WO2018234145A1

WO2018234145A1 - Fluidbewegungseinrichtung

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Publication number: WO2018234145A1
Application number: PCT/EP2018/065784
Authority: WO
Inventors: Martin Reinhard
Original assignee: Prominent GmbH
Current assignee: Prominent GmbH
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: DE102017113724A1; US20200200162A1; DE112018003220A5; US11391274B2; CN110770442A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen eines Fluids, mit einem Dosierkopf, in dem eine Dosierkammer angeordnet ist, und einem zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin und her bewegbaren Verdrängungselement, wobei das Verdrängungselement die Dosierkammer begrenzt, und sich das Volumen der Dosierkammer in der ersten Position des Verdrängungselements von dem Volumen der Dosierkammer in der zweiten Position unterscheidet, wobei ein Antrieb zum Bewegen des Verdrängungselements aus der ersten Position in die zweite Position und eine Rückführeinrichtung zum Bewegen des Verdrängungselements aus der zweiten Position in die erste Position vorgesehen ist. Um eine Vorrichtung zu gewährleisten, die eine kompakte Bauweise und eine zuverlässige Arbeitsweise des Dosierkopfes und des Verdrängungselements ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Rückführeinrichtung zwei Teile aufweist, wobei jedes Teil entweder ein Magnet oder ein Element aus einem ferromagnetischen Material ist, wobei das erste Teil am Dosierkopf angeordnet ist, das zweite Teil mit dem Verdrängungselement verbunden ist und die beiden Teile derart ausgebildet sind, dass aufgrund einer zwischen den zwei Teilen wirkenden Magnetkraft eine Kraft auf das Verdrängungselement in Richtung der ersten Position ausgeübt wird.

Description

Fluidbewegungseinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen eines Fluids, mit einem Dosierkopf, in dem eine Dosierkammer angeordnet ist, und einem zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin und her bewegbaren Verdrängungselement, wobei das Verdrängungselement die Dosierkammer begrenzt, und sich das Volumen der Dosierkammer in der ersten Position des Verdrängungselements von dem Volumen der Dosierkammer in der zweiten Position unterscheidet, wobei ein Antrieb zum Bewegen des Verdrängungselements aus der ersten Position in die zweite Position und eine Rückführeinrichtung zum Bewegen des Verdrängungselements aus der zweiten Position in die erste Position vorgesehen ist.

Solche Vorrichtungen sind bekannt und werden beispielsweise als Dosierpumpen eingesetzt. Sie dienen häufig dazu, Chemikalien zu dosieren. Im Speziellen zählen hierzu Einsatzorte wie zum Beispiel die Aufbereitung von Trinkwasser mit Desinfektionsmitteln, das Dosieren von Korrosionsinhibitoren und Bioziden in Kühlkreisläufen, das Dosieren von Flockungsmitteln in der Abwasser- aufbereitung, das Dosieren von Additiven in der Papierindustrie und das Dosieren von Zusatzstoffen in der Kunststoffherstellung.

Die Dosierkammer einer derartigen Pumpe weist einen Fluidauslass auf, durch den in der Dosierkammer befindliches Fluid herausgedrückt werden kann. Dies geschieht durch die vom Verdrän- gungselement hervorgerufene Volumenänderung in der Dosierkammer, die durch den Antrieb gesteuert wird. Das Herausdrücken des Fluids erfolgt bei einer Verkleinerung des Volumens in der Dosierkammer. In der Regel weist die Dosierkammer zusätzlich einen Fluideinlass auf, durch den Fluid in die Dosierkammer eingesaugt werden kann. Die Förderung eines Fluids kann dann durch die alternierende Volumenänderung der Dosierkammer erfolgen, wobei im Falle einer Vergröße- rung des Volumens, Fluid über den Fluideinlass in die Dosierkammer gesaugt wird, und im Falle einer Verkleinerung des Volumens, Fluid aus der Dosierkammer über den Fluidauslass herausgedrückt wird.

Um zu verhindern, dass Fluid versehentlich zurückströmen kann, werden entsprechend angeord- nete Rückschlagventile genutzt. Alternativ kann die beschriebene Fluidbewegungsvorrichtung auch als Pulsator eingesetzt werden. Pulsatoren können beispielsweise Extraktionskolonnen antreiben.

Der Pulsator weist - im Gegensatz zu der Dosierpumpe - keinen Fluideinlass auf (oder der Fluid- einlass ist verschlossen). Auch hier wird das Volumen der Dosierkammer zyklisch abwechselnd verkleinert und vergrößert, so dass sich der Druck, unter dem das Fluid steht, ebenfalls zyklisch verändert. Dabei findet - anders als bei einer Pumpe - kein Fluidtransport von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass statt. Stattdessen wird ein sich zyklisch ändernder Druck in einer an den Fluidauslass angeschlossenen Arbeitsleitung erzeugt.

Der Antrieb zum Bewegen des Verdrängungselements einer solchen Vorrichtung kann ein Hydraulikantrieb sein. Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel aus der DE 10 2014 010 108 B4 bekannt. Hierbei grenzt das als Membran ausgebildete Verdrängungselement die Dosierkammer von einer Hydraulikkammer ab. Wird in der Hydraulikkammer der Druck des Hydraulikfluids erhöht, so bewegt dies das Verdrängungselement aus einer ersten Position in eine zweite Position, und eine Rückholung des Verdrängungselements aus der zweiten Position in die erste Position wird zusätzlich durch einen hydraulisch erzeugten Unterdruck unterstützt. Darüber hinaus ist es auch üblich die Rückholung durch eine Federkraft zu bewerkstelligen. Bei der Verwendung einer Federkraft zur Rückholung des Verdrängungselements muss das Verdrängungselement eine Führung für die Feder aufweisen.

Während bei der durch hydraulisch erzeugten Unterdruck unterstützten Rückholung eines Verdrängungselements ein hoher Aufwand für die dauerhafte Unterdruckerzeugung betrieben werden muss und die Unterdruckerzeugung begrenzt ist, da es zu einem Ausgasen von Hydrauliköl kom- men kann, nimmt die Rückholung durch Federkraft einen großen Raum in Anspruch, um die für die Rückholung notwendigen Bauelemente unterbringen zu können. Eine Folge des hohen Raumerfordernisses sind höheren Kosten für das Verdrängungselement und deren Führung.

Dem gegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, die kompakt ausführbar ist und zuverlässig arbeitet.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der die Rückführeinrichtung zwei Teile aufweist, wobei jedes Teil entweder ein Magnet oder ein Element aus einem ferromagnetischen Material ist, wobei das erste Teil am Dosierkopf angeordnet ist, das zweite Teil mit dem Verdrängungselement verbunden ist und die beiden Teile derart ausgebildet sind, dass aufgrund einer zwischen den zwei Teilen wirkenden Magnetkraft eine Kraft auf das Verdrängungselement in Richtung der ersten Position ausgeübt wird. Die der Erfindung zu Grunde liegende Idee ist es, die Rückführeinrichtung magnetisch zu betreiben. Daher muss auch mindestens eines der beiden Teile als Dauermagnet oder als Elektromagnet ausgebildet sein.

Durch die Verwendung von Magneten oder Teilen aus ferromagnetischen Materialien in der Rückführeinrichtung, wird keine zusätzliche Führung des Verdrängungselements benötigt.

Hierbei können Elemente an oder vor den Teilen der Rückführeinrichtung angebracht sein, die eine dämpfende Wirkung beim Anschlagen dieser Teile aneinander besitzen und/oder als Abstandshalter zwischen den Teilen der Rückführeinrichtung genutzt werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zwei Teile der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass zwischen ihnen eine abstoßende Magnetkraft wirkt.

Um die abstoßende Magnetkraft zu erzeugen, müssen die zwei Teile derart magnetisiert oder mag- netisierbar sein, dass gleiche Magnetpole zueinander zugewandt sind. Jedes Teil kann somit entweder einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten aufweisen. Das erste Teil der Rückführeinrichtung kann fest mit dem Dosierkopf an einer Stelle verbunden sein, so dass das zweite Teil der Rückführeinrichtung, welches mit dem Verdrängungselement verbunden ist, vom ersten Teil abgestoßen wird und somit eine Bewegung des Verdrängungselementes in Richtung der ersten Position bewirkt. Die magnetische Rückstellkraft ist somit umso größer, je näher sich das Verdrängungselement an der zweiten Position befindet.

Als Material für die Permanentmagnete könnte zum Beispiel eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor genutzt werden. Solche Permanentmagnete können die Form von Scheiben und eine mi- nimale Abstoßkraft von ca. 150 N bei einem Hubweg von 1 mm aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zwei Teile der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass zwischen ihnen eine anziehende Magnetkraft wirkt.

Für die Ausbildung einer anziehenden Magnetkraft müssen die zwei Teile, derart angeordnet sein, dass verschiedene Magnetpole einander zugewandt sind. Dies kann beispielsweise durch zwei entsprechend angeordnete Permanent- oder Elektromagneten verwirklicht werden. Alternativ kann aber auch eines der beiden Teile der Rückführeinrichtung aus einem ferromagnetischen Element bestehen, so dass es durch das andere Teil magnetisiert und angezogen wird. In diesem Fall ist die magnetische Rückstellkraft umso größer, je näher das Verdrängungselement sich an der ersten Position befindet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einer Wand der Dosierkammer eine Ausnehmung angeordnet, in welcher das am Dosierkopf angeordnete Teil der Rückführeinrichtung positioniert ist, wobei vorzugsweise auch das am Verdrängungselement angeordnete Teil der Rückführeinrichtung zumindest zum Teil in der Ausnehmung positioniert ist.

Beispielsweise kann die Dosierkammer eine Ausnehmung aufweisen, deren Abmessung der Größe des ersten Teils entspricht, so dass das erste Teil bündig in der Ausnehmung aufgenommen wird. Alternativ kann die Ausnehmung auch derart ausgebildet sein, dass auch das am Verdrängungselement angeordnete zweite Teil der Rückführeinrichtung zumindest zum Teil in der Ausneh- mung positioniert ist.

Die Ausnehmung kann dann zusätzlich als Führung für das zweite Teil der Rückführeinrichtung dienen. Wenn die beiden Teile der Rückführeinrichtung derart ausgebildet sind, dass eine abstoßende Kraft zwischen ihnen wirkt, muss das erste Teil nicht am Dosierkopf befestigt sein, da es aufgrund der abstoßenden Kraft von dem zweiten Teil in die Ausnehmung hereingedrückt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Rückführein- richtung ein drittes Teil auf, welches ein Magnet oder ein Element aus einem ferromagnetischen Material ist, wobei das dritte Teil mit dem Dosierkopf verbunden ist und die drei Teile der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass zwischen dem dritten Teil und dem zweiten Teil der Rückführeinrichtung eine anziehende Magnetkraft wirkt. In diesem Fall sind das erste und das dritte Teil der Rückführeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Verdrängungselementes angeordnet, so dass das erste Teil eine abstoßende Kraft auf das zweite Teil und damit auf das Verdrängungselement und das dritte Teil eine anziehende Kraft auf das zweite Teil und damit auf das Verdrängungselement ausübt. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass die starke Abhängigkeit der Größe der magnetischen Kraft vom Abstand zwischen den sich anziehenden oder abstoßenden Polen deutlich verringert wird, da bei einer Bewegung des Verdrängungselementes zwar eine der beiden wirkenden Kräfte, d.h. entweder die anziehende Kraft zwischen dem dritten und dem zweiten Teil oder die abstoßende Kraft zwischen dem ersten und dem zweiten Teil, stark reduziert wird, zugleich aber die andere der beiden Kräfte stärker wird.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Antrieb ein Hydraulikantrieb.

Der hydraulische Antrieb kann beispielsweise einen Verdrängerkolben aufweisen, der eine alternierende Bewegung durchführt und dabei Hydraulikfluid periodisch mit Druck beaufschlägt. Das Hydraulikfluid überträgt dabei eine periodisch wirkende Kraft auf das Verdrängungselement, wodurch auch das Verdrängungselement eine periodische Bewegung in Richtung der wirkenden Kraft ausführt. Hierdurch vergrößert und verkleinert sich das Volumen der Dosierkammer. Durch die erfindungsgemäße Rückführeinrichtung wird bei einer Druckerniedrigung im hydraulischen System eine schnelle Rückbewegung des Verdrängungselements in die erste Position bewirkt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verdrängungselement eine Membran.

Beispielsweise kann eine Kurzhubmembran als Verdrängungselement verwendet werden. Kurzhubmembrane zeichnen sich dadurch aus, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Position viel kleiner, häufig um mindestens 95% kleiner als der Walkdurchmesser ist. Dabei ist der Walkdurchmesser der größte Durchmesser des beweglichen Teils der Membran. Kurzhubmemb- rane werden z.B. in Odorierpumpen verwendet. Häufig sind sie aus Metall hergestellt. Für Odorierpumpen ergibt sich typischerweise ein dimensionsloses Verhältnis von Walkdurchmesser zu theoretischer Membranauslenkung von 69.

Alternativ kann auch eine Langhubmembran verwendet werden. Typische Materialien für die Ver- wendung als Langhubmembran sind geeignete Kunststoffe wie z.B. PTFE oder Gummi. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Magnet ein Permanentmagnet.

Als Permanentmagnet sind je nach Einsatzgebiet verschiedene Geometrien wie z.B. Scheiben- magnete, Ringmagnete, Konusmagnete, Stabmagnete, Quadermagnete, Würfelmagnete oder Kugelmagnete denkbar.

Gerade in den Fällen, in denen das Verdrängungselement eine relativ große Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position ausführen muss, bietet sich aufgrund der damit verbundenen großen Variation der Magnetkraftgröße während der Bewegung des Verdrängungselementes der Einsatz der Ausführungsform mit einer dreiteiligen Rückführeinrichtung an. Beispielsweise könnten drei baugleiche Scheibenmagnete zum Einsatz gebracht werden, wobei ein erster Magnet (als erstes Teil) an einer Fläche der Dosierkammer befestigt, ein zweiter Magnet (als zweites Teil) mit einer Membrane als Verdrängungselement fest verbunden und ein dritter Magnet (als drittes Teil) in einem Hydraulikblock eingebracht ist.

In diesem Falle könnte der zweite Magnet auch in die Membran integriert sein, was insbesondere dann, wenn die Membran aus mehreren Lagen besteht einfach verwirklicht werden kann, in dem der Magnet zwischen den einzelnen Lagen angeordnet wird.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Volumen der Dosierkammer in der zweiten Position kleiner als in der ersten Position.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Dosierkopf einen Kopfdeckel, in welchem die Dosierkammer angeordnet ist, einen Fluidauslass, über den Fluid aus der Dosierkammer den Dosierkopf verlassen kann und einen Antriebsblock auf, wobei vorzugsweise das erste Teil in dem Kopfdeckel angeordnet ist.

Häufig sind sowohl an Fluideinlass als auch an Fluidauslass Rückschlagventile vorgesehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Fi- guren deutlich.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Kurzhubmembran, bei der die Magnetkraft der Rückführeinrichtung abstoßend wirkt.

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Kurzhubmembran, bei der die Magnetkraft der Rückführeinrichtung anziehend wirkt. Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Langhubmembran bei der die Rückführeinrichtung dreiteilig ausgestaltet ist.

Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Dosierkopfes 2 mit einer Kurzhubmembran 4. Der Dosierkopf 2 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Kopfdeckel 15 und einem Antriebsblock 17. In dem Antriebsblock 17 ist ein Hydraulikkanal 13 angeordnet, der mit einem Hydraulikantrieb (nicht dargestellt) verbunden ist. In dem Dosierkopf 2 ist außerdem eine Dosierkammer 3 angeordnet, in der sich das als Membran 4 ausgebildete Verdrängungselement befindet. Die Membran 4 ist zwischen dem Kopfdeckel 15 und dem Antriebsblock 17 eingeklemmt. Der zwischen Kopfdeckel 15 und Antriebsblock 17 angeordnete Hohlraum wird durch die Membran 4 in eine Dosierkammer 3 und eine Hydraulikkammer 5 unterteilt. Mittels des Hydraulikantriebs kann die Hydraulikkammer 5 alternierend mit Druck beaufschlagt werden.

Die Dosierkammer 3 ist über ein druckseitiges Rückschlagventil 21 mit einem Fluidauslass 19 und über ein saugseitiges Rückschlagventil 22 mit einem Fluideinlass 20 verbunden.

Wird durch den Hydraulikantrieb die Hydraulikkammer 5 alternierend mit Druck beaufschlagt, führt dies zu einer Hin- und Herbewegung der Membran 4 mit der Folge, dass das Volumen der Dosierkammer 3 sich abwechselnd vergrößert und verkleinert. Wird der Druck in der Hydraulikkammer 5 erhöht, so bewegt sich die Membran 4 in der Figur 1 nach links und das Volumen in der Dosierkammer 3 verringert sich mit der Folge, dass der Druck in der Dosierkammer 3 ansteigt. Sobald der Druck in der Dosierkammer 3 größer ist als ein Fluiddruck in einer an den Fluidauslass 19 angeschlossenen Druckleitung, öffnet das druckseitige Rückschlagventil 21 und Förderfluid wird aus der Dosierkammer 3 über den Fluidauslass 19 herausgedrückt.

Wenn der Druck in der Hydraulikkammer 5 reduziert wird, wird der Druck in der Dosierkammer 3 abfallen und sich die Membran 4 in der Figur 1 nach rechts bewegen. Das druckseitige Rückschlag- ventil 21 schließt sich dann. Sobald der Druck in der Dosierkammer 3 geringer als der Druck in einer an den Fluideinlass 20 angeschlossenen Saugleitung ist, öffnet sich das saugseitige Rückschlagventil 22 und Dosierfluid wird über den Fluideinlass 20 in die Dosierkammer 3 gesaugt. Dieser Vorgang wird dann ständig wiederholt. Die Ausführungsform weist eine Rückführeinrichtung auf, welche ein erstes Teil 9 und ein zweites Teil 10 aufweist. In der gezeigten Ausführungsform sind sowohl erstes Teil 9 als auch zweites Teil 10 als Dauermagnete ausgebildet, die derart angeordnet sind, dass sich gleiche Pole gegenüberstehen, so dass das zweite Teil 10 von dem ersten Teil 9 abgestoßen wird. Der Kopfdeckel 15 weist eine Ausnehmung 1 1 auf, in welcher das erste Teil 9 angeordnet ist. Das zweite Teil 10 ist mit der Membran 4 verbunden und ist ebenfalls abschnittsweise in der Ausnehmung 1 1 angeordnet. Die Ausnehmung 1 1 dient hier zusätzlich als Führung für das zweite Teil 10.

Zwar wird der durch den Hydraulikantrieb bereitzustellende Druck durch diese Ausführungsform etwas erhöht, da nun zusätzlich eine Kraft auf die Membran 4 aufgebracht werden muss, die der abstoßenden Magnetkraft zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 entgegenwirkt, bei der Rückkehrbewegung der Membran 4, d. h. wenn sich die Membran 4 nach rechts bewegen soll, wird diese Bewegung jedoch durch die Magnetkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 9, 10 beschleunigt.

In Figur 2 ist eine schematische Schnittzeichnung einer zweiten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung gezeigt. Soweit möglich, wurden die gleichen Bezugszahlen wie in Figur 1 benutzt.

Figur 2 zeigt analog zu Figur 1 einen Dosierkopf 2, der zweiteilig ausgestaltet ist und aus einem Kopfdeckel 15 und einem Antriebsblock 17 besteht. Der Antriebsblock 17 weist einen angrenzen- den Hydraulikkanal 13 auf, der mit einem Hydraulikantrieb (nicht dargestellt) verbunden ist. Zusätzlich ist in dem Dosierkopf 2 eine Dosierkammer 3 angeordnet, wobei sich in dieser die Membran 4 befindet, die zwischen dem Kopfdeckel 15 und dem Antriebsblock 17 eingeklemmt ist. Angrenzend an diese Membran 4 befindet sich gegenüber dem Hohlraum, der als Dosierkammer 3 ausgefertigt ist ein zweiter Hohlraum, der der Hydraulikkammer 5 entspricht. Neben diesen Elementen weist der Kopfdeckels 2 zusätzlich ein an die Dosierkammer 3 angrenzendes und in Fluidverbindung stehendes druckseitiges Rückschlagventil 21 , das mit einem Fluidauslass 19 verbunden ist und ein saugseitiges Rückschlagventil 22, das mit einem Fluideinlass 20 verbunden ist auf.

Im Unterschied zu der Ausführungsform in Figur 1 ist hier das erste Teil 9 nicht im Kopfdeckel 15, sondern in einer Ausnehmung 1 1 im Antriebsblock 17 angeordnet. Zudem sind die beiden als Mag- nete ausgebildeten Teile diesmal mit unterschiedlichen zugewandten Polen angeordnet, so dass sich die beiden Teile 9, 10 anziehen. Dabei ist der Magnet des zweiten Teils 10 in die Membran 4 integriert.

Die Funktionsweise entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise der in Figur 1 gezeigten Aus- führungsform. Allerdings muss hier durch den Hydraulikantrieb zusätzlich die anziehende Kraft zwischen erstem und zweitem Teil 9, 10 überwunden werden. Wird der Druck in der Hydraulikkammer 5 reduziert, wird die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Teil für eine zuverlässige uns schnelle Rückbewegung der Membran 4 in die erste (rechte) Position sorgen. Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiteilig ausgestalteten Dosierkopfes 2, der aus einem Kopfdeckel 15 und einem Antriebsblock 17 besteht. In dem Dosierkopf 2 ist eine Dosierkammer 3 angeordnet, die über ein druckseitiges Rückschlagventil 21 mit einem Fluidauslass 19 und über ein saugseitiges Rückschlagventil 22 mit einem Fluideinlass 20 verbunden ist. An die Dosierkammer angrenzend, jedoch durch eine Membran unterbrochen, die zwischen An- triebsblock 17 und Kopfdeckel 15 eingeklemmt ist, befindet sich eine Hydraulikkammer 5, wobei die Hydraulikkammer über einen Hydraulikkanal 13 mit einem Hydraulikantrieb (nicht dargestellt) verbunden ist. In diesem Fall handelt es sich bei der verwendeten Membran um eine Langhubmembran 6 mit der größere Mengen eines Fluids als im Falle einer Kurzhubmembran gefördert werden können, da der Hub, d.h. der Abstand zwischen der ersten (rechten) Position und der zweiten (linken) Position der Membran größer ist. Da die erfindungsgemäß verwendete Magnetkraft stark von dem Abstand der Teile der Rückführeinrichtung abhängt, sind die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen nur eingeschränkt verwendbar, da bei zu großem Abstand die erfindungsgemäß gewünschte zusätzliche Magnetkraft nur sehr schwach ist.

Daher ist in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform eine Rückführeinrichtung mit drei Teilen vorgesehen, wobei die drei Teile so angeordnet sind, dass sich das erste Teil 9 der Rückführeinrichtung in einer Ausnehmung 1 1 im Kopfteil 15 abstützt, das zweite Teil 10 der Rückführeinrichtung mit einer Membran 6 verbunden ist und das dritte Teil 12 mit dem Antriebsblock 17 verbunden ist. In diesem Beispiel bestehen die drei Teile der Rückführeinrichtung aus drei Permanentmagneten, vorzugsweise aus drei baugleichen Scheibenmagneten.

Die Magnete sind so ausgestaltet und angeordnet, dass zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 der Rückführeinrichtung eine abstoßende Magnetkraft und zwischen dem zweiten Teil 10 und dem dritten Teil 12 eine anziehende Magnetkraft herrscht. Im Grunde genommen ist die dritte Ausführungsform eine Kombination aus der ersten und der zweiten Ausführungsform.

Wird durch den Hydraulikantrieb der Druck in der Hydraulikkammer 5 erhöht, so bewegt sich die Membran 6 nach links entgegen der anziehenden Magnetkraft zwischen zweitem Teil 10 und drit- tem Teil 12 und entgegen der abstoßenden Magnetkraft zwischen ersten Teil 9 und zweitem Teil 10.

Übt der Hydraulikantrieb keine Kraft mehr aus, dann bewirkt die Superposition aus der abstoßenden Magnetkraft und der anziehenden Magnetkraft der Magnete eine Rückstellung der Membran aus der zweiten Position in die erste Position.

Mit Hilfe der Superposition der Magnetkräfte wird durch die Verwendung eines dritten Teils der Rückführeinrichtung eine größere magnetische Kraft erzielt, was zur Folge hat, dass mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung größere Hublängen möglich sind, wie diese bei Pumpen, in denen Langhubmembrane 6 zum Einsatz kommen benötigt werden. Bezugszeichenliste

2 Dosierkopf

3 Dosierkammer

4 Kurzhubmembran

5 Hydraulikkammer

6 Langhubmembran

9 erstes Teil der Rückführeinrichtung

10 zweites Teil der Rückführeinrichtung

1 1 Ausnehmung

12 drittes Teil der Rückführeinrichtung

13 Hydraulikkanal

15 Kopfdeckel

17 Antriebsblock

19 Fluidauslass

20 Fluideinlass

21 druckseitiges Rückschlagventil

22 saugseitiges Rückschlagventil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Vorrichtung zum Bewegen eines Fluids, mit einem Dosierkopf (2), in dem eine Dosierkammer (3) angeordnet ist, und einem zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin und her bewegbaren Verdrängungselement, wobei das Verdrängungselement die Dosierkammer (3) begrenzt, und sich das Volumen der Dosierkammer (3) in der ersten Position des Verdrängungselements von dem Volumen der Dosierkammer (3) in der zweiten Position unterscheidet, wobei ein Antrieb zum Bewegen des Verdrängungselements aus der ersten Position in die zweite Position und eine Rückführeinrichtung zum Bewegen des Verdrängungselements aus der zweiten Position in die erste Position vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung zwei Teile (9,10) aufweist, wobei jedes Teil entweder ein Magnet oder ein Element aus einem ferromagnetischen Material ist, wobei das erste Teil (9) am Dosierkopf (2) angeordnet ist, das zweite Teil (10) mit dem Verdrängungselement verbunden ist und die beiden Teile (9,10) derart ausgebildet sind, dass aufgrund einer zwischen den zwei Teilen (9,10) wirkenden Magnetkraft eine Kraft auf das Verdrängungselement in Richtung der ersten Position ausgeübt wird.

Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teile (9,10) der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass zwischen ihnen eine abstoßende Magnetkraft wirkt.

Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teile (9,10) der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass zwischen ihnen eine anziehende Magnetkraft wirkt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wand der Dosierkammer (3) eine Ausnehmung (1 1 ) angeordnet ist, in welcher das am Dosierkopf (2) angeordnete Teil der Rückführeinrichtung (9) positioniert ist, wobei vorzugsweise auch das am Verdrängungselement angeordnete Teil der Rückführeinrichtung (10) zumindest zum Teil in der Ausnehmung (1 1 ) positioniert ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung ein drittes Teil (12) aufweist, welches ein Magnet oder ein Element aus einem ferromagnetischen Material ist, wobei das dritte Teil (12) mit dem Dosierkopf (2) verbunden ist und die drei Teile (9,10,12) der Rückführeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass zwischen dem dritten Teil (12) und dem zweiten Teil (10) der Rückführeinrichtung eine anziehende Magnetkraft wirkt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Hydraulikantrieb ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement eine Membran ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Permanentmagnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Dosierkammer (3) in der zweiten Position kleiner als in der ersten Position ist.

Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkopf (2) einen Kopfdeckel (15), in welchem die Dosierkammer (3) angeordnet ist, einen Fluidauslass (19), über den Fluid aus der Dosierkammer (3) den Dosierkopf (2) verlassen kann und einen Antriebsblock (17) aufweist, wobei vorzugsweise das erste Teil (9) der Rückführeinrichtung in dem Kopfdeckel (15) angeordnet ist.