EP3372304B1 - Schaumpumpe - Google Patents

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EP3372304B1
EP3372304B1 EP17159350.2A EP17159350A EP3372304B1 EP 3372304 B1 EP3372304 B1 EP 3372304B1 EP 17159350 A EP17159350 A EP 17159350A EP 3372304 B1 EP3372304 B1 EP 3372304B1
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EP
European Patent Office
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stage
liquid medium
foam pump
pump according
foam
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EP3372304A1 (de
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Marcel Puffe
Wolfgang Puffe
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Puffe Engineering GmbH
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Puffe Engineering GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F04C15/0049—Equalization of pressure pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/235—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids for making foam
    • B01F23/2351—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids for making foam using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/423—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
    • B01F25/4233—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using plates with holes, the holes being displaced from one plate to the next one to force the flow to make a bending movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F25/60—Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/62—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the gear type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/50—Pipe mixers, i.e. mixers wherein the materials to be mixed flow continuously through pipes, e.g. column mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
    • B01F33/8212—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles with moving and non-moving stirring devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/36—Mixing of ingredients for adhesives or glues; Mixing adhesives and gas

Definitions

  • the invention relates to a foam pump according to the preamble of claim 1.
  • Foam pumps of this type serve to mix a liquid medium, such as adhesive, and a blowing agent, such as gas or granules, so that this mixture foams at the latest when applied. Foams produced in this way are used, for example, as adhesive foams.
  • a device for producing a foam material which has a suction stage, to which a liquid medium is fed on the inlet side, and a gas supply downstream of this, followed by a pump stage for conveying and mixing the liquid medium with the gas as a blowing agent.
  • the device has a mixing stage downstream of the pump stage, as well as an adjoining delivery line section with a static mixer arranged therein, which again mixes the liquid medium with the propellant.
  • a disadvantage is that, depending on the mixing ratio of the substances to be mixed, there are operating pressure fluctuations in the foam pump and therefore the mixture of substances is not evenly transported in the direction of conveyance, which consequently does not result in an even application.
  • US 2 967 700 A shows a device for whipping cream, ice cream or the like, in which, for example, liquid cream is sucked out of a storage container and is pumped to an outlet nozzle by means of a gear pump.
  • a propellant gas is added in the area of the gear pump, which is mixed with the liquid cream in the gear pump.
  • a subsequent container section whipped the cream and the propellant.
  • the cream mixed with propellant gas reaches the outlet nozzle, it passes through a check valve.
  • US 3,932,302A describes a device for generating and pumping foam, a blowing agent already being contained in the conveyed medium.
  • the device discloses a mesh element for damping pulsations within the foamed medium.
  • the object of the invention is to provide a foam pump for foaming liquid media, in which a homogeneous outlet and thus a constant quality of the material application is achieved.
  • the foam pump according to the invention is used for foaming liquid media, especially adhesives.
  • the liquid medium is conveyed through the foam pump in a direction defined as the conveying direction within a conveying line.
  • the foam pump according to the invention successively has a suction stage for sucking in the liquid medium, a feed for feeding a blowing agent and a subsequent pumping stage for mixing and conveying the liquid medium and blowing agent in the conveying direction.
  • a mixture of substances consists of the liquid medium and the blowing agent, in a preferred variant gas, such as nitrogen.
  • a blowing agent made of a solid, for example a granulate, which is dissolved in the liquid medium can also be used.
  • a section of the delivery line in the foam pump connects to the suction stage, in which a pulsation damper is introduced, which pressure fluctuations in the operating pressure caused by the mixing and delivery processes the foam pump and thus in the liquid mixture.
  • the pulsation damper has an adjustable damping element. This is designed as a piston which is adjustably guided in a cylinder space.
  • the damping element is arranged such that it is pressurized by the liquid medium on a side facing the liquid medium and is pressurized by an energy accumulator on a side facing away from the liquid medium.
  • the energy accumulator serves to counter the pressure of the liquid medium with a counter pressure.
  • the damping element can be arranged such that it forms part of the wall of the delivery line and the liquid medium flows past the damping element.
  • the damping element is adjustable transversely to the conveying direction.
  • the damping element can also be arranged in a branch line which branches off from the delivery line.
  • the energy accumulator can have at least one spring element as a compression spring, for example in the form of a coil spring, an elastic rubber element or a gas pressure spring.
  • the spring element is supported on the one hand against the damping element and on the other hand stationary, for example against a housing of the pulsation damper.
  • the energy accumulator can have a pressure chamber which is filled with a compressible medium, for example gas, which, when compressed, builds up a pressure with which it acts on the damping element.
  • the spring element can be installed under prestress and the compressible medium can be introduced under pressure in the pressure chamber.
  • the damping element can thus be adjusted against the force of the energy accumulator, so that the volume of the delivery line increases and the pressure is reduced until an equilibrium of forces is achieved between the force exerted by the liquid medium and the force exerted by the energy accumulator on the damping element.
  • the force of the energy accumulator continuously increases with displacement against the force of the energy accumulator. This is made possible with the spring elements described above.
  • the damping element can also be arranged in such a way that it acts on the delivery line to change the cross section.
  • the pressure element when adjusting cross an opening of the delivery line and thus change the cross section of the free opening.
  • the supply for the propellant has a controllable valve, so that the amount of propellant supplied can be varied and a mixture of substances can be generated from the liquid medium and propellant, which has a mixing ratio that can be set via the valve.
  • a static mixer is arranged downstream of the pump stage, in particular between the pump stage and the pulsation damper, which causes the liquid medium to mix further with the propellant.
  • a mixing stage for mixing the liquid medium with the propellant can be arranged downstream of the pulsation damper.
  • the subsequent conveying and mixing processes taking place in the pump stage and in the mixing stage reduce the bubble size of the gas bubbles in the liquid mixture.
  • the mixture of substances is homogenized.
  • the conveying or mixing devices of the suction stage and the pumping stage can be pumping devices commonly used in the technical field, for example gear pumps.
  • the mixing stage can also have a gear pump, wherein the gear pump can be driven by a drive shaft.
  • a gear pump of the pump stage and a gear pump of the suction stage can also be driven by the same drive shaft.
  • the gear pump of the mixing stage has mixing gears with grooves running in the circumferential direction in the teeth.
  • the blowing agent is mixed with the liquid medium by means of a rotary mixer which is rotatable in the longitudinal axis and can be driven in the delivery line of the foam pump via a drive axis.
  • the rotary mixer is arranged downstream of the mixing stage. It can also be drive-connected to the drive shaft of the gear pumps.
  • the rotary mixer can consist of more than consist of a rotatable element. This also allows the rotating elements of the rotary mixer to rotate in opposite directions.
  • the foam pump has a design in which the suction stage, the supply of the propellant, the pump stage and the pulsation damper are arranged in a common housing.
  • the other elements that is to say the mixing stages, the static mixer and the rotary mixer can also be arranged in the common housing.
  • the gear pumps and the rotary mixer are driven by a common drive shaft within the housing, whereby a compact foam pump is provided.
  • a nozzle can be attached directly to the housing of the foam pump on the outlet side, so that direct foam application is possible without the interposition of further line elements.
  • the pump stage has a larger delivery volume than the suction stage.
  • the differential volume can be filled with propellant.
  • the volume conveyed by the pump stage is between 10% and 200% larger than the volume conveyed by the suction stage, particularly preferably between 50% and 150%, in particular approximately twice as large.
  • the differential volume does not necessarily have to be filled with propellant.
  • a valve for controlling the volume flow of the blowing agent is provided at the supply for blowing agent
  • the foam pump can also be used when the valve is closed to apply compact liquid medium as a non-foamed liquid medium without blowing agent.
  • the valve can also be adjustable in several stages or continuously, so that the volume flow of the propellant can be chosen as desired, regardless of the difference in volume between the delivery volume of the suction stage and the delivery volume of the pump stage.
  • FIG. 1 An embodiment of the foam pump 2 in the assembled state is in Figure 1 shown schematically.
  • the foam pump 2 is connected to a drive motor 1 which has a drive shaft 24 (in Figure 2 shown) drives the foam pump 2.
  • a nozzle 3 On the outlet side, a nozzle 3 is connected directly to a housing 26 of the foam pump 2, so that direct foam application is possible without the interposition of further delivery lines.
  • FIG. 2 An embodiment of the foam pump 2 according to the invention is shown schematically in the sectional view.
  • a liquid medium 4 enters the foam pump 2 via a feed 5 and is conveyed to a suction stage 7 via a delivery line 6.
  • the suction stage 7 has a gear pump 8 with gears 9 (only one gear is visible in the sectional view), which would come together and suck the liquid medium 4, in particular adhesive or glue, from a storage container (not shown) via the feed 5, so that it gets into the foam pump 2.
  • the liquid medium 4 continues to flow through the delivery line 6 within the foam pump 2.
  • the arrows drawn indicate the conveying direction 10.
  • a supply 11 for a propellant is introduced into the conveying line 6, via which a propellant, such as a gas, in particular nitrogen, can be supplied.
  • a propellant such as a gas, in particular nitrogen
  • the propellant is introduced into the delivery line 6 at a higher pressure than the prevailing pressure in the liquid medium 4.
  • the volume flow of the blowing agent introduced can be controlled by a valve 34.
  • the mixture of liquid medium 4 and propellant arrives at a pump stage 12 with a gear pump 13, which meshes with one another and the mixture of substances from the liquid medium and propellant has mixing gears 14.
  • the pump stage 12 can have a higher delivery volume than the suction stage 7, since the volume of the mixture of substances is greater than that of the liquid medium originally sucked in.
  • the substance mixture is passed through an optional static mixer 15, which has individual sieve-like elements 28 with passages 16 along the conveying axis, so that the substance mixture is homogenized by flowing through these sieve-like elements 28.
  • the mixture of substances flowing through the foam pump 2 passes in a section of the delivery line 6 to a pulsation damper 17, which has a damping element 18 and a spring element 19 as an energy store.
  • the pulsation damper 17 is arranged in the axial extension of a section of the delivery line 6 in front of a branch.
  • an alternative embodiment can also provide a stub line that branches off from the delivery line 6 and in which the pulsation damper 17 is arranged.
  • the damping element 18 is supported against the spring element 19, the spring element 19 in turn being supported against a housing 29 of the pulsation damper 17.
  • the housing 29 of the pulsation damper 17 forms a cylinder space 31, which is closed on the side of the damping element 18 facing away from the liquid medium 4.
  • This part of the cylinder space 31 can be filled with a gas that can also be under pressure.
  • This gas-filled part of the cylinder space 31 thus acts as a gas pressure spring to support the spring element 19.
  • the damping element 18 is sealed off from the cylinder space 31 by seals 20.
  • a preferred embodiment of the foam pump 2 is provided with a further stage, a mixing stage 21, which mainly mixes the liquid medium 4 with the propellant.
  • the mixing stage 21 is also designed as a gear pump 22 with two intermeshing gear wheels (mixing wheels) 23.
  • both the mixing stage 21, the pump stage 12 and the suction stage 7 are driven by a common drive shaft 24, which in turn is connected to the drive unit 1.
  • the mixing wheels 23 have in the tooth flanks, of which only one is exemplary is denoted by the reference numeral 32, grooves 33 which extend in the circumferential direction of the respective mixing wheel 23. This allows the mixture of liquid medium 4 and propellant to pass through the tooth flanks 32 in the circumferential direction, thereby increasing the mixing of the substance mixture.
  • individual tooth flanks 32 can be provided with grooves 33 on only one or both mixing wheels 23, or else all tooth flanks 32.
  • all tooth flanks 32 each have two grooves 33, one or three grooves 33 per tooth flank 32 likewise being conceivable are, as well as different numbers, widths and depths or positions of the grooves 33.
  • the mixing stage 21 is followed by a rotary mixer 25 downstream, which is drive-connected to the drive shaft 24 via a gearwheel connection 30.
  • the suction stage 7, the pump stage 12, the mixing stage 21, the static mixer 15, the rotary mixer 25 and the pulsation damper 17 are arranged in a common housing 26.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derart genannte Schaumpumpen dienen dazu, ein flüssiges Medium, wie beispielsweise Klebstoff, und ein Treibmittel, wie beispielsweise Gas oder Granulat, zu mischen, damit dieses Gemisch spätestens beim Auftragen aufschäumt. Auf diese Weise hergestellte Schäume werden beispielweise als Klebstoffschaum verwendet.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2010 060 604 B4 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schaummaterials bekannt, welche eine Saugstufe, der einlassseitig ein flüssiges Medium zugeführt wird, und eine dieser nachgeordnete Gaszuführung, gefolgt von einer Pumpstufe zum Fördern und Vermischen des flüssigen Mediums mit dem Gas als Treibmittel aufweist. Für die Herstellung eines homogenen Stoffgemisches weist die Vorrichtung der Pumpstufe nachgeordnet eine Mischstufe auf, sowie einen sich daran anschließenden Förderleitungsabschnitt mit darin angeordneten Statikmischer, der das flüssige Medium noch einmal mit dem Treibmittel vermischt. Ein Nachteil besteht darin, dass sich, abhängig vom Mischungsverhältnis der zu vermischenden Stoffe, Betriebsdruckschwankungen in der Schaumpumpe ergeben und somit kein gleichmäßiger Transport des Stoffgemisches in Förderrichtung erfolgt, womit in der Folge kein gleichmäßiger Auftrag erreicht wird.
  • US 2 967 700 A zeigt eine Vorrichtung zum Aufschlagen von Sahne, Eiscreme oder ähnlichem, bei der zum Beispiel flüssige Sahne aus einem Vorratsbehälter gesaugt wird und mittels einer Zahnradpumpe zu einer Austrittsdüse gepumpt wird. Im Bereich der Zahnradpumpe wird ein Treibgas hinzugefügt, welches in der Zahnradpumpe mit der flüssigen Sahne vermischt wird. In einem anschließenden Behälterabschnitt wird die Sahne und das Treibgas aufgeschlagen. Bevor die mit Treibgas gemischte Sahne die Austrittsdüse erreicht, passiert diese ein Rückschlagventil.
  • Ähnliche Vorrichtungen zeigen DE 1 909 066 A1 und US 3 559 958 A , bei denen ein aufgeschäumtes Medium ein Rückschlagventil passiert.
  • US 3 932 302 A beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen und Pumpen von Schaum, wobei in dem geförderten Medium bereits ein Treibmittel enthalten ist. Die Vorrichtung offenbart ein Maschenelement zum Dämpfen von Pulsationen innerhalb des aufgeschäumten Mediums.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaumpumpe zum Aufschäumen von flüssigen Medien bereitzustellen, bei der ein homogener Austritt und eine damit gleichbleibende Qualität des Materialauftrages erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird durch eine Schaumpumpe nach dem Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Schaumpumpe dient zum Aufschäumen von flüssigen Medien, insbesondere Kleber. Das flüssige Medium wird durch eine als Förderrichtung definierte Richtung innerhalb einer Förderleitung durch die Schaumpumpe gefördert. Dabei weist die erfindungsgemäße Schaumpumpe in Förderrichtung aufeinanderfolgend eine Saugstufe zum Ansaugen des flüssigen Mediums, eine Zuführung zum Zuführen eines Treibmittels und eine sich daran anschließende Pumpstufe zum Vermischen und Fördern des flüssigen Mediums und Treibmittels auf. Ab der Zuführung des Treibmittels in die Förderleitung der Schaumpumpe besteht ein Stoffgemisch aus dem flüssigem Medium und dem Treibmittel, in einer bevorzugten Variante Gas, wie zum Beispiel Stickstoff. Alternativ kann auch ein Treibmittel aus einem Feststoff, zum Beispiel ein Granulat, das im flüssigen Medium aufgelöst wird, eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß schließt sich ein Abschnitt der Förderleitung in der Schaumpumpe an die Saugstufe an, in der ein Pulsationsdämpfer eingebracht ist, welcher durch die Vermischungs- und Förderprozesse verursachte Druckschwankungen im Betriebsdruck der Schaumpumpe und damit im flüssigen Stoffgemisch ausgleicht. So wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass ein gleichmäßiger Volumenstrom an Schaum durch die Förderleitung in Förderrichtung gefördert wird und ein homogener Schaumauftrag durch die Schaumpumpe ermöglicht wird.
  • Der Pulsationsdämpfer weist ein verstellbares Dämpfungselement auf. Dieses ist als Kolben ausgebildet, der in einem Zylinderraum verstellbar geführt ist.
  • Das Dämpfungselement ist derart angeordnet, dass es auf einer dem flüssigen Medium zugewandten Seite durch das flüssige Medium mit Druck beaufschlagt ist und auf einer dem flüssigen Medium abgewandten Seite von einem Kraftspeicher mit Druck beaufschlagt ist. Der Kraftspeicher dient dazu, dem Druck des flüssigen Mediums einen Gegendruck entgegenzusetzen.
  • Das Dämpfungselement kann derart angeordnet sein, dass es einen Teil der Wand der Förderleitung bildet und das flüssige Medium am Dämpfungselement vorbei strömt. Das Dämpfungselement ist quer zur Förderrichtung verstellbar. Das Dämpfungselement kann auch in einer Stichleitung angeordnet sein, die von der Förderleitung abzweigt.
  • Der Kraftspeicher kann zumindest eine Federelement als Druckfeder, zum Beispiel in Form einer Schraubenfeder, eines elastischen Gummielements oder einer Gasdruckfeder, aufweisen. Das Federelement ist einerseits gegen das Dämpfungselement und andererseits ortsfest, zum Beispiel gegen ein Gehäuse des Pulsationsdämpfers, abgestützt. Der Kraftspeicher kann einen Druckraum aufweisen, der mit einem kompressiblen Medium, zum Beispiel Gas, gefüllt ist, das bei Kompression einen Druck aufbaut, mit dem es das Dämpfungselement beaufschlagt. Das Federelement kann unter Vorspannung eingebaut sein und das kompressible Medium unter Druck im Druckraum eingebracht sein.
  • Bei einem Druckimpuls im flüssigen Medium kann das Dämpfungselement somit gegen die Kraft des Kraftspeichers verstellt werden, so dass sich das Volumen der Förderleitung vergrößert und der Druck dadurch reduziert wird, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der vom flüssigen Medium ausgeübten Kraft und dem vom Kraftspeicher ausgeübten Kraft auf das Dämpfungselement eingestellt ist. Hierzu ist es erforderlich, dass die Kraft des Kraftspeichers mit Verschieben entgegen der Kraft des Kraftspeichers kontinuierlich zunimmt. Dies wird bei den oben beschriebenen Federelementen ermöglicht.
  • Das Dämpfungselement kann zudem derart angeordnet sein, dass es querschnittsverändernd auf die Förderleitung einwirkt. Hierzu kann das Druckelement beim Verstellen eine Öffnung der Förderleitung queren und somit den Querschnitt der freien Öffnung verändern.
  • In einer Ausgestaltung weist die Zuführung für das Treibmittel ein regelbares Ventil auf, so dass die zugeführte Menge an Treibmittel variiert werden kann und ein Stoffgemisch aus flüssigem Medium und Treibmittel erzeugt werden kann, welches ein über das Ventil einstellbares Mischungsverhältnis aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist stromab der Pumpstufe, insbesondere zwischen der Pumpstufe und dem Pulsationsdämpfer, ein Statikmischer angeordnet, der ein weiteres Vermischen des flüssigen Mediums mit dem Treibmittel bewirkt.
  • Stromab des Pulsationsdämpfers kann eine Mischstufe zum Vermischen des flüssigen Mediums mit dem Treibmittel angeordnet sein. Durch den in der Pumpstufe und in der Mischstufe stattfindenden nachfolgenden Förder- und Mischprozesse wird die Blasengröße der Gasblasen im flüssigen Stoffgemisch verkleinert. Das Stoffgemisch wird homogenisiert.
  • Bei den Förder- bzw. Mischvorrichtungen der Saugstufe und der Pumpstufe kann es sich um auf dem technischen Gebiet üblicherweise eingesetzte Pumpvorrichtungen handeln, zum Beispiel um Zahnradpumpen. Die Mischstufe kann ebenfalls eine Zahnradpumpe aufwiesen, wobei die Zahnradpumpe durch eine Antriebswelle antreibbar ist. Durch dieselbe Antriebswelle können auch eine Zahnradpumpe der Pumpstufe und eine Zahnradpumpe der Saugstufe antreibbar sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Zahnradpumpe der Mischstufe Mischzahnräder mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in den Zähnen auf.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Treibmittel mit dem flüssigen Medium durch einen Rotationsmischer, der in seiner Längsachse drehbar und über eine Antriebsachse antreibbar in der Förderleitung der Schaumpumpe eingebracht ist, vermischt werden. In einer Ausgestaltung ist der Rotationsmischer stromab der Mischstufe angeordnet. Er kann ebenfalls mit der Antriebswelle der Zahnradpumpen antriebsverbunden sein. In einer Ausgestaltung kann der Rotationsmischer aus mehr als einem drehbaren Element bestehen. Dies erlaubt auch eine gegenläufige Rotation der rotierenden Elemente des Rotationsmischers.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung weißt die Schaumpumpe eine Bauform auf, in der die Saugstufe, die Zuführung des Treibmittels, die Pumpstufe und der Pulsationsdämpfer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Ferner können je nach Ausführung des Schaumpumpe auch die übrigen Elemente, das heißt die Mischstufen, der Statikmischer und der Rotationsmischer in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. In einer Ausführungsform werden die Zahnradpumpen und der Rotationsmischer von einer gemeinsamen Antriebswelle innerhalb des Gehäuses angetrieben, wodurch eine kompakte Schaumpumpe zur Verfügung gestellt wird. Direkt am Gehäuse der Schaumpumpe kann auslassseitig eine Düse angebracht sein, so dass ein unmittelbarer Schaumauftrag ohne Zwischenschaltung weiterer Leitungselemente ermöglicht wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist die Pumpstufe ein größeres Fördervolumen auf als die Saugstufe. Das Differenzvolumen kann mit Treibmittel aufgefüllt werden. Beispielsweise ist das durch die Pumpstufe geförderte Volumen zwischen 10% und 200% größer als das durch die Saugstufe geförderte Volumen, besonders bevorzugt zwischen 50% und 150%, insbesondere etwa doppelt so groß. Das Differenzvolumen muss jedoch nicht zwingend mit Treibmittel aufgefüllt werden. Sofern ein Ventil zum Steuern des Volumenstroms des Treibmittels an der Zufuhr für Treibmittel vorgesehen ist, kann die Schaumpumpe bei geschlossenem Ventil auch dazu genutzt werden, kompaktes flüssiges Medium, als nicht aufgeschäumtes flüssiges Medium ohne Treibmittel, aufzutragen. Das Ventil kann zudem in mehreren Stufen oder stufenlos einstellbar sein, so dass der Volumenstrom des Treibmittels beliebig gewählt werden kann, unabhängig vom Differenzvolumen zwischen dem Fördervolumen der Saugstufe und dem Fördervolumen der Pumpstufe.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die gezeigten Ausführungen sind beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
  • Es zeigen:
  • Figur 1
    eine Seitenansicht einer Schaumpumpe in Verbindung mit einem Antriebsmotor und einer auslassseitigen Düse in einer schematischen Darstellung und
    Figur 2
    eine schematische Schnittdarstellung der Schaumpumpe gemäß Figur 1.
  • Eine Ausführungsform der Schaumpumpe 2 in montiertem Zustand ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Die Schaumpumpe 2 wird dabei mi einem Antriebsmotor 1 verbunden, der eine Antriebswelle 24 (in Figur 2 gezeigt) der Schaumpumpe 2 antreibt. Auf der Auslassseite ist eine Düse 3 unmittelbar mit einem Gehäuse 26 der Schaumpumpe 2 verbunden, so dass ein direkter Schaumauftrag ohne Zwischenschaltung weiterer Förderleitungen ermöglicht ist.
  • In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaumpumpe 2 schematisch im Schnittbild dargestellt. Ein flüssiges Medium 4 tritt über eine Zuführung 5 in die Schaumpumpe 2 ein und wird über eine Förderleitung 6 zu einer Saugstufe 7 gefördert. Die Saugstufe 7 verfügt über eine Zahnradpumpe 8 mit Zahnrädern 9 (in der Schnittdarstellung ist nur ein Zahnrad sichtbar), welche miteinander kämen und das flüssige Medium 4, insbesondere Kleber oder Klebstoff, von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter über die Zuführung 5 ansaugen, so dass es in die Schaumpumpe 2 gelangt. Innerhalb der Schaumpumpe 2 strömt das flüssige Medium 4 durch die Förderleitung 6 weiter. Die eingezeichneten Pfeile kennzeichnen die Förderrichtung 10.
  • In der Förderrichtung 10 des flüssigen Mediums 4 ist in die Förderleitung 6 eine Zuführung 11 für ein Treibmittel eingebracht, über welche ein Treibmittel, wie zum Beispiel ein Gas, insbesondere Stickstoff, zuführbar ist. In der Regel wird das Treibmittel mit einem höherem Druck, als dem vorherrschenden Druck im flüssigen Medium 4 in die Förderleitung 6 eingebracht. Der Volumenstrom des eingeleiteten Treibmittels lässt sich durch ein Ventil 34 steuern.
  • Stromab hinter der Zuführung 11 für das Treibmittel gelangt das Gemisch aus flüssigem Medium 4 und Treibmittel zu einer Pumpstufe 12 mit einer Zahnradpumpe 13, die miteinander kämmende und das Stoffgemisch aus flüssigem Medium und Treibmittel mischende Zahnräder 14 aufweist. Die Pumpstufe 12 kann ein höheres Fördervolumen aufweisen als die Saugstufe 7, da das Volumen des Stoffgemischs größer ist als das des ursprünglich angesaugten flüssigen Mediums. Nach der Pumpstufe 12 wird das Stoffgemisch durch einen optionalen Statikmischer 15 geführt, der entlang der Förderachse einzelne siebartige Elemente 28 mit Durchlässe 16 aufweist, so dass das Stoffgemisch durch das Durchströmen dieser siebartigen Elemente 28 homogenisiert wird.
  • Das die Schaumpumpe 2 durchströmende Stoffgemisch gelangt in einem Abschnitt der Förderleitung 6 auf einen Pulsationsdämpfer 17, der ein Dämpfungselement 18 und ein Federelement 19 als Kraftspeicher aufweist. Der Pulsationsdämpfer 17 ist in axialer Verlängerung eines Abschnitts der Förderleitung 6 vor einer Abzweigung angeordnet. Eine alternative Ausgestaltung kann jedoch auch eine Stichleitung vorsehen, die von der Förderleitung 6 abzweigt und in der der Pulsationsdämpfer 17 angeordnet ist. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist das Dämpfungselement 18 gegen das Federelement 19 abgestützt, wobei das Federelement 19 wiederum gegen ein Gehäuse 29 des Pulsationsdämpfers 17 abgestützt. Das Gehäuse 29 des Pulsationsdämpfers 17 bildet einen Zylinderraum 31, der auf der dem flüssigen Medium 4 abgewandten Seite des Dämpfungselements 18 geschlossen ist. Dieser Teil des Zylinderraums 31 kann mit einem Gas befüllt sein, dass zudem unter Druck stehen kann. Somit wirkt dieser gasgefüllte Teil des Zylinderraums 31 als Gasdruckfeder zur Unterstützung des Federelements 19. Das Dämpfungselement 18 ist über Dichtungen 20 gegenüber dem Zylinderraum 31 abgedichtet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaumpumpe 2 ist mit einer weiteren Stufe, einer Mischstufe 21, versehen, die hauptsächlich das flüssige Medium 4 mit dem Treibmittel vermischt. Die Mischstufe 21 ist ebenfalls als Zahnradpumpe 22 mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern (Mischräder) 23 ausgeführt. Dabei werden in einer bevorzugten Ausgestaltung sowohl die Mischstufe 21, als auch die Pumpstufe 12 und die Saugstufe 7 durch eine gemeinsame Antriebswelle 24, die wiederum mit der Antriebseinheit 1 verbunden ist, angetrieben.
  • Die Mischräder 23 weisen in den Zahnflanken, von denen lediglich eine beispielhaft mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnet ist, Nuten 33 auf, welche sich in Umfangsrichtung des jeweiligen Mischrads 23 erstrecken. Dies erlaubt einen Durchtritt des Gemischs aus flüssigem Medium 4 und Treibmittel in Umfangsrichtung durch die Zahnflanken 32, wodurch die Durchmischung des Stoffgemischs verstärkt wird. Im Sinne der Erfindung können einzelne Zahnflanken 32 nur eines oder beider Mischräder 23 mit Nuten 33 versehen sein, oder auch alle Zahnflanken 32. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen alle Zahnflanken 32 je zwei Nuten 33 auf, wobei ebenso eine oder drei Nuten 33 je Zahnflanke 32 denkbar sind, genauso wie unterschiedliche Anzahlen, Breiten und Tiefen oder Positionen der Nuten 33.
  • In der dargestellten Ausgestaltungsform ist der Mischstufe 21 ein Rotationsmischer 25 stromab nachgeordnet, welcher mit der Antriebswelle 24 über eine Zahnradverbindung 30 antriebsverbunden ist.
  • Die Saugstufe 7, die Pumpstufe 12, die Mischstufe 21, der Statikmischer 15, der Rotationsmischer 25 und der Pulsationsdämpfer 17 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Antriebsmotor
    2
    Schaumpumpe
    3
    Düse
    4
    flüssiges Medium
    5
    Zuführung für flüssiges Medium
    6
    Förderleitung
    7
    Saugstufe
    8
    Zahnradpumpe
    9
    Zahnräder
    10
    Förderrichtung
    11
    Zuführung für Treibmittel
    12
    Pumpstufe
    13
    Zahnradpumpe
    14
    Zahnräder
    15
    Statikmischer
    16
    Durchlass
    17
    Pulsationsdämpfer
    18
    Dämpfungselement
    19
    Federelement
    20
    Dichtung
    21
    Mischstufe
    22
    Zahnradpumpe
    23
    Zahnräder
    24
    Antriebswelle
    25
    Rotationsmischer
    26
    Gehäuse
    27
    Auslass
    28
    siebartiges Element
    29
    Gehäuse des Pulsationsdämpfers
    30
    Zahnradverbindung
    31
    Zylinderraum
    32
    Zahlflanke
    33
    Nut
    34
    Ventil

Claims (13)

  1. Schaumpumpe (2) zum Aufschäumen eines flüssigen Mediums (4), welche in einer Förderrichtung (10) des flüssigen Mediums (4) aufeinander folgend eine Saugstufe (7) zum Ansaugen des flüssigen Mediums (4),
    eine Zuführung (11) zum Zuführen eines Treibmittels in das flüssige Medium (4) und
    eine Pumpstufe (12) mit einer Zahnradpumpe (13) zum Vermischen und Fördern des flüssigen Mediums (4) mit Treibmittel aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schaumpumpe (2) in Förderrichtung (10) stromab der Pumpstufe (11) einen Pulsationsdämpfer (17) zur Regulierung des Drucks im flüssigen Medium (4) aufweist, wobei der Pulsationsdämpfer (17) ein verstellbares Dämpfungselement (18) in Form eines Kolbens aufweist, der in einem Zylinderraum (31) verstellbar geführt ist.
  2. Schaumpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zylinderraum (31) in einer Stichleitung zu einer Förderleitung (6) des flüssigen Mediums (4) angeordnet ist.
  3. Schaumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dämpfungselement (18) auf einer dem flüssigen Medium (4) zugewandten Seite durch das flüssige Medium (4) mit Druck beaufschlagt ist und dass das Dämpfungselement (18) auf einer dem flüssigen Medium (4) abgewandten Seite von einem Kraftspeicher (19) mit Druck beaufschlagt ist.
  4. Schaumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zuführung (11) zum Zuführen des Treibmittels ein regelbares Ventil (34) aufweist.
  5. Schaumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass stromab der Pumpstufe (12) mindestens ein Statikmischer (15) angeordnet ist.
  6. Schaumpumpe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Statikmischer (15) zwischen der Pumpstufe (12) und dem Pulsationsdämpfer (17) angeordnet ist.
  7. Schaumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass stromab des Pulsationsdämpfers (17) eine Mischstufe (21) zum Vermischen des flüssigen Mediums (4) mit dem Treibmittel angeordnet ist.
  8. Schaumpumpe nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest die Saugstufe (7) und/oder die Mischstufe (21) eine Zahnradpumpe (8, 22) aufweist.
  9. Schaumpumpe nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass stromab der Mischstufe (21) mindestens ein Rotationsmischer (25) angeordnet ist.
  10. Schaumpumpe nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rotationsmischer (25) mit einer Antriebswelle (24) der Pumpstufe (12) antriebsverbunden ist.
  11. Schaumpumpe nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schaumpumpe (2) ein Gehäuse (26) zur Aufnahme der Saugstufe (7), der Pumpstufe (12) und des Pulsationsdämpfers (17) aufweist.
  12. Schaumpumpe nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Gehäuse (26) auslassseitig eine Düse (3) für den Austritt des flüssigen Mediums (4) angeordnet ist.
  13. Schaumpumpe nach einer der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpstufe (12) eine größeres Fördervolumen aufweist als die Saugstufe (7).
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