CH639566A5 - Dosiergeraet zur dosierung einer gaszugabe in fluessigkeiten. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosiergerät.
Das zu schaffende Dosiergerät soll zum dosierten Zuge-15 ben eines Gases in Flüssigkeiten z. B. in der chemischen Industrie oder in der Lebensmittelindustrie zur Reinigung von Natur- und Abwasser verwendet werden können.
Es ist ein Gerät zur automatischen Zugabe von Gas zu einer Flüssigkeit, beispielsweise von Chlor zu Wasser, be-20 kannt, das einen Ejektor zur Vermischung von Gas mit Wasser, einen Gas-Durchflussmengenregler und einen in der Gasleitung angeordneten Durchflussmesser enthält.
Das genannte Gerät gestattet es nicht, die vorgegebene Chlormenge im Wasser bei Änderung vom Wasserdurchsatz 25 aufrechtzuerhalten, was eine erhöhte bzw. erniedrigte Chlorkonzentration im Wasser zur Folge hat.
Es wird ausgegangen von einem bekannten Dosiergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Dieses bekannte Gerät gewährleistet nicht die notwen-30 dige Dosiergenauigkeit bei einem sich schnell ändernden Absorptionsgrad der Flüssigkeit für das Gas und bei starker Änderung des Flüssigkeitsverbrauches.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Dosiergerät zu schaffen, dessen schaltungstechnische 35 Ausführung neben der konstruktiven Ausführung eines Rücklaufventils es gestattet, eine erhöhte Dosiergenauigkeit von Gas in Flüssigkeiten bei starker Änderung der Gasabsorption durch die Flüssigkeit und bei starker Änderung des Flüssigkeitsverbrauches zu verwirklichen.
4o Zweck der Erfindung ist es, die Dosiergenauigkeit von Gas in Flüssigkeiten durch Erhöhung der Geschwindigkeit des Regelungssystems zu steigern.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Dosiergerätes nach dem kennzeichnenden Teil des 45 Patentanspruches 1 gelöst.
Es ist vorteilhaft, wenn das Rücklaufventil mit der hydraulischen Verstärkung ein zylindrisches Gehäuse aufweist und mit einem durch eine erste Stirnwand des Gehäuses auf dessen Zentralachse hindurchtretenden Stutzen versehen ist, so der in einem Abstand von der zweiten Stirnseite des Gehäuses liegt und in der Nähe der ersten Stirnwand des Gehäuses ein Loch aufweist. Weiterhin kann eine Membran im Gehäuse mit einer Zentralöffnung versehen sein, an der eine an der zweiten Stirnwand des Gehäuses dicht anlegbare zy-55 lindrische Laufbüchse befestigt ist, wobei die Membran im zylindrischen Gehäuse derart angeordnet ist, dass zwischen den Stirnwänden des Gehäuses und der Membran zwei gleich grosse Hohlräume mit Öffnungen für die Gaszufuhr und -ableitung gebildet sind, während die zylindrische Lauf-60 büchse und der Stutzen gleichachsig angeordnet sind.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Dosiergerät einen zur Überwachung des Gasverbrauches vorgesehenen, an den zweiten Signalverteiler angeschlossenen und in unmittelbarer Nähe des Gas-Durchflussmengenreglers angeordneten Gas-65 durchflussanzeiger enthält.
Es ist zweckmässig, wenn das Dosiergerät ein für die Prüfung des Dosiergeräts dienendes und ein Einrichten des Gasdruckreglers beschleunigendes und zwischen dem
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Durchflussmesser und dem Gasdruckregler liegendes Manometer aufweist.
Es ist durchaus möglich, dass das Dosiergerät einen an den zweiten Signalverteiler angeschlossenen und in unmittelbarer Nähe des Einstellers für die Gaskonzentration in der Flüssigkeit angeordneten Anzeiger für die Gasdurchflussmenge enthält.
Bei Verwendung eines solchen Dosiergeräts steigt die Dosiergenauigkeit von Gas in der Flüssigkeit beträchtlich an.
Ein solches Dosiergerät braucht keine ständige Bedienung, wodurch Arbeitskraft eingespart wird.
Bei Verwendung eines solchen Dosiergerätes in Wasserreinigungsanlagen wird eine Einsparung von Chlorgas erzielt, weil eine Dosierung oberhalb der optimalen Grenze und dank einer grossen Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Dosiergeräts eine Dosierung von Chlorgas mit Überschuss entfällt.
Ein solches Dosiergerät weist eine grosse Betriebszuverlässigkeit auf, was dieses mehr als ein Jahr ohne vorbeugende Wartung arbeiten lässt.
Die Konstruktion eines solchen Dosiergerätes erlaubt eine vollständig hermetische Abdichtung, was die Wahrscheinlichkeit eines Gaseindringens in den Raum, wo die Schalttafeln zur automatischen Regelung und Messung aufgestellt sind, ausschliesst.
Die Anwendung eines solchen Dosiergeräts ermöglicht weiterhin eine erhebliche Verbesserung der Gütekennwerte einer Flüssigkeit, z.B. von Trinkwasser.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines konkreten Ausführungsbeispiels und einer beiliegenden Zeichnung, in der ein Funktionsbild des Dosiergeräts dargestellt ist, näher erläutert werden.
Das Dosiergerät enthält einen mit einem Hauptrohr 13 hydraulisch gekoppelten Ejektor 1 zur Vermischung von Gas mit einer Flüssigkeit, beispielsweise von Chlorgas mit Wasser, einen Gas-Durchflussmengenregler 2 mit einem ersten Stellglied 3, ein mit dem Gas-Durchflussmengenregler 2 verbundenes Vakuum-Membranventil 4, ein mit dem Ejektor 1 und dem Vakuum-Membran ventil 4 gekoppeltes Rücklaufventil 5 mit einer hydraulischen Verstärkung, deren Zustandekommen später noch erläutert wird.
Das Dosiergerät enthält einen Durchflussmesser 6 mit einem ersten Differentialtransformatorgeber 7, der mit dem Gas-Durchflussmengenregler 2 und mit einem Gasdruckregler 8 verbunden ist, der über einen Filter 9 und ein Eintrittsventil 10 mit einer Gasleitung 11 gekoppelt ist.
Durch einen Pfeil A ist die Förderrichtung der Flüssigkeit unter Druck, und durch einen Pfeil B ist die Förderrichtung des Gases angedeutet.
Das Dosiergerät enthält einen Flüssigkeitsverbrauchsmesser, der einen Anzeiger 23 und eine im Hauptrohr 13 (wo durch einen Pfeil C die Förderrichtung der zuzugebenden Flüssigkeit angedeutet ist) angeordnete Blende 12 ein-schliesst sowie ein mit einem ersten Wandler 16 verbundenes Differentialmanometer 14 mit einem zweiten Differentialtransformatorgeber 15.
Das Dosiergerät enthält weiterhin einen auf dem Hauptrohr 13 in einem zum Erreichen einer gleichbleibenden Gaskonzentration in der Flüssigkeit ausreichenden Abstand vom Ejektor 1 angeordneten Konzentrationsmesser 17, einen zweiten Einsteller 18 für die Gaskonzentration in der Flüssigkeit, einen ersten Einsteller 19 für das Gas-Flüssig-keits-Verhältnis, einen elektronischen Korrektionsregler 20, der mit dem zweiten Einsteller 18 und dem Konzentrationsmesser 17 über eine Summierbaugruppe 20' und mit dem ersten Einsteller 19 über ein zweites Stellglied 21 verbunden ist.
Das Dosiergerät weist auch einen mit dem ersten Wandler 16 und mit einem Flüssigkeitsverbrauchsmesser 23, 12 gekoppelten ersten Signalverteiler 22, einen mit dem ersten Differentialtransformatorgeber 7 des Durchflussmessers 6 und mit einem zweiten Signalverteiler 25 verbundenen zweiten Wandler 24 auf.
Das Dosiergerät enthält weiterhin einen elektronischen Regler 26 für das Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit, der über eine Summierbaugruppe 27 an den ersten und zweiten Verteiler 22, 25 und an den ersten Einsteller 19 angeschlossen ist. Auf die Summierbaugruppe 27 werden Signale der Durchflussmenge von Chlor und Wasser gegeben. Das Verhältnis dieser Signale wird durch den ersten Einsteller 19 vorgegeben. Dieses Verhältnis kann von Hand oder automatisch unter Berücksichtigung der Konzentration des Restchlors in Wasser eingestellt werden. Im letzteren Fall wird das Verhältnis dem ersten Einsteller 19 vom zweiten Einsteller 18 nach der vorbestimmten Chlorkonzentration in Wasser über den elektronischen Korrekturregler 20 und das zweite Stellglied 21 vorgegeben.
Der zweite Wandler 24 ist analog dem ersten Wandler 16 ausgebildet.
Der erste Wandler 16 enthält einen Demodulator 28, einen Korrektor 29, der über eine Summierbaugruppe 30 an einen Gleichstromverstärker 31 angeschlossen ist. Der erste Wandler 16 enthält weiterhin einen Ferroresonanzstabilisa-tor 32, der mit dem zweiten Differentialtransformatorgeber 15 verbunden ist.
Die Verteiler 22 und 25 sind analog ausgeführt und enthalten je zwei hintereinandergeschaltete Dioden 33, 34, wobei an die Anode der einen von ihnen ein Widerstand 35 angeschlossen ist.
Die Regler 20 und 26 sind analog ausgeführt, und ein jeder von ihnen enthält eine Reihenschaltung aus einem Modulator 36, einem Wechselstromverstärker 37, einem Demodulator 38, einem Magnetverstärker 39, dessen Ausgang über einen Rückkopplungskreis 40 und über eine Summierbaugruppe 40' an den Eingang des Modulators 36 angeschlossen ist.
Der Konzentrationsmesser 17 verfügt über einen Geber 41, der mit einem Gleichstromverstärker 42 gekoppelt ist.
Das Rücklaufventil 5 weist ein zylindrisches Gehäuse 43 mit einem Stutzen 44 auf, der durch eine erste Stirnwand des Gehäuses 43 in dessen Zentralachse hindurchtritt und in einem Abstand von der zweiten Stirnwand des Gehäuses 43 liegt. Der Stutzen 44 ist mit einem Loch 45 in der Nähe der ersten Stirnwand des Gehäuses 43 versehen. Eine Membran 46 ist mit einer Zentralöffnung versehen, an die eine an der zweiten Stirnwand des Gehäuses 43 dicht anlegbare zylindrische Laufbüchse 47 anschliesst.
Die Membran 46 ist im zylindrischen Gehäuse 43 in der Weise angeordnet, dass zwischen den Stirnwänden des Gehäuses 43 und der Membran 46 zwei gleich grosse Hohlräume 48 und 49 mit zwei Öffnungen 50 und 51 zur Gasableitung bzw. -zufuhr gebildet sind. Die zylindrische Laufbüchse 47 und der Stutzen 44 sind gleichachsig angeordnet.
Das Dosiergerät enthält ein zur Überwachung des Gasverbrauches vorgesehenen, an den zweiten Signalverteiler 25 angeschlossenen und in unmittelbarer Nähe des Gas-Durch-flussmengenreglers 2 angeordneten Gasdurchflussanzeiger 52.
Das Dosiergerät weist einen für eine Prüfung des Dosiergeräts dienendes und eine Einstellung des Gasdruckreglers 8 beschleunigendes und zwischen dem Durchflussmesser 6 und dem Gasdruckregler 8 liegendes Manometer 53 auf.
Das Dosiergerät enthält weiterhin einen zur Kontrolle der Lage des Reglers 2 bestimmten Anzeiger 54, der mit dem ersten Stellglied 3 gekoppelt ist, und einen Gasdurchflussanzeiger 55, der mit dem zweiten Signalverteiler 25 verbunden
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und in unmittelbarer Nähe des zweiten Einstellers 18 angeordnet ist.
Das Dosiergerät arbeitet wie folgt:
Das Gas kommt von der Gasleitung 11 über das Eintrittventil 10 und den Filter 9. Im Filter 9 werden mechanische Fremdkörper abgesondert. Ein konstanter Gasdruck wird durch den Durchflussmesser 6 mit dem ersten Differentialtransformatorgeber 7 gemessen. Im weiteren durchläuft das Gas den Gas-Durchflussmengenregler 2, das Vakuum-Membranventil 4. das nur in dem Fall geöffnet ist, wenn im Rohr zwischen dem Ventil 4 und dem Ejektor 1 ein Vakuum erzeugt wird, und gelangt über das Rücklaufventil 5 in den Ejektor 1, wo es mit der in die in Figur durch den Pfeil A angedeuteten Richtung geförderten Flüssigkeit vermischt wird, und wird in Form eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches in den Hauptstrom der Flüssigkeit eingeführt, dessen Bewegungsrichtung in Figur durch einen Pfeil C eingezeichnet ist. Fehlt das vorerwähnte Vakuum, wird das Ventil 4 durch eine Feder geschlossen.
Ferner werden die Durchflussmengen von Flüssigkeit und Gas gemessen.
Die Menge des durchfliessenden Gases wird mit Hilfe des am Durchflussmesser 6 angeordneten ersten Differentialtransformatorgebers 7 und des zweiten Wandlers 24 gemessen, von dem das Messsignal über den zweiten Verteiler 25 auf den elektronischen Regler 26 für das Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit sowie auf die Gasdurchflussanzeiger 52 und 55 geliefert wird.
Der Flüssigkeitsverbrauch wird mit Hilfe der Blende 12, des Differentialmanometers 14 mit dem zweiten Differentialtransformatorgeber 15 und des ersten Wandlers 16 gemessen, von dem das Messsignal über den ersten Verteiler 22 auf den elektronischen Regler 26 für das Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit und auf den Anzeiger 23 des Flüssigkeitsverbrauchsmessers gegeben wird.
Mit Hilfe des ersten Einstellers 19 für das Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit wird ein erforderliches Gas-Flüssigkeits-Verhältnis vorgegeben.
Wird das Gleichgewicht des Verhältnisses der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit gestört, gelangt auf den Eingang des elektronischen Reglers 26 von der Summierbaugruppe 27 ein Abweichungssignal.
Am Ausgang des elektronischen Reglers 26 wird ein Signal formiert, das auf das erste Stellglied 3 des Gas-Durch-flussmengenreglers 2 so lange geliefert wird, bis das vorgegebene Gleichgewicht der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit wiederhergestellt worden ist.
Durch den zweiten Einsteller 18 wird die erforderliche Gaskonzentration in der Flüssigkeit vorgegeben. Das die erforderliche Gaskonzentration in der Flüssigkeit angebende Signal wird vom Ausgang des zweiten Einstellers 18 auf den elektronischen Korrektionsregler 20 gegeben, auf den auch ein vom Konzentrationsmesser 17 abgenommenes, die tatsächliche Gaskonzentration in der Flüssigkeit anzeigendes Signal geliefert wird. Diese Signale werden verglichen, und falls die tatsächliche Konzentration der vorgegebenen nicht entspricht, gelangt vom Ausgang des Korrektionsreglers 20 über das zweite Stellglied 21 auf den ersten Einsteller 19 ein Signal, und es wird eine Korrektur des Gas-Flüssigkeits-Ver-hältnisses in diesem ersten Einsteller 19 mit einer Integration über die Zeit vorgenommen. Die Integrationszeit hängt hierbei von der Zeit des Fliessens der Flüssigkeit von der Stelle der Einführung des Gas-Flüssigkeits-Gemisches in die Flüssigkeit bis zum Konzentrationsmesser 17 ab.
Die Zugabe von Gas in die Flüssigkeit erfolgt in Abhän-s gigkeit vom vorgegebenen Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit beinahe augenblicklich, und eine Korrektur des Gas-Flüssigkeits-Verhältnisses wird in Abhängigkeit von der vorgegebenen und der tatsächlichen Gaskonzentration in der Flüssigkeit vorgenommen, weshalb die io Dosiergenauigkeit für das Gas in der Flüssigkeit erheblich gesteigert wird.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Rücklaufventils 5 erläutert. Im Ausgangszustand liegt die zylindrische Laufbüchse 47 an der in der Zeichnung unteren Stirnwand des ls Gehäuses 43 dicht an. Das Loch 45 ist immer offen. Bei der Gaszufuhr wird an der Membran 46 eine Druckdifferenz erzeugt, weshalb sich die Membran 46 samt der zylindrischen Laufbüchse 47 in der Zeichnung nach oben in die dargestellte Lage verschiebt, wodurch der Zugang des Gases in den 20 Stutzen 44 und ferner in den Ejektor 1 ermöglicht wird. Eine derartige Ausbildung des Ventils 5 erlaubt es der Flüssigkeit nicht, zum Regler 2 und zum Durchflussmesser 6 zu gelangen, weshalb die Messgenauigkeit und die Regelung der Gaszufuhr gewährleistet werden.
25 Der erste Wandler 16 arbeitet wie folgt: Die Wechselstromspannung vom zweiten Differentialtransformatorgeber 15 wird durch den Demodulator 28 in eine Gleichstromspannung verwandelt und zur Spannung des Korrektors 29 addiert. Das Summensignal wird durch einen Gleichstromver-30 stärker verstärkt, an dessen Ausgang ein dem Flüssigkeitsverbrauch proportionales Gleichstromsignal gebildet wird.
Der Korrektionsregler 20 arbeitet wie folgt: Am Eingang des Korrektionsreglers 20 trifft ein Summensignal vom Vergleich der die vorgegebene und die tatsächliche Gaskonzen-35 tration in der Flüssigkeit kennzeichnenden Signale ein. Dieses Signal wird durch den Modulator 36 in ein Wechselstromsignal verwandelt, durch den Verstärker 37 verstärkt, und auf den Eingang des Magnetverstärkers 39 gelangt ein verstärkter, durch den Demodulator 38 gleichgerichteter 40 Gleichstrom, mit Hilfe der Rückkopplung wird am Ausgang des Magnetverstärkers 39 ein Impulssignal mit regelbarer Dauer und regelbarem Impuls-Pause-Verhältnis gebildet. Vom Ausgang des Magnetverstärkers 39 kommt das Impulssignal am zweiten Stellglied 21 an.
45 Das Dosiergerät enthält ein Manometer 53, das zur Prüfung des Dosiergerätes dient und die Einstellung des Gasdruckreglers 8 beschleunigt.
Die erwähnte hydraulische Verstärkung wird dadurch erreicht, dass im Notbetriebszustand der Druck im Hohlraum so 48 grösser als der Druck im Hohlraum 49 wird, wodurch auf die Membran 46 eine grosse Kraft einwirkt, die auf die Laufbüchse 47 übertragen wird, weil die Fläche der Membran 46 die Stirnfläche der Laufbüchse 47 um ein Vielfaches übersteigt. Es findet ein besonders dichtes Andrücken der Lauf-55 büchse 47 an die in der Zeichnung untere Stirnfläche des Gehäuses 43 statt.
Das erläuterte Dosiergerät gestattet es, die Dosiergenauigkeit für das Gas in der Flüssigkeit, beispielsweise von Chlor im Trinkwasser, erheblich zu erhöhen, wodurch die 60 Gütekennwerte des Trinkwassers wesentlich verbessert werden.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Dosiergerät, das einen Ejektor (1) zur Vermischung von einem Gas mit einer Flüssigkeit, der mit einem Hauptrohr (13) hydraulisch verbunden ist, einen Gas-Durchfluss-mengenregler (2) mit einem ersten Stellglied (3), ein mit dem Gas-Durchflussmengenregler (2) verbundenes und mit dem Ejektor (1) pneumatisch gekoppelten Vakuum-Membran-ventil (4), einen mit dem Gas-Durchflussmengenregler (2) und mit einem auf einer Gasleitung (11) angeordneten Gasdruckregler (8) verbundenen Durchflussmesser (6) mit einem ersten Differentialtransformatorgeber (7), einen Flüssigkeitsverbrauchsmesser (23, 12), der eine Blende (12) ein-schliesst, das im Hauptrohr (13) angeordnet, hydraulisch an ein Differentialmanometer (14) mit einem an einen ersten Wandler (16) gekoppelten zweiten Differentialtransformatorgeber (15) angeschlossen ist, einen elektrisch mit dem ersten Stellglied (3) verbundenen ersten Einsteller (19) für das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis aufweist, gekennzeichnet durch einen auf dem Hauptrohr (13) in einem zum Erreichen einer gleichbleibenden Gaskonzentration in der Flüssigkeit ausreichenden Abstand vom Ejektor (1) angeordneten Konzentrationsmesser (17), einen zweiten Einsteller (18) für die Gaskonzentration in der Flüssigkeit, einen elektronischen Korrektionsregler (20), der mit dem zweiten Einsteller (18) und mit dem Konzentrationsmesser (17) verbunden ist und weiterhin über ein zweites Stellglied (21) mit dem ersten Einsteller (19) verbunden ist, einen mit dem ersten Wandler (16) und mit dem Flüssigkeitsverbrauchsmesser (23, 12) gekoppelten ersten Signalverteiler (22), einen mit dem ersten Differentialtransformatorgeber (7) und mit einem zweiten Signalverteiler (25) gekoppelten zweiten Wandler (24), wobei die elektrische Kopplung des ersten Einstellers (19) mit dem ersten Stellglied (3) über einen elektronischen, an den ersten und zweiten Signalverteiler (22, 25) angeschlossenen Regler (26) für das Verhältnis der Durchflussmengen von Gas und Flüssigkeit und die pneumatische Kopplung des Ejektors (1) mit dem Vakuum-Membranenventil (4) über ein Rücklaufventil (5) mit einer hydraulischen Verstärkung zustande kommt.
2. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rücklaufventil (5) mit der hydraulischen Verstärkung ein zylindrisches Gehäuse (43) aufweist, mit einem durch eine erste Stirnwand des Gehäuses (43) hindurchragenden Stutzen (44), der in der Zentralachse des Gehäuses liegt und in einem Abstand von der zweiten Stirnseite des Gehäuses (43) liegt, dass der Stutzen (44) in der Nähe der ersten Stirnwand des Gehäuses (43) ein Loch (45) aufweist, dass eine Membran (46) mit einer Zentralöffnung im Gehäuse (43) vorhanden ist, dass die Membran (46) eine an die zweite Stirnwand des Gehäuses (43) dicht anlegbare zylindrische Laufbüchse (47) aufweist, wobei die Membran (46) im zylindrischen Gehäuse (43) derart angeordnet ist, dass zwischen den Stirnwänden des Gehäuses (43) und der Membran (46) zwei gleich grosse Hohlräume (48,49) mit Öffnungen für die Gaszufuhr und -ableitung gebildet sind, während die zylindrische Laufbüchse (47) und der Stutzen (44) gleichach-sig angeordnet sind.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen zur Überwachung des Gasverbrauches vorgesehenen, an den zweiten Signalverteiler (25) angeschlossenen und in unmittelbarer Nähe des Gas-Durchflussmen-genreglers (2) angeordneten Gasdurchflussanzeiger (52) enthält.
4. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein für eine Prüfung des Dosiergeräts dienendes und eine Einstellung des Gasdruckreglers (8) beschleunigendes und zwischen dem Durchflussmesser (6) und dem Gasdruckregler (8) liegendes Manometer (53) aufweist.
5. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen an den zweiten Signalverteiler (25) angeschlossenen und in unmittelbarer Nähe des zweiten Einstellers (18) für die Gaskonzentration in der Flüssigkeit ange-5 ordneten Anzeiger (55) für die Gasdurchflussmenge enthält.
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