DE3247035A1 - Dosiervorrichtung - Google Patents

Description

Anwaltsakte: P 927 .:,*.»" .:».:.. V.' .."KEMIRA OY

£ Helsinki/PINNLAND

Dosiervorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren oder kontrollierten Fördern von Flüssigkeiten oder Schlamm.

In der schwedischen Patentschrift SE-373 206 ist eine zum Dosieren von Flüssigkeiten dienende Vorrichtung beschrieben, bei der sich ein in einem Zylinder laufender Kolben, vom Flüssigkeitsdruck angetrieben, hin und her bewegt. Ein separater Ventilmechanismus steuert die an den Zylinderenden befindlichen Ventile so, dass der Druck der einzuspeisenden Flüssigkeit den Kolben abwechselnd in die eine und andere Richtung treibt und dabei die vor dem Kolben befindliche Flüssigkeit in den Behälter, Apparat o.dgl., in den dosiert werden soll, befördert. Das Eintreffen des Kolbens am Zylinderende wird beispielsweise mit Hilfe eines In-

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duktionsschalters indiziert. Der Ventilmechanismus schaltet dann den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom aufs andere Zylinderende um; der Kolben setzt sich in entgegengesetzte Richtung in Bewegung und drückt dabei die vor ihm befindliche Flüssigkeit in den Behälter, Apparat o.dgl., in den dosiert werden soll.

Bei der besagten Vorrichtung hängt die Dosierleistung vom Druck und der Viskosität der zu dosierenden Flüssigkeit ab. Mit zunehmendem Druck oder - beispielsweise durch Temperaturänderung bedingter - abnehmender Viskosität nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung und damit auch die Dosierleistung zu. Ausserdem muss die Regelung der Dosierleistung über die Regulierung des Druckes der zufliessenden Flüssigkeit erfolgen, was komplizierte Einrichtungen erforderlich macht. ■ ■ -■

In der schwedischen Patentschrift SE-38O 3^7 ist eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung entsprechenden Typs beschrieben, bei der im Gegensatz zum erstgenannten Patent separate Uhrmechanismen mit den die Kolbenstellung indizierenden Schaltern in Reihe geschaltet sind. Bei Eintreffen des Kolbens am Zylinderende verzögert der Uhrmechanismus die Zustandsänderung des Ventilmechanismus um eine eingestellte Zeitspanne, so dass auch der Kolben am Zylinderend

eine festgesetzte Zeit wartet bevor er sich erneut in Bewegung setzt. Durch Veränderung dieser Wartezeit lässt sich die durchschnittliche Dosierleistung der Vorrichtung einstellen.

Bei der vorgenannten Vorrichtung bewirken Änderungen des Druckes und der Viskosität der zufliessenden Flüssigkeit auch eine Änderung der Dosierleistung. Die Vorrichtung reguliert nur die Kolben-Wartezeit an den Zylinderenden. Bei Druck- oder Viskositätsänderung des zufliessenden Dosierguts ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens mit der Folge, dass auch die Länge des einzelnen Zyklus der Vorrichtung, das heisst die Summe aus der für einen vollen Kolbenhub erforderlichen Zeit und der Wartezeit, eine Änderung erfährt« Dies hat wiederum zur Folge, dass sich die durchschnittliche Dosierleistung der Vorrichtung ändert.

Von der finnischen Patentschrift FI-31 300 her ist eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung entsprechenden Typs bekannt, bei der mit Hilfe eines externen Impulses der Befehl für die Hin- und Herbewegung des Kolbens ausgelöst wird. Erreicht der Kolben das eine Ende des Zylinders, so wird durch den Flüssigkeitsdruck der Ventilmechanismus so betätigt, dass der Kolben in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und dort auf einen neuen Eintragsimpuls wartet.

Die letztgenannte Vorrichtung indiziert in keiner Weise, eine wie vollständige Eintragsbewegung der Kolben während eines Zyklus zu vollführen vermag. Kommt es infolge von Abnahme des Flüssigkeitsdruckes oder von Zunahme der Flüssigkeitsviskosität zu einer Verringerung der Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit, und der Kolben vermag vor Auslösung des folgenden Eintragsimpulses seinen Bewegungszyklus nicht vollständig auszuführen, so führt dies zu einer Veränderung der durchschnittlichen Dosierleistung,ohne dass die Dosiervorrichtung selbst dies wahrzunehmen und zu melden vermag.

Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, eine vollautomatische, vom Flüssigkeits- oder Schlammdruck angetriebene genaue und schnelle Vorrichtung zum Dosieren oder kontrollierten Fördern von Flüssigkeit oder Schlamm zu schaffen. Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung des oben angeführten Typs,

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bestehend aus einem im Zylinder frei hin und her laufenden KoI-ben, aus auf den einander entgegengesetzten Seiten der Kolbenbewegungsbahn an den Zylinder angeschlossenen Organen zum Druckeinspeisen von Flüssigkeit oder Schlamm in den Zylinder zwecks Bewegens des Kolbens und Hinausdriickens der. Flüssigkeit oder des Schlammes aus dem Zylinder durch den Brück dai/des auf die entgegengesetzte Seite des Kolbens gelenkten Flüssigkeit oder Schlammes bei der Rückkehr des Kolbens, aus Ventilorganen in den Flüssigkeits— oder Schlammeintrags- und —austragsorganen zwecks alternierenden Öffnens und Schliessens derselben, aus an den Zylinderstirnwänden angeordneten, die Kolbenstellung abfühlenden Schaltern und aus einer Steuereinheit zum Regulieren der Kolbenhubfrequenz und damit des Flüssigkeits- oder Schlammvolumenstroms und zur Übertragung der von den Schaltern gelieferten Signale an die Ventilorgane zwecks Öffnens und Schliessens derselben bei verschiedenen Kolbenstellungen.

Im Gegensatz zu den eingangs angeführten Vorrichtungen ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Zeitintervall der Kolbenstarte zu regeln. Die Steuereinheit wird vorzugsweise von einem Uhrmechanismus oder einem äusseren Impuls(geber), beispielsweise einem Zeitrelais gebildet.

Gleichzeitig mit dem Start, d.h. dem Beginn der Kolbenbewegung wird mit Hilfe von den Schaltern und der Steuereinheit gelieferter Signale der Funktionszustand der Ventilorgane bestimmt. Gemäss einer der Ausführungsformen der Erfindung liefert die Steuereinheit ein Fehlersignal wenn sich der Kolben nicht in der festgelegten Zeitspanne vom einen zum anderen Ende des Zylinders bewegt.

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung bleibt die Kolbenhubfre— quenz und damit auch der Flüssigkeits- oder Schlammvolumenstrom trotz Druck- und Viskositätsschwankungen des in die Dosiervorrichtung fliessenden Dosierguts konstant. Dank diesem Umstand lassen sich nun Flüssigkeiten oder Schlamm genauer, schneller und zuverlässiger als bisher dosieren. Ausserdem ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in ihrer Konstruktion unkompliziert und leicht zu warten.

Als die Kolbenstellung abfühlende Schalter werden vorzugsweise Induktionsschalter eingesetzt, wobei dann der Kolben zumindest zum Teil aus induktiv wahrnehmbarem Werkstoff, etwa Weicheisen, besteht. Die Ventilorgane wiederum können in die Eintrags- und Austragsorgane eingebaute Dreiwegeventile oder ein gemeinsames Vierwegeventil sein.

In der Praxis muss oft die gleiche Flüssigkeit auf mehrere verschiedene Punkte dosiert werden. Bei Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung ist für das Einspeisen der Flüssigkeit nur eine Pumpe erforderlich. Die Dosierung erfordert keine Zusatzkraftquelle. ··. * Bei einem Druck von über 100 kPa in der Zuführungsleitung arbeitet ein Kolben von 20 bis 30 mm Durchmesser schon gut und erreicht im Zylinder eine Geschwindigkeit von mehreren Zentimetern in der Sekunde. Dies ist gleichbedeutend mit einer Dosierleistung von mehreren Litern in der Minute,

Der Zylinder ist bei den praktischen Ausführungsformen der Erfindung von Hand, ohne Hilfsmittel ausbaubar, so dass er z.B. bei Beschädigung rasch ausgewechselt oder bei wesentlicher Änderung der erforderlichen Chemikalienmenge gegen einen Zylinder von anderem Volumen ausgetauscht werden kann.

Die Vorrichtung kann somit in einem weiten Arbeitsbereich ohne Einbusse an Genauigkeit eingesetzt werden. -

Die erfindungsgemässe Vorrichtung lässt sich mühelos auch so modifizieren, dass die durch Zeitrelais bewirkte Steuerung z.B. durch eine rechnergeleitete Steuerung ersetzt wird. Dabei wird die Bewegung auch in den Stirnwandregionen ständig verfolgt, so dass sich eventuelle Betriebsstörungen durch Alarmkreise anzeigen lassen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen besehrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt.

Bei einer der Ausführ'jingsformen der Erfindungj, die in Fig. 1 gezeigt ist, besteht die Vorrichtung aus dem Zylinder 1 und einem sich in diesem hin und zurück bewegenden Kolben 2. In die Stirnwände 3 des Zylinders sind Schalter k eingebaut, die den Kolben fühlen. Die Schalter k können beispielsweise nach dem Induktionsprinzip arbeiten, wobei dann wenigstens ein Teil des Kolbens 2 aus einem Werkstoff, etwa aus Weicheisen, gefertigt ist, der ein induktives Wahrnehmen des Kolbens 2 ermöglicht. Der Ventilmechanismus 5 ist über die Rohrleitungen 6 und 7 mit den Zylinder— Stirnwänden verbunden. Der Ventilmechanismus besteht aus einem Vierwegeventil, und die Ventile können z.B. Elektromagnetventile sein. Die Werkstoffe der Vorrichtung sind durch die Art des Dosierguts bestimmt.

Die Stellung der Ventile 5 wird durch Signale von den Schaltern k in den Zylinder-l-Stirnwänden 3 und z.B. vom Zeitrelais 10 bestimmt. Die Grosse des Zylinders 1 wird auf der Grundlage der maximal benötigten Dosierleistung bemessen. Das Regeln der Dosierleistung erfolgt durch Änderung der Hubfrequenz des Kolbens 2 mit Hilfe des Zeitrelais 10. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht darauf, dass sich der Kolben im Zylinder von einem Ende zum anderen bewegt, sondern bedarfsfalls kann auch die Hublänge des Kolbens 2 begrenzt werden.

Die Flüssigkeit strömt infolge ihres Eigendruckes über"die Rohrleitung 8 in den Ventilmechanismus 5 und,weiter unter Druck, über die Rohrleitung 6 in den Zylinder 1. Infolge des Flüssigkeitsdruckes wird der Kolben 2 zum anderen Ende des Zylinders 1 hin geschoben; Dabei drückt der Kolben 2 die vor ihm befindliche Flüssigkeit über die Rohrleitung 7 in den Ventilmechanismus 5 und weiter über die Abflussleitung 9 in den Behälter, Apparat, o.dgl., in den dosiert werden soll. Sobald der Kolben 2 das Ende des Zylinders 1 erreicht, kommt die Strömung zum Erliegen. Der Kolben wartet am Zylinderende bis die eingestellte Zeit vom vorangehenden Bewegungsbeginn des Kolbens verstrichen ist und das Zeitrelais 10 den Befehl für eine neue Bewegung gibt. Dabei wählt der Ventilmechanismus 5 an Hand der von den Schaltern k in den Zylinder-1-Stirnwänden 3 gelieferten Signale diejenige Stellung, bei der die Flüssigkeit aus dem Zuflussrohr 8 infolge ihres Eigendruckes über

die Leitung 7 in den Zylinder 1 strömt. Der Kolben 2 drückt Flüssigkeit vor sieb, her in die Leitung 6, und der Ventilmechanismus

5 lenkt in dieser Funktionsphase die Flüssigkeit aus der Leitung

6 über die Leitung 9 in den Behälter, Apparat, o.dgl., in den dosiert werden soll. Das Zeitrelais 10 bestimmt das Zeitintervall zwischen den Kolbenhubeinsätzen, d.h. die Hubanzahl pro Zeiteinheit und damit auch den Flüssigkeitsvolumenstrom pro Zeiteinheit. Falls beim Auslösen des Zeitrelais-Befehls von den an den Zylinderstirnwänden befindlichen Schaltern4 kein Signal eingegangen ist, dass sich der Kolben nach dem vorangegangenen Befahl zum entgegengesetzten Zylinderende bewegt hat, löst das Zeitrelais 10 ein Fehlersignal aus.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung darin, dass man nun anstelle des gemeinsamen Vierwegeventils 5 mit zwei Dreiwegeventilen I^ arbeitet. Dabei gelangt die in der Zuführungsleitung 13 strömende Flüssigkeit oder Aufschwemmung über eines der beiden Dreiwegeventile Ik in die Leitung 6 oder 7 und weiter in den Zylinder 1 auf die eine oder andere Seite des darin befindlichen Kolbens 2. Dabei ist das andere Ventil 1*»·, das für die in der Zuführungsleitung 13 fliessende Flüssigkeit oder Aufschwemmung gesperrt ist, in einer solchen Stellung, dass die im Zylinder 1 auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens vorhandene Flüssigkeit oder Aufschwemmung über die Leitung 9 oder 8 in die Abflussleitung 11 gelangt .

Bei der in Fig.- 2 dargestellten Ausführungsform sind die Induktionsschalter durch mechanische Schalter 12 ersetzt, die vorzugsweise längenregulierbar sind, und auf Grund deren Informationen das Zeitrelais oder Datenzentrum 10 die Dreiwegeventile 14 schliesst und öffnet.

Selbstverständlich können anstelle von zwei Dreiwegeventilen lh auch vier Einwegventile verwendet werden. Weiter ist klar, dass sich die Bewegung des im Zylinder 1 hin und her gehenden Kolbens Z über an beiden Stirnwänden des Zylinders angeordnete mechanische Schalter zum Antrieb des Ventilmechanismus ausnutzen lässt. Hier* bei ist für den Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung dann keine äussere Energiequelle notwendig, sondern der Antrieb erfolgt ausschliasslich unter Nutzung des Flüsaigkeits- oder Aufschwemmung 3 druüsk e s«

Claims (2)

1. Patentansprüche .;.*..* .:.,!.. *"..'.:.,

   f 1. V Zum Dosieren oder geregelten Fördern von Flüssigkeit oder {Schlamm dienende Vorrichtung, bestehend, aus einem in einem Zylinder (l) sich frei hin und her bewegenden Kolben (2), aus auf den einander entgegengesetzten Seiten der Bewegungsbahn des Kolbens (2) an den Zylinder (l) angeschlossenen Organen (6_t 7) zum Druckeinspeisen von Flüssigkeit oder Schlamm in den Zylinder (l) zwecks Bewegens des Kolbens (2) und Hinausdrückens der Flüssigkeit oder des Schlamms aus dem Zylinder (l) mit Hilfe des Druckes der/des auf die andere Seite des Kolbens (2) gelenkten Flüssigkeit oder Schlamms beim Zurückkehren des Kolbens (2), aus Ventilorganen (5, lh) in den Flüssigkeits- oder Schlammeintrags- und -austragsorganen (6, 7) zwecks abwechselnden Öffnens und Schliessens derselben, aus an den Stirnwänden (3) des Zylinders (l) angeordneten, die Stellung des Kolbens (2) fühlenden Schaltern (k_t 12) und aus einer Steuereinheit (lO) zum Regulieren der Kolbenhubfrequenz und damit des Flüssigkeits- oder Schlammvolumenstroms und zur Übertragung der von den Schaltern (h_t 12) gelieferten Signale an die Ventilorgane (5, 1*0 zwecks Öffnens und Schliessens derselben bei verschiedenen Stellungen des Kolbens (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (lO) dazu eingerichtet ist, das Zeitintervall zwischen den Bewegungseinsätzen des Kolbens (2) zu regeln.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Bewegungseinsatz des Kolbens (2) mit Hilfe von den Schaltern (k_f 12) und der Steuereinheit (lü) gelieferter Signale der Funktionszustand der Ventilorgane (5, 1*0 bestimmt wird.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (lO) ein Fehlersignal liefert wenn der Kolben (2) im eingestellten Zeitintervall den Zylinder (l) nicht von einem Ende zum anderen durchlaufen hat.