DE2262768A1

DE2262768A1 - Vorrichtung zum messen und mischen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2262768A1
Application number: DE2262768A
Authority: DE
Inventors: Bjoern-Olov Johansson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS5148820B2; US3951311A; JPS4912447A; FR2168542B1; SE373678B; FR2168542A1; GB1411473A; IT978155B

Description

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Alfa-laval AB, iDumba / Schweden

"Vorrichtung zum Hessen und liisclien von Flüssigkeiten."

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum
Zumessen und Mischen verschiedener Arten von Flüssigkeiten mit einer Z-umeßeinheit mit Sinlaßleitungen zum Zuführen ' der entsprechenden Flüssigkeiten unter Druck und mit Auslaß leitungen, die mit einer gemeinsamen Auslaßleitung für das fertige Flüssigkeitsgemisch verbunden sind.

Bine Vorrichtung dieser Art gibt einen unterschiedlichen Strom in diese gemeinsame Auslaßleitung für das fertige
FlÜGsigkeitsgemisch ab, in Abhängigkeit von der iEatsache, daß die unterschiedlichen Gemischkomponenten intermittierend mittels Kolben zugemessen werden, welche innerhalb Zylindern bewegbar sind. Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 325,72o (entsprechend e französische Patentschrift 1 595 934) gezeigt.

Der variierende Strom des Gemisches in der Auslaßleitung
au!3 airier Vorrichtung dieser Art ist oft ein Problem. Um die Yo A'x'ic ltunj ο line Schwierigkeiten mit ihrer Auslaßleituxj.,; au υ in ο Anlage anschliwssoii au können, in weichet· ein

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kontinuierliches Verfahren der einen oder der anderen Art durchzuführen ist, ist es gewünscht, daß ein im wesentlichen gleichförmiger Flüssigkeitsstrom in dieser Auslaßleitung aufrechterhalten wird.

Es sind Anordnungen zum Ausgleichen eines IFlüssigkeitsstromes in einer Verfahrensleitung bekannt (siehe beispielsweise US-PS 2 828 769) · Eine Anordnung dieser Art mit Druckdose!! ist jedoch nicht für automatisch durchgeführte Reinigungsarbeiten geeignet. Es sind auch Anordnungen bekannt, welche anstelle von Iiruckdosen einen Kolben aufweisen, v/elcher innerhalb eines Zylinders als Druckübertragungsglied bewegbar ist, jedoch sind diese Anordnungen in diesem Zusammenhang auch nicht geeignet, da der Zwischenraum zwischen dem Kolben und der ZyÜnderwana niemals vollständig abgedichtet werden kann. Geringe Mengen der verwendeten Druckflüssigkeit werden somit in Berührung mit der zu behandelnden Flüssigkeit kommen, was jedoch nicht annehmbar ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Strömungsausglei clianordnung für Zumeß- und Mischvorrichtung en der eingangs beschriebenen Art, welche hohen aseptischen Anforderungen entspricht und auch für automatisch durchgeführte Reinigungsarbeiten geeignet ist.

Dies wird erfindungsgeuiäss mit einer Anordnung erreicht, bex v/elcher die Einlaßleitung der Zuiiieß- und laischvorrichtung für eine der Komponenten, die dem D'lüssigkeitügemisch einzuverlci-

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beii is*fc, und die Auslaßleitung der Vorrichtung für das fertige Flüssigkeitsgemisch je mit einer Kammer in Verbindung stellen, wobei ein dem Druck in den beiden Kammern ausgesetztes Glied darin so bewegbar ist, daß es sich in die Auslaßkammer bewegt und daraus Flüssigkeitsgemiseh auswirft, wenn der Druck in der Auslaßleitung verringert wird, wobei es dahin von dem Druck in der Einlaßleitung für die G-emischkomponente getrieben wird.

Wenn die Strömung des Flüssigkeitsgemisches aus der Zumeß- und Mischvorrichtung um einen bestimmten Wert zu einem geringeren Wert abnimmt und möglicherweise vollständig aufhört, wird der Druck in der Auslaßkammer verringert. Dann ergibt sich solch ein Unterschied zwischen den Druckkräften, welche auf das Druckübertragungsglied in den beiden Kammern wirken, daß dieses G-lied sich in die Auslaßkammer bewegt, wobei Flüssigkeitsgemisch aus der Kammer und weiter durch die Auslaßleitung gedruckt wirdο Auf diese Weise kann die Strömung durch die Auslaßleitung im wesentlichen unverändert gehalten werden, selbst wenn der Flüssigkeitsstrom aus der Zumeß- und Mischvorrichtung gelegentlich abnimmt oder vollständig aufhört. Sobald die Zumeß- und Mischvorrichtung wieder einen grösseren Flüssigkeitsstrom zu der Auslaßleitung abgibt, steigt der Druck in der Auslaßkammer an und das Druckübertragungsglied, beeinflusst von diesem höheren Druck, bewegt sich in seine Ursprungsstellung zurück. Folglich wird gemäss Erfindung der Druck in einer der Einlaß leitung en der Zumeß- und Mischvorrichtung zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen gleichförmigen Strömung des fer--

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tigen FlUssigkeitsgemisches in der Auslaßleitung der Vorrichtung verwendet.

Der wirksame Druckbereich des Druckübertragungsgliedes braucht nicht notwendigerweise die gleiche Grosse in beiden Kammern haben. Die Bewegungen des Gliedes hängen nämlich nicht nur von der Grosse dieser Bereiche, sondern auch von den Drucken in den Kammern ab.

Gemäss Erfindung ist es somit möglich, eine Strömungsausgleichanordnung in Verbindung mit einer Zumeß- und Mischvorrichtung zu erhalten, die aus dem Gesichtspunkt der Reinigung zufriedenstellend ist. Wenn eine Vorrichtung dieser Art mit Reinigungsflüssigkeit durchspült wird, wird auch die Strömungsausgleiclieinrichtung automatisch gereinigt, und dann nicht nur der Teil, welcher normalerweise von fertigem Flüssigkeitsgemisch durchströmt wird, sondern auch der Teil, welcher von der Druckflüssigkeit durchströmt wird, d.h· in diesem Fall von der Gemischkomponente. Weiterhin ist es gemäss Erfindung möglich, einen in einem Zylinder bewegbaren Kolben als Druckübertragungsglied anstatt von Druckdosen zu verwenden, wie sie in der US-FS 2 828 769 beschrieben sind, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Anforderung einer vollständigen Dichtung zwischen der Verfahrensflüssigkeit und dem Druckmedium nun entfällt. Es spielt keine Rolle, wenn das fertige Flüssigkeitsgemisch mit Fraktionen dieser Gemischkomponente in Verbindung kommt.

Bei einer bevorzugten Aueführungsform gemäss Erfindung sind die beiden Kammern so angeordnet, daß sie entsprechend von

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dem Flüssigkeitsgemisch und der G-emischkomponente durchströmt werden, so daß eine bessere Erneuerung der Flüssigkeit in den Kammern erzielt ist. Möglicherweise kann sich die Einlaßleitung einer jeder der Kammern tangential darin öffnen, so daß in den Kammern eine zirkulierende Flüssigkeitsbewegung erhalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist eine Anlage mit einer Vorrichtung zum Zumessen und Mischen verschiedener Flüssigkeiten und eine Einrichtung gemäss Erfindung gezeigt, die mit dieser Vorrichtung verbunden ist.

In der Zeichnung sind drei Behälter 1p, 2o und 3o gezeigt, welche verschiedene Arten von Flüssigkeiten enthalten, die in vorbestimmten Mengen vermischt werden sollen. Das¹ fertige Gemisch soll durch eine Strömungsausgleicheinrichtung 4.0 strömen, bevor es die in der Zeichnung gezeigte Anlage verlässt.

Aus den Behältern 1o, 2o und 3ο werden die verschiedenen Flüssigkeiten mittels Zentrifugalpumpen 11, 21 und 31 durch Leitungen 12, 22 und 32 entsprechend zu Umstellventilen 13, 23 und 33 gepumpt. Die Flüssigkeit in der Leitung 12 fliesst auf ihrem Weg zu dein Ums teil ventil 13 durch die Strömungsausgleicheinrichtung 40β Der G-rund hierfür wird später beschrieben. Jede Flüssigkeit wird von dem entsprechenden Umstellventil weiterhin durch eine der beiden leitungen 12a, 12bj 22a, 22b bzw. 32a, 32b zu einem Meßzylinder Η» 24 bzw. 34 geleitet. In jedem der Meßzylinder ist ein axial hin- und herbewegbarer Kolben 15, 25 bzw. 35 angeordnet, welcher innerhalb des Zylinders

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zwei getrennte Kammern 16, 17; 26, 27 bzw« 36, 37 begrenzt. Die eine Kammer 16, 26 oder 36 steht mit der leitung 12a, 22a bzw. 32a in Verbindung, während die andere Kammer 17t 27 oder 37 mit der Leitung 12b, 22b oder 32b in Verbindung steht.

Alle Kolben 15, 25 und 35 sind mittels Kolbenstangen 18, 28 und 38 mit einer gemeinsamen Stange 41 gekoppelt, welche an einem festen Punkt 42 angelenkt ist und darum bewegbar ist. In der Zeichnung ist die Stange 41 in einer ihrer Endlagen gezeigt, wobei die andere Endlage mittels einer gestrichelten linie 43 gezeigt ist. Die Kolbenstangen 28 und 38, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, können mit der gemeinsamen Stange 41 mittels "bewegbarer Hebel 28a bzw. 38a an verschiedenen Punkten gekoppelt sein, die in unterschiedlichen Abständen von dem festen Punkt 42 angeordnet sind. Durch die oben beschriebene Anordnung sind die Kolben 15t 25 und 35 zwangsläufig untereinander verbunden, so daß jede Bewegung eines"Kolbens, beispielsweise des Kolbens 15_f eine bestimmte Bewegung eines Jeden der anderen Kolben 25 und 35 ergibt.

Die Umstellventile 13t 23 und 33 sind so angeordnet, daß sie die beiden Kammern in dem entsprechenden Meßzylinder wechselweise mit den Ein- und Auslässen der Meßeinheit für die verschiedenen Flüssigkeiten verbinden. Die Einlasse für die Flüssigkeit sind in der Zeichnung duroh die Leitungen 12, 22 und 32 dargestellt, die von den Behältern 1o, 2o und 3o kommen, während die Auslässe von den Leitungen 19» 29 und 39 dargestellt sind, die sich in eine gemeinsame Auslassleitung 44 öffnen. Da alle drei Umsteil-

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ventile 13, 23 und 33 auf gleiche Weise konstruiert sind, wird' lediglich daß Umstellventil 13 im* einzelnen beschrieben. Lediglich dieses Umstellventil 13 ist in der Zeichnung mit Bezugsziffem versehene

Das TJmstellventil 13 hat ein Ventilgehäuse, das aus einer zylindrischen Hülse, die an ihren Enden mit Bndwänden 51 versehen ist, und einem axial hin- und herbwegbaren Ventilkörper besteht, der aus zwei Kolben 52 und 53 besteht, die mit Hilfe einer Kolbenstange 54 miteinander verbunden sind. Das Ventilgehäuse hat fünf axiale, voneinander getrennte Öffnungen 55» 56, 57, 58 und 59, von denen die Mittelöffnung 57 mit der Einlaß- ■ leitung 12 in Verbindung, die beiden äusaeren Öffnungen 55 und 59 rait der Auslaßleitung 19 in Verbindung stehen und die "beiden verbleibenden Öffnungen 56 und 58 mit den Leitungen 12a bzw. 12b in Verbindung stehen, welche zu dem Meßzylinder H führen. Die Kolben 52 und 53 des Ventilkörpers sind zueinander und zu den fünf öffnungen in dem Ventilgehäuse so angeordnet, daß in einer Endstellung des Ventilkörpers (in der Zeichnung gezeigt) sie die Einlaßleitung 12 mit der Leitung 12a und die Leitung 12b mit der Auslaßleitung 19 verbinden, und in der anderen Endlage des Ventilkörpers dann die Einlaßleitung 12 mit der Leitung 12b und die Leitung 12a mit der Auslaßleitung 19 verbinden. Das Umstellventil ist so konstruiert, daß die beiden Kammern 16 und 17 des Meßzylinders 14 wechselweise mit der Einlaßleitung 12 und der Auslaßleitung 19 verbunden werden können»

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Kolbenstange 54 für alle drei Umstellventile 13j 23 und 33 gemeinsam, so daß -

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diese Ventile somit gleichzeitig umgestellt werden. Für den Umstellvorgang ist die Kolbenstange 54 an einem etwas grösseren Kolben 60 befestigt, welcher in einem separaten Zylinder 61 vorgesehen und darin axial bewegbar ist, wobei dieser Kolben zwei Druckkammern 62 und 63 begrenzt. Eine besondere Ventileinrichtung 64 ist so angeordnet, daß sie von der oben beschriebenen Stange 41 betätigbar ist, welche allen Meßkolben 15» 25 und 35 gemeinsam ist, um wechselweise die Kammer 62 und 63 mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeitquelle (nicht gezeigt) zu verbinden. Leitungen für die Druckflüssigkeit sind in der Zeichnung mittels gestrichelter Linien 65 und 66 dargestellt.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgendermassen.i

Die Zeritrifugalpumpen 11, 21 und 31 pumpen Flüssigkeiten aus den Behältern 1o, 2o und 3o durch die Leitungen 12, 22 und 32 zu den XJmstellventilen 13, 23 und 33. Diese Ventile sind in der Zeichnung in einer Stellung, so daß die Flüssigkeiten zu den Kammern 16, 26 und 36 der Meßzylinder über die Leitungen 12a, 22a und 32a geleitet werden. Der Druck der Flüssigkeiten treibt die Kolben 15» 25 und 35 nach rechts von den in der Zeichnung gezeigten Endstellungen in die anderen Endstellungen, wodurch in den Kammern 17, 27 und 37 enthaltene Flüssigkeiten durch die Leitungen 12b, 22b und 32b herausgedrückt werden und die Vorrichtung durch die Ventile 13» 23 und 33 und die Auslaßleitungen 19» 29 und 39 verlassen. Da die Kolben 15» 25 und 35 der Meßzylinder in der oben beschriebenen Weise miteinander

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verbunden sind, verursacht die gekoppelte Bewegung dieser Kolben,, daß genau gemessene Proportionen der verschiedenen Flüssigkeiten die Anlage verlassen.

Wenn die Stange 41 ihre Endstellung erreicht hat, die in der Zeichnung durch die gestrichelte Linie 43 dargestellt ist, wird die Ventileinriehtung 64 so betätigt, daß die Kammer 62 in Verbindung mit der Druckflüssigkeitsquelle (nicht gezeigt) gebracht wird, wobei die Kammer 63 dann von Flüssigkeit entleert wird. Die Kolbenstange 54, die allen Umstellventilen gemeinsam ist, wird dann in der Zeichnung nach rechts in ihre andere Endstellung bewegt· Alle Ventilkolben 52 und 53 werden dadurch ebenfalls nach rechts bewegt und zwischen den Ventilgehäuseöffnungen 56 und 57 und 58 und 59 entsprechend angeordnet. Das bedeutet, daß die Einlaßleitungen 12, 22 und 32 nun in Verbindung mit den Kammern 17» 27 und 37 über die Ventilgehäuseöffnungen 57 und 58 gebracht sind, während die Kammern 16, 26 und in Verbindung mit den Auslaßleitungen 19» 29 und 39 über die Ventilgehäuseöffnungen 56 und 55 gebracht sind. Die Kolben 15 j 25 und 35 der Meßzylinder werden so nach links in der Zeichnung zurück in die gezeigte Endstellung gedruckt, so daß die vorher in die Kammern 16, 26 und 36 gepumpte Flüssigkeit nun diese Kammern verlässt und zu der Strömungsausgleichseinrichtung 4o über die Leitungen 12a, 22a und 32a,die Umstellventile 13, 23 und 33, die Auslaßleitungen 19, 29 und-39 und die gemeinsame Auslaßleitung 44 geleitet wird.

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Wenn die Stange 41 die in der Zeichnung gezeigte ^ndstellung erreicht hat, wird die "Ventileinrichtung 64 wiederum betätigt, wonach der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird.

In der Auslaßleitung 44 für das Flüssigkeitsgemisch vard auf Grund der Konstruktion der Meßvorrichtung eine variierende Strömung vorhanden sein· Das Mischen der unterschiedlichen Flüssigkeiten wird dadurch erhalten, daß gemessene Mengen der flüssigkeiten zusammen in die Auslaßleitung 44 geleitet werden. Zum Ausgleich dieser Strömung aus der Meß- und Mischvorrichtung strömt das Fliissigkoitsgemisch durch die Einrichtung 4o. Diese besteht im allgemeinen aus einem Zylinder 45» dessen Inneres mittels eines Kolbens 46 in zwei Kammern 47 und 48 getrennt ist. Die Auslaßleitung 44 ist so mit dem Zylinder

das

45 verbunden, daß/die oben beschriebene Meß- und Mischvorrichtung verlassende Flüssigkeitsgemisch durch die Kammer 48 strömt. Entsprechend ist die Einlaßleitung 12 der Meß- und Mischvorrichtung für eine der zu mischenden Flüssigkeiten so mit dem Zylinder 45 verbunden, daß die Flüssigkeit in der Leitung 12 durch die andere Kammer 47 strömt. Die Pumpe 11 ist angeordnet, um konstant einen bestimmten Druck in der Einlaßleitung 12 aufrecht zu erhalten. Dieser Druck ist so gesteuert, daß er geringer als der Druck in der Auslaßkammer 44 ist, wenn die Meß- und Mischvorrichtung eine maximale Strömung abgibt. In diesem Moment wird der Kolben 46 einem höheren Druck auf seiner einen Seite, die der Kammer 48 zugewandt ist, als auf der Seite ausgesetzt, die der Kammer 47 zugewandt ist.

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Br wird somit eine Stellung in dem unteren Teil des Zylinders
45 einnehmen, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist. Das
Flüssigkeitsgemisch verlässt nun die Strömungsausgleieheinricjitung mit einer bestimmten Menge pro Zeiteinheit.

Wenn der Strom des S¹IUssigkeitsgemisches aus der Meß- und Mischvorrichtung periodisch abnimmt oder vollständig aufhört, Tüird
der Druck in der Auslaßleitung 44 und somit der Kammer 48 herabgesetzt. Dann wird der Kolben 46 von dem Druck in der Kammer 47 aufwärts gedruckt, so daß Flussigkeitsgemisch aus der Kammer 48 und weiterhin aus der Anlage gedrückt wird. Das Abnehmen der Flüssigkeitsströmung aus der Meß- und Mischvorrichtung
wird im wesentlichen auf diese Weise von dem Hilfsstrom des
Flüssigkeitsgemisches kompensiert, das die Kammer 48 auf Grund der Auf wärt s bewegung des Kolbens 46 verlässt. Ein im wesentlichen unveränderter Flüssigkeitsgemischstrom wird so die Anlage verlassen, selbst wenn die Strömung aus der Meß- und Mischvorrichtung bei begrenzten Zeitperioden abnimmt oder vollständig aufhört.

Yfenn von der Meß- und Mischvorrichtung eine maximale Strömung

abgegeben wird, wird der Druck in der Kammer 48 erhöht, so daß der Kolben 46 zurück in die in der Zeichnung gezeigte Stellung gedruckt wird.

Der Zylinder 45 ist selbstverständlich gemäss den Anforderungen der Kompensierung der periodischen Verminderungen der Strömung aus der Misch- und Meßvorrichtung bemessen.

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Claims

Patentansprüche

i1·) Anordnung in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Messen und Mischen verschiedener Arten von Flüssigkeiten, mit einer Meßeinheit, welche Einlaßleitungen fur die Zufuhr der entsprechenden unter Druck stehenden Flüssigkeiten und Auslaß-. leitungen aufweist, die mit einer gemeinsamen Ausiaßleitung für das fertige Flüssigkeitsgeniisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (12) für eine der Komponenten, die dem Plüssigkeitsgemisch einverleibt werden soll, und die Auslaßleitung (44) für das fertige KLUssigkeitsgemisch je mit einer Kammer (47 bzw. 4β) verbunden sind, daß ein den Drücken in den beiden Kammern ausgesetztes Glied (46) darin so bewegbar ist , daß es ein Plüssigkeitsgemisch aus der Auslaßkammer 48 bei einem Druckabfall in der Auslaßleitung 44 drückt und daß es dahin von dem Druck in der Einlaßleitung (12) für die Gemischkomponente gedrückt wird.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (47, 4ö) von einem Zylinder (45) und einem Kolben (46) begrenzt sind, welcher darin schwebt und dieses Glied bildet.
3.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (12) und die Auslaßleitung (44) so mit den Kammern (47 bzw. 48) verbunden sind, daß letztere von der Flüssigkeitskomponente bzw. dem fertigen Plüssigkeitsgemisch durchströmt v/erden.

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