungen geht von:

Maximale Dosierung: vimax/v = 50 (di² - dt²)/D²%

bis minimale Dosierung: 0%

Wenn beispielsweise D = 8 cm, di = 3,2 cm und dt = 1,2 cm sind, ist dann die maximale Dosierung: 50 · (3,2² - 1,2²)/ 8² = 6,88%

Selbstverständlich ist es möglich, einen kompletten Aufbau, umfassend einen Block 16, seinen Einspritzkolben 17 und seine zugeordneten Schieber 20a und 20b entsprechend jedem der vier Arbeitskolben anzuordnen. Wenn sämtliche Einspritzgruppen mit demselben einzuspritzenden Produkt verbunden sind, erfolgt dann die Summe der Durchsätze mit einer sehr großen Dosierungsregelmäßigkeit.

Es ist ebenso möglich, jeden Einspritzaufbau mit einem verschiedenen Produkt zu verbinden, wenn die Benutzungsbedingungen dies fordern.

Fig. 4 stellt eine Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, wo die Anordnung der Schieber 32a und 32b die Umkehrung der Zirkulation der Nebenflüssigkeit in der Einspritzvorrichtung gestattet. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft in dem Fall, in dem die Nebenflüssigkeit nicht aggressiv ist und in dem es möglich ist, über die Rückschlagklappe 31 in die Eingangsleitung der Hauptflüssigkeit einzuspritzen, wobei die Vermischung über den Hydromotor zu einer besseren Homogenität der Mischung führt.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Einspritzung eines flüssigen Sekundärprodukts in den Strom eines flüssigen Hauptprodukts in einstellbaren Verhältnissen, bestehend aus:

- einem Verdränger-Hydromotor mit vier Kolben (2a), (2b), (2c), (2d), die in zwei ausgerichteten Paaren angeordnet sind, in vier paarweise und senkrecht zueinander ausgerichteten Bohrungen gleiten, die in einem Hauptkörper (1) angeordnet sind, der eine axiale Anordnung von Rotoren (9a), (9b) enthält, die sich um Lager (10a), (10b) drehen, die durch eine exzentrische Achse (8) vereinigt werden, an der die in den Teilen (5a), (5b) vorgesehenen Quernuten (6a), (6b) anliegen, die jedes Kolbenpaar miteinander verbinden, wobei jeder Rotor mit einem exzentrischen Kurbelzapfen (11a), (11b) versehen ist, der bezüglich der Position der Achse (8) um 90º versetzt ist, jeweils zwei Paare von Schiebern (12a), (12b) antreibt, die in auf beiden Seiten jedes Kolbens ausgebildeten Aufnahmen so angeordnet sind, daß sie die abwechselnde Verbindung zwischen den die Kolben enthaltenden Bohrungen und einerseits einem mit dem Eingang der Hauptflüssigkeit verbundenen Hohlraum und andererseits einem mit dem Ausgang der Hauptflüssigkeit verbundenen Hohlraum gewährleisten, wobei ein Kopf (3a), (3b), (3c) und (3d) gleichzeitig das Verschließen der Bohrungen und des Durchtretens der Hauptflüssigkeit zwischen den Aufnahmen der Schieber und den die Kolben enthaltenden Bohrungen gewährleistet, so angeordnet, daß der den Eintritt der Hauptflüssigkeit gestattende Schieber die Verbindung während der exakten Dauer des zunehmenden Hubs des Kolbens gestattet und daß der den Austritt der Hauptflüssigkeit steuernde Schieber die Verbindung während der exakten Dauer des abnehmenden Hubs des Kolbens gestattet,

- einer Einspritzvorrichtung für Sekundärflüssigkeit mit einer starr an einem der Kolben befestigten Stange (15), entlang derer ein Rohr (18) angebracht ist, das einen Einspritzkolben (17) trägt, der zwischen einem festen Anschlag (26) auf Seite des Arbeitskolbens und einem am anderen Ende der Stange (15) angeordneten verstellbaren Anschlag (27) gleitet, und weiterhin mit einem Einspritzvorrichtungskörper (16), der mit einer den Einspritzkolben enthaltenden Bohrung und zwei seitlichen Aufnahmen versehen ist, die jeweils einen die vom Behälter stammende Sekundärflüssigkeit zur Fläche des Einspritzkolbens hin verteilenden Schieber (20a) und einen die Sekundärflüssigkeit zum Ausgangskanal der Hauptflüssigkeit führenden Schieber (20b) enthalten, wobei die Schieber (20a) und (20b) jeweils mit dem Arbeitsschieber (12c) und dem Arbeitsschieber (12d) zwangsläufig verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Schieber der Einspritzvorrichtung für Sekundärflüssigkeit in einer Aufnahme verschiebt, die an ihrem der mechanischen Befestigung gegenüberliegenden Ende mit einem Verschluß (24a), (24b) versehen ist, und daß sie mit einem mittleren Kanal (25a), (25b) versehen ist, der ihre Endseiten miteinander verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung der Einspritzvorrichtung für das Sekundärprodukt über ein Rückschlagventil (30) mit dem Ausgangskanal der Hauptflüssigkeit verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung der Einspritzvorrichtung für das Sekundärprodukt über ein Rückschlagventil (31) mit dem Eingangskanal der Hauptflüssigkeit verbunden ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitrohr (18) an elastischen Puffern (28) und (29) zur Anlage kommt, die seinen entsprechenden Anschlägen (26) und (27) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einspritzvorrichtungen für Sekundärflüssigkeit jeweils in Verbindung mit einem der Kolben des Hydromotors angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einspritzvorrichtungen für Sekundärflüssigkeit mit dem gleichen Produkt versorgt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtungen für Sekundärflüssigkeit mit verschiedenen Produkten versorgt werden.







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