,,Kolbenmembranpumpe mit dichtungsloser Kolben-Zylindereinheit" Die Erfindung betriffl eine Abdichtung der Dosierkolben-Zylindereinheit von Kolbenmembranpumpen sowie eine Kolbenmembranpumpe zur An- saugung und Abgabe eines flüssigen Dosiermediums mit einem Pumpen- innenraum und davon durch Eintauchen eines Dosierkolbens in eine im Pumpeninnenraum angeordnete Zylindereinheit abtrennbarem Kompres- sionsraum, wobei der Kompressionsraum eine Dosieröffnung für die Ab- gabe des Dosiermediums und der Pumpeninnenraum ein Saugventil für das Hereinfördern von Dosiermedium und ein Rücklaufventil für die Abga- be überschüssigen Dosiermediums aufwei t.

Die Genauigkeit der Dosierung mit Kolbenmembranpumpen hängt von der Exaktheit der Abdichtung des Dosierkolbens in der zugehörigen Zylinder- einheit ab. Bei Verwendung mechanischer Dichtungselemente, beispiels- weise von O-Ringen, ist es von Nachteil, da die Dichtelemente verschlei- en und damit die Dosiergenauigkeit abnimmt. Au erdem ist es häufig sehr schwierig und aufwendig, bei der Montage die für eine ausreichende Genauigkeit unabdingbaren engen Toleranzen einzuhalten.

In der europäischen Patentschrift EP-B-O 129 187 ist eine Kolben- membranpumpe mit Vorförderung beschrieben. Bei dieser wird der Do- sierkolben über einen gleitgelagerten Antriebskolben betätigt. Das Förder- oder Dosiermedium wird dem Dosierkolben mit Hilfe einer Membran vor- gelegt. Dabei erfolgt die Abdichtung der Dosierkolben-Zylindereinheit mit O-Ringen als Dichtelement. Das System aus Dosierkolben, Dichtelemen- ten und Hubeinstellschraube unterliegt dem Verschlei und begrenzt die Standzeiten. Je höher die Anforderung an die Dosiergenauigkeit ist, um so kürzer kann ein solches System ohne Nachjustierung oder Ersatz der Dichtelemente eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einfachen Montageverhältnissen eine dauerhaft exakte Abdichtung der Dosier- kolben-Zylindereinheit zu gewährleisten.

Bei einer Abdichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemä dadurch gelöst, da eine Dosierkolben-Zylindereinheit verwendet wird, die im Mikrometerbereich nahezu spielfrei ist und deren Abdichtung über eine hydrodynamische Spaltdichtung erfolgt.

Bei einer Kolbenmembranpumpe der eingangs bezeichneten Art wird die- se Aufgabe erfindungsgemä dadurch gelöst, da der Dosierkolben im den Kompressionsraum ausbildenden Bereich des Zylinders mit Toleranz im Bereich von um nahezu spielfrei geführt und die Dichtung eines zwi- schen Dosierkolben und Zylindert verbleibenden Spaltes als mittels des angesaugten Dosiermediums abdichtende, hydrodynamische Spaltdich- tung ausgebildet ist.

Eine solche Abdichtung der Dosierkolben-Zylindereinheit von Kolben- membranpumpen bzw. mit einer derartigen Abdichtung versehene Kol- benmembranpumpen haben den Vorteil, da die hydrodynamische Spalt- dichtung verschlei frei arbeitet und damit im Hinblick auf die Abdichtung des Systems praktisch unbegrenzte Standzeiten erlaubt.

Von Vorteil ist es hierbei, wenn der Dosierkolben und der Zylinder aus Oxid-Keramik hergestellt sind, wie dies die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht. Die Herstellung der Elementenpaarung Dosierkolben-Zylinder aus Oxid-Keramik hat den besonderen Vorteil, da engste Toleranzen herstellungstechnich einfach darstellbar sind.

In Weiterbildung der Abdichtung und der Kolbenmembranpumpe sieht die Erfindung auch noch vor, da der Dosierkolben über eine Kupplung schwimmend angesteuert bzw. bei der Kolbenmembranpumpe der Do- sierkolben mittels einer Kupplung schwimmend mit einem Antriebskolben verbunden ist. Die schwimmende Ansteuerung des Do- sierkolbens über eine Kupplung ermöglicht eine einfache Montage und gewährleistet einen problemlosen Einsatz der Dosierkolben- Zylindereinheit.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer einzigen Figur beispielhaft näher erläutert. Bei der in der Figur dargestellten Kolbenmembranpumpe ragt ein Antrieb mit einem Antriebskolben 5 seitlich in die Membranpumpe hinein. Zwischen zwei Pumpengehäuseteilen 12, 13 ist eine Membran 6 in einen Pumpeninnenraum 14 kreisförmig abdichtend angeordnet. Die Membran 6 ist peripher dicht eingespannt und erlaubt eine Hin- und Her- bewegung durch den Antriebskolben 5 in dessen durch einen Doppelpfeil angedeuteten Bewegungsrichtungen. In Richtung vom Pumpeninnenraum 14 fort führt der Antriebskolben 5 mit daran angeordneter Membran 6 eine Hub-oder Saugbewegung (Saughub) und in Richtung auf den Pumpenin- nenraum 14 zu eine Druckbewegung (Pumphub) aus.

In der Mitte der Kolbenmembranpumpe sind innerhalb des Pumpeninen- raumes 14 ein Dosierkolben 1 und ein Zylinder 2 als zusammenwirkendes Elementenpaar angeordnet. Insofern bilden der Dosierkolben 1 und der Zylinder 2 eine Dosierkolben-Zylindereinheit. Der Dosierkolben 1 ist über eine Kupplung 4 mit dem Antriebskolben 5 verbunden, so da dessen Hub- und Druckbewegungen auf den Dosierkolben 1 übertragen werden.

Der Zylinder 2 ist von einer Steuerbohrung 8 durchsetzt. Über ein Druck- ventil 9 wird eine der Membran 6 gegenüberliegende Dosieröffnung 11 der Kolbenmembranpumpe angesteuert. Weiterhin weist die Kolbenmembran- pumpe auf gegenüberliegenden Seiten des Pumpeninnenraumes 14 ein Saugventil 7 und ein Rücklaufdruckventil 10 auf. Die Abdichtung des Spaltes 3 zwischen dem Dosierkolben 1 und dem Zylinder 2 erfolgt hydro- dynamisch mittels des im Pumpeninnenraum 14 und in einem Kompressi- onsraum 15 befindlichen flüssigen Dosiermediums. Der Dosierkolben 1 ist in diesem, den Kompressionsraum 15 ausbildenden Bereich des Zylinders 2 mit im Bereich von pm (Mikrometerbereich) liegender Toleranz nahezu spielfrei geführt.

Die Kolbenmembrandosierpumpe funktioniert in der Weise, da bei Be- wegung der vom Antriebskolben 5 bewegten Membran in Richtung vom Pumpeninnenraum 14 fort (Saughub) Dosiermedium oder Produkt über das Saugventil 7 angesaugt wird und im Kompressionsraum 15 der Do- sierkolben-Zylindereinheit 1, 2 ein Vakuum bzw. Unterdruck entsteht. Wird bei entsprechender Hubbewegung des Dosierkolbens 1 die Steuerboh- rung 8 im Zylinder 2 freigegeben, strömt das durch die Hubbewegung der Membran 6 in den Pumpeninnenraum 14 vorgeförderte Produkt in diesen Kompressionsraum 15. Bei der Druckbewegung (Pumphub) des Antriebs- kolbens 5 mit Dosierkolben 1 in Richtung zur Dosieröffnung 11 hin, wird die Steuerbohrung 8 wieder verschlossen. Auf die dann im Kompressions- raum 15 eingeschlossene Flüssigkeit wird vom Dosierkolben 1 Druck aus- geübt, mit der Folge, da das Druckventil 9 öffnet und flüssiges Dosier- medium durch die Dosieröffnung 11 dosiert wird. Gleichzeitig wird über das Rücklaufdruckventil 10 überschüssiges Produkt in einen mit der Kol- benmenbranpumpe in Wirkverbindung stehenden Ansaugbehälter zurück- gefördert, wobei das Rücklaufdruckventil 10 aufgrund des von der Mem- bran 6 auf das im Pumpeninnenraum 14 befindliche Dosiermedium aus- geübten Druckes öffnet.

Die den Dosierkolben 1 und den Antriebskolben 5 verbindende Kupplung 4 hat in Richtung des Antriebs- oder Membrankolbens 5 eine der entspre- chenden Stirnfläche des Membrankolbens 5 angepa te Form und verbin- det den Dosierkolben 1 und den Antriebskolben 5"schwimmend", so da hier durch Einbau- und Fertigungstoleranzen, beispielsweise auch ein Mittenversatz in einfacher Weise ausgeglichen werden, was eine kosten- günstige Fertigung ermöglicht, da die Vorgabe enger Toleranzen aufgrund der"schwimmenden"Verbindung vermieden wird.