DE3247035C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus DE-OS 24 02 213 bekanntgeworden.

Bei dieser bekannten Vorrichtung beginnt die Zeitmessung in jenem Augenblick, in welchem der Kolben den dem Zylinder­ ende naheliegenden Punkt K überholt, wodurch die Stellun­ gen der Ventile geändert werden, bevor der Kolben das Zylinderende trifft. Hiermit ist beabsichtigt, den Rückprall des Kolbens vom Zylinderende abzudämpfen. Dabei werden die Ventile durch Schalter aktiviert.

Bei einer solchen Vorrichtung ist nachteilig, daß die von etwaigen Strömungsänderungen verursachten Unterschiede nicht kompensiert werden.

Eine weitere Vorrichtung ist aus der DE-PS 12 21 028 bekannt­ geworden. Die darin beschriebene Membranpumpe wird durch einen Tauchkolben und einen hydraulischen Motor angetrie­ ben. Der Aufbau ist kompliziert und enthält mehrere Fehler­ quellen. Tritt nämlich eine Strömungsstörung auf der Druck- oder Saugseite ein, oder tritt ein Anstieg der Viskosität auf, so kann dies dazu führen, daß entweder überhaupt kein Volumenstrom des Mediums auftritt, oder daß der Volumen­ strom völlig falsche Werte aufweist.

Besonders unangenehm ist, daß derartige Störungen von der Vorrichtung nicht angezeigt werden. Die Änderung der Bewegungsrichtung des Kolbens hängt dabei nicht vom Aufprall des Kolbens am Zylinderende ab, sondern von der vom Grenzschalter verursachten Stellungsänderung der Ventile. Der Umkehrpunkt ist nicht genau fixiert. Nach dem Tätigwerden des Grenzschalters erfolgt eine Verzögerung des Kolbens. Diese ist von der Funktionsgeschwindigkeit der Ventile, vom Druck und von der Viskosität der Flüssigkeit sowie von den Trägheitskräften der beteiligten Flüssig­ keitsmenge abhängig.

SE-PS 3 73 206 beschreibt eine zum Dosie­ ren von Flüssigkeiten dienende Vorrichtung, bei der sich ein in einem Zylinder laufender Kolben, vom Flüssigkeits­ druck angetrieben, hin- und herbewegt. Ein separater Ventilme­ chanismus steuert die an den Zylinderenden befindlichen Ventile so, daß der Druck der einzuspeisenden Flüssigkeit den Kolben ab­ wechselnd in die eine und andere Richtung treibt und dabei die vor dem Kolben befindliche Flüssigkeit in den Behälter, Apparat od. dgl., in den dosiert werden soll, befördert. Das Eintreffen des Kolbens am Zylinderende wird beispielsweise mit Hilfe eines In­ duktionsschalters indiziert. Der Ventilmechanismus schaltet dann den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom aufs andere Zylinder­ ende um; der Kolben setzt sich in entgegengesetzte Richtung in Bewegung und drückt dabei die vor ihm befindliche Flüssigkeit in den Behälter, Apparat od. dgl., in den dosiert werden soll.

Bei der besagten Vorrichtung hängt die Dosierleistung vom Druck und der Viskosität der zu dosierenden Flüssigkeit ab. Mit zuneh­ mendem Druck oder - beispielsweise durch Temperaturänderung be­ dingter - abnehmender Viskosität nimmt die Strömungsgeschwindig­ keit in der Rohrleitung und damit auch die Dosierleistung zu. Außerdem muß die Regelung der Dosierleistung über die Regulie­ rung des Druckes der zufließenden Flüssigkeit erfolgen, was kom­ plizierte Einrichtungen erforderlich macht.

SE-PS 3 80 347 beschreibt eine Flüssig­ keitsdosiervorrichtung entsprechenden Typs, bei der im Gegensatz zum erstgenannten Patent separate Uhrmechanismen mit den die Kolbenstellung indizierenden Schaltern in Reihe geschal­ tet sind. Bei Eintreffen des Kolbens am Zylinderende verzögert der Uhrmechanismus die Zustandsänderung des Ventilmechanismus um eine eingestellte Zeitspanne, so daß auch der Kolben am Zylinderende eine festgesetzte Zeit wartet bevor er sich erneut in Bewegung setzt. Durch Veränderung dieser Wartezeit läßt sich die durch­ schnittliche Dosierleistung der Vorrichtung einstellen.

Bei der vorgenannten Vorrichtung bewirken Änderungen des Druckes und der Viskosität der zufließenden Flüssigkeit auch eine Ände­ rung der Dosierleistung. Die Vorrichtung reguliert nur die Kol­ ben-Wartezeit an den Zylinderenden. Bei Druck- oder Viskositäts­ änderung des zufließenden Dosierguts ändert sich die Bewegungs­ geschwindigkeit 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.

Aus FI-PS 31 300 ist eine Flüssig­ keitsdosiervorrichtung entsprechenden Typs bekannt, bei der mit Hilfe eines externen Impulses der Befehl für die Hin- und Herbe­ wegung des Kolbens ausgelöst wird. Erreicht der Kolben das eine Ende des Zylinders, so wird durch den Flüssigkeitsdruck der Ven­ tilmechanismus so betätigt, daß der Kolben in seine Ausgangs­ stellung zurückkehrt und dort auf einen neuen Eintragsimpuls war­ tet.

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 Flüssigkeits­ druckes oder von Zunahme der Flüssigkeitsviskosität zu einer Ver­ ringerung der Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit, und der Kol­ ben 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 ver­ mag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart zu gestalten, daß der zu messende Volumenstrom trotz Druck- und Viskositätsschwankungen sowie sonstiger Störeinflüsse absolut konstant gehalten werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

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

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform der Erfindung im Längs­ schnitt.

Bei einer der Ausführungsformen der Erfindung, die in Fig. 1 ge­ zeigt ist, besteht die Vorrichtung aus dem Zylinder 1 und einem sich in diesem hin und zurück bewegenden Kolben 2. In die Stirn­ wände 3 des Zylinders sind Schalter 4 eingebaut, die den Kolben fühlen. Die Schalter 4 können beispielsweise nach dem Induktions­ prinzip 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 Ventilmecha­ nismus 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 Do­ sierguts bestimmt.

Die Stellung der Ventile 5 wird durch Signale von den Schaltern 4 in den Zylinder-1-Stirnwänden 3 und z. B. vom Zeitrelais 10 bestimmt. Die Größe des Zylinders 1 wird auf der Grundlage der maximal be­ nötigten 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 dar­ auf, 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 Rohr­ leitung 8 in den Ventilmechanismus 5 und, weiter unter Druck, über die Rohrleitung 6 in den Zylinder 1. Infolge des Flüssigkeits­ druckes wird der Kolben 2 zum anderen Ende des Zylinders 1 hin ge­ schoben; dabei drückt der Kolben 2 die vor ihm befindliche Flüs­ sigkeit über die Rohrleitung 7 in den Ventilmechanismus 5 und wei­ ter über die Abflußleitung 9 in den Behälter, Apparat, od. dgl., in den dosiert werden soll. Sobald der Kolben 2 das Ende des Zylin­ ders 1 erreicht, kommt die Strömung zum Erliegen. Der Kolben war­ tet 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 Ventilme­ chanismus 5 an Hand der von den Schaltern 4 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 Flüs­ sigkeit vor sich 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, od. dgl., in den dosiert werden soll. Das Zeitrelais 10 bestimmt das Zeitintervall zwischen den Kolbenhubeinsätzen, d. h. die Hubanzahl pro Zeitein­ heit und damit auch den Flüssigkeitsvolumenstrom pro Zeiteinheit. Falls beim Auslösen des Zeitrelais-Befehls von den an den Zylin­ derstirnwänden befindlichen Schaltern 4 kein Signal eingegangen ist, daß sich der Kolben nach dem vorangegangenen Befehl 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 14 ar­ beitet. Dabei gelangt die in der Zuführungsleitung 13 strömende Flüssigkeit oder Aufschwemmung über eines der beiden Dreiwegeven­ tile 14 in die Leitung 6 oder 7 und weiter in den Zylinder 1 auf die eine oder andere Seite des darin befindlichen Kolbens 2. Da­ bei ist das andere Ventil 14, das für die in der Zuführungslei­ tung 13 fließende Flüssigkeit oder Aufschwemmung gesperrt ist, in einer solchen Stellung, daß die im Zylinder 1 auf der entge­ gengesetzten Seite des Kolbens vorhandene Flüssigkeit oder Auf­ schwemmung über die Leitung 9 oder 8 in die Abflußleitung 11 ge­ langt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Induk­ tionsschalter durch mechanische Schalter 12 ersetzt, die vorzugs­ weise längenregulierbar sind, und auf Grund deren Informationen das Zeitrelais oder Datenzentrum 10 die Dreiwegeventile 14 schließt und öffnet.

Selbstverständlich können anstelle von zwei Dreiwegeventilen 14 auch vier Einwegventile verwendet werden. Weiter ist klar, daß sich die Bewegung des im Zylinder 1 hin- und hergehenden Kolbens 2 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 ausschließlich unter Nutzung des Flüssigkeits- oder Aufschwem­ mungsdruckes.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Dosieren oder geregelten Fördern eines Mediums wie Flüssigkeit oder Schlamm, mit einem in einem Zylinder (1) sich bewegenden Kolben (2), mit an den beiden Hubenden des Kolbens (2) an den Zylinder (1) angeschlossenen Leitungen (6, 7) zum Einspeisen von Medium in den Zylinder (1) unter Druck auf der einen Seite des Kolbens (2) und Abführen des Mediums aus dem Zylinder (1) auf der anderen Seite des Kolbens (2), mit Ventilen (5, 14) in den Leitungen (6, 7) zu deren ab­ wechselndem Öffnen und Schließen, mit an den Stirnwänden (3) des Zylinders (1) angeordneten, die Stellung des Kolbens (2) erfassenden Schaltern (4, 12) und mit einer mit den Ventilen und den Schaltern zusammenwirkenden Steuereinheit (10) zum Regulieren der Kolbenhubfrequenz und damit des Medienstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) das Zeit­ intervall zwischen den Hüben des Kolbens (2) durch Abgabe von Signalen an die Ventilorgane (5, 14) auf einem bestimmten Wert hält, wobei diese Signale bei den Endstellungen des Kolbens (2) die Ventilorgane in Ab­ hängigkeit von den von den Schaltern (4, 12) geliefer­ ten Stellungssignalen entsprechend öffnen bzw. schließen, und daß der Kolben am Ende des Hubes still­ steht, bis ein eingestelltes Zeitintervall verstrichen ist, wobei die Kolbenhubfrequenz einen jeweils gewünschten festen Wert hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Bewegung des Kolbens (2) mit Hilfe der von den Schaltern (4, 12) und der Steuerein­ heit (10) gelieferten Signale der Funktionszustand der Ventile (5, 14) bestimmt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) dann ein Fehlersignal liefert, wenn der Kolben (2) im eingestellten Zeitin­ tervall den Zylinder (1) nicht von einem Ende zum anderen durchlaufen hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleistung durch die Begrenzung der Kolben­ hublänge (2) geändert wird.