PROTECTING DEVICE AGAINST THE RUNNING DRY OF A DIAPHRAGM PISTON PUMP

Abstract: 1. Device for protection against dry running of the metering piston of a piston diaphragm pump designed for the conveying of liquid media, characterised by at least one measurement sensor (3, 4), which is integrated into the pump head body (1) in the region of the preliminary conveying chamber (2) above a minimum liquid level (IV) still just quite covering the metering piston (6), with means connected therebehind for preliminary warning of a report of emptiness and/or for switching the pump off.

Description: "Trockenlauf-Schutsvorrichtung einer Kolben-Membranpumne'' Die Erfindung betrifft eine 'Jlrockenlauf-SchutzvDrrlchtung für den Dosierkolben einer zum Fördern flüssiger Medien ausgelegten Eolben-Membranpumpe. Eine solche Schutzvorrichtung zum Vermeiden des rocken- laufs des Dosierkolbens und somit einer möglichen Beschädigung der Dichtungselemente sowie damit auch Uberlastung des elektrischen oder pneumatischen Pumpenantriebs ist bei einer Vielzahl zum Fördern fliissiger 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. Zum grossen Teil werden die Schutzvorrichtungenials elek trlsche oder thermische Ubexhastsicherungen bei Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors ausgeführt. Solche Schutzvorrichtungen sind auf den Sinsatz 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. 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. Wieder weitere Schutzvorrichtungen, die mit externer Pro dukt-Leermeldevorwarnung bzw. mit einem in das Produkt vorratsgebinde einzusetzenden Niveautaster arbeiten, benötigen eine externe elektrische Verkabelung, die bei grossen Entfernungen zwischen Pumpe und Produktvorratsgebinde nachteilig ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung zu schaffen, die unabhangig 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 twnpenkopf- körper im Bereich der Vorförderkammer oberhalb eines den Ibsierkolben noch gerade ganz bedeckenden Flüssigkeits inimatniveaus integrierten Messfühler mit nachgeschalte- ten Teermeldevorwarn- und/oder Pumpenabschaltmitteln. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. 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 verbleibende Dosierzeit kann je nach iislegnng des Volumenverhältnisses zwischen Vorförderkammer und Dosierkolben und je nach dem eingestellten Hub verschieden vorgegeben werden. 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 Pördermediums unterhalb des untersten Niveaus des Dosierkolbens angeordnet werden. Ferner können ein Messfüh ler 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 Flüs sigkeit gefüllt ist und zwischen den drei Messfuhlern, nämlich dem Bezugsfühler, dem Vorwarufühler und dem Abschalt ±Whler5 leitfähiges ?frdermedimm 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 Vorlsarnfühler 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. Wird Jedoch die Produkt-Beermeldevorwarnung 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 Abschaltmittels 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. Die Produkt-Leermeldevorwarnung und Sicherheitsabschaltung kann je nach Erfordernis einzeln oder zugleich vorgesehen bzw. vorbereitet werden. Wenn eine erfindungsgemäss zu schützende Pumpe zum Fördern nicht leitfähiger Flüssigkeiten eingesetzt wird, entfallt in der Regel der deutlich unterhalb des untersten Niveaus der Dosierpumpe (ii Ylüssigkeit eingesetzte Bezugsfühler, Ein Vorwarnfühler und/oder ein Abschaltfiibier konnen 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 Fallen als Halbleiterbauelemente, z.B. als PTC- oder NTC-Elemente ausgebildet. Sinkt bei Einsatz von PC-Messfühlern das Niveau unterhalb des jeweils zu erfassenden Pegels ab, so dass der entsprechende Messfehler austaucht und nicht mehr vom Fördermedium gekühlt wird, so heizt er sich bis zu seinem Schaltpunkt (PTc 60 z.B. 600C) auf und gibt über eine entsprechende Messleitung ein Signal an ein nachgeschaltetes, z.B. elektronisches Ubersetzungsglied ab. Bei N2C-Elementen wird genau umgekehrt geschaltete Die Messleitung besteht in diesen Fällen für jeden Messpunkt aus jeweils zwei Litzen, da die Hin- und Rückleitung hier iür jeden Messpunkt separat zu führen ist. Auch bei der Messung in nicht leitfähigen Bördermedien kann sowohl mit einem als auch mit zwei Messpunkten gearbeitet werden. Anhand der schematischen Darstellung eines AusiUhrungs- beispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Tangsschnitt durch eine KOlben-Membranpumpe; und Fig. 2 einen Schnitt längs der linie II-II von Fig. 1. Die Kolben-Nembranpumpe gemäss Ausfuhrungsbeispiel besteht aus einem Pumpenkopfkörper 1 mit Vorförderkammer 2, dem Dosierkolben 6 mit Dichtungselementen 7 und dem Dosierkolben 6 gegenüberstehendem Druckhalteventil mit Hubeinstellschraube 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 t2 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 BEcklauSsentil 19 mit kugel und Dichtung, aus der das Bör- dermedium *2 in Pfeilrinhtung 23 auszustreiban Jat. Die Dosierung erfolgt auf der Rückseite des Druckhalteventils in Pfeilrichtung 24. Die Pumpe nach Fig. 1 und 2 enthält in der im Pumpenkopfkörper 1 befindlichen Vorförderkammer 2 einen oberen Ness- fühler bzw. Vorwarnfühler 3, einen mittleren Messfühler bzw. Abschaltfühler 4 und einen unteren Messfühler bzw. Bezugsfühler 5. Der Yorosarnfuhler 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. Im Ausführhngsbeispiel wird angenommen, das Eördermedium 12 sei elektrisch leitend und die Messfühler 3 bis 5 seien elektrische Messelektroden, denen Messleitungen 9 bis 10 zu einem nicht gezeichneten elektronischen Ubersetzungsglied nachgeschaltet werden. Bezugszeichenliste 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 rmd Dichtung 20 = Gleitlager für Antriebskolben 21 = Antriebskolssen 22 = SaugrichtungspSeil 23 = Rücklaufrichtungspfeil 24 = Dosierrichtungspfeil

Claims: Patentansprüche 1. Trockenlauf-Schutzvorrichtung für den Dosierkolben einer zum Fördern flüssiger Medien ausgelegten Eolben-Mem- branpumpe gekennzeichnet durch mindestens einen in den Pumpenkopfkörper (1) im Bereich der Vorförderkammer (2) oberhalb eines den Dosierkolben (6) noch gerade ganz bedeckenden Blüssigkeits-Minimalni- veaus (IV) integrierten Messfühler (3, 4) mit nachgeschalteten Leermeldevorwarn- und/oder Fumpenabschaltmitteln. 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. Vorrinht71ng nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrisch leitendem Bördermedimm (12) inindestens zwei als elektrisch leitende Stifte bzw. ss7ektroden 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 NTO-Element ausgebildet sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbleiter- bzw. P2C- oder NTO-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 Mess fühler (3 bis 5) auf ein elektronisches vbersetzungsglied mit nachgeschalteter Produkt-Leermeldevorwarnung und/oder Sicherheitsabschaltung der Pumpe bei Produktmangel geschaltet ist.

Inventors: BODECKER, KAY, SCHEURL, ROBERT, Bödecker, Kay
Applicants: LANG APPARATEBAU GMBH
Application year: 1984
Main classification: F04B49
IPC codes: F04B49, F04B23