BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten, nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7.
Die steigende technischen Anforderungen in der Prozessautomatisierung, in der Chemie und verwandten Industrie, sowie im Apparatenbau etc. haben zur Konstruktion einer ganzen Reihe von Dosiervorrichtungen geführt, die mit Hilfe einer pneumatischen Einwirkung arbeiten. Diese Vorrichtungen zeichnen sich durch Einfachheit, Genauigkeit und kleine Störanfälligkeit aus.
Die bis heute bekannten Dosierungsvorrichtungen benötigen oft komplizierte Einrichtungen zur Stabilisierung der inneren Flüssigkeitsspiegel, müssen manchmal vor der ersten Inbetriebnahme bzw. beim Einschalten nach längeren Stillstand von der Hand mit der zu dosierenden Flüssigkeit gefüllt werden, es bilden sich auch beim Füllen dieser Vorrichtungen oft Luftblasen, die die Dosierungsgenauigkeit sowie die Funktion beeinträchtigen. Die Reservoire der zu dosierenden Flüssigkeiten sind öfters in ihrer Grösse begrenzt und können meistens nicht unterhalb dieser Vorrichtungen plaziert werden. Die Kontrolle des Füllstandes der Reservoire benötigt oft komplizierte Einrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obenaufgeführte Mängel zu beseitigen.
Dies wird erfindungsgemäss durch die in dem kennzeichnenenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 ausgeführt.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend an Hand von in der Zeichunung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1: Die Dosierungsvorrichtung in einer schematischen Gesamtdarstellung.
Fig. 2: Die Dosiervorrichtung in der Ausführung mit einem in dem Füllungsgefäss eingebauten Niveaugeber.
Fig. 3: Die Dosierungsvorrichtung mit einem Flüssigkeitsumschalter.
Fig. 4: Das modifizierte Reservoir der zu dosierenden Flüssigkeit für die Entnahme aus einem Durchflusskanal oder einem Behälter.
Fig. 5: Eine Variante des modifizierten Reservoirs mit einem Rückschlagventil bzw. Rückschlagklappe.
Die Figur 1 zeigt die Dosierungsvorrichtung in einer schematischen Gesamtdarstellung.
Die dargestellte Dosierungsvorrichtung besteht aus einem Dosierungsrohr 1, welches oben eine obere Biegung 12 mit einer in freie Atmosphäre geöffnenten Mündung 11 hat und unten eine untere Biegung 13 besitzt. Oberhalb der unteren Biegung 13 ist an der gegenüber der Mündung 11 liegenden Seite ein Dosierungsgefäss 14 so angeordnet, dass es unterhalb der Mündung 11 liegt. Das Volumen des Dosierungsgefässes 14 bestimmt die Menge, die die Dosierungsvorrichtung dosiert. Das Dosierungsgefäss 14 hat in seinem oberen Teil eine Zuflussöffnung 16 und verjüngt sich oberhalb dieser Zuflussöffnung 16 in ein Entlüftungsrohr 17. Das Dosierungsgefäss 14 und sein Entlüftungsrohr 17 liegen in einem Füllungsgefäss 15. Das Füllungsgefäss 15 ist in seinem unteren Teil an das Zuflussrohr 2 mit der Zu flussmündung 21 angeschlossen.
Das Zuflussrohr 2 hat unten eine untere Biegung 22 und mündet mit seinem Verbindungsteil 23 in den Boden des Regelungsgefässes 6. Das Regelungsgefäss 6 ist so plaziert, dass sein Boden unterhalb der Zuflussmündung 21 liegt. Die untere Biegung 22 des Zuflussrohres 2 ist so tief angeordnet, dass die im Zuflussrohr 2 angesammelte Flüssigkeit eine Flüssigkeitsspere für den maximalen, in der Dosierungsvorrichtung benötigten, Überdruck bildet. Das Regelungsgefäss 6 hat weiter in seinen Boden ein Speiserohr 100 mit dem oberen Teil 101 eingeführt und ist oben mit einem Überlauf 62 ausgerüstet, der in den Abfluss 63 mündet. Der Ansaugteil des Überlaufes 62 ist so plaziert, dass er unterhalb der oberen Biegung 12 des Dosierungsrohres 1 liegt.
Im den Regelungsgefäss 6 wird der Flüssigkeitsspiegel geregelt, zu diesem Zweck ist auf dem Niveau des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 ein Niveaugeber 110 untergebracht.
Der geregelte Flüssigkeitsspiegel 61 liegt unterhalb der oberen Biegung 12 des Dosierungsrohres 1, unterhalb der Öffnung des Entlüftungsrohres 17, unterhalb des Überlaufes 62, unterhalb der Abzweigung 41 des Verbindungsrohres 4 und oberhalb der Zuflussöffnung 16 des Dosierunggrohres 1. Das Speiserohr 100 ist in das Reservoir 3 der zu dosierenden Flüssigkeit (D), welches unter dem Bodenniveau des Regelungsgefässes 6 liegt, durch den abgedichteten Durchgang 33 eingeführt. Das Reservoir 3 darf maximal zu dem oberen Spiegelniveau 32 mit der zu dosierenden Flüssigkeit D gefüllt werden. Der untere Teil 102 des Speiserohres 100 liegt unter dem unteren Spiegelniveau 31 der zu dosierenden Flüssigkeit D. Der im oberen Teil des Reservoirs 3 angeordnete Druckluftanschluss 34 ist mittels einer Druckluftleitung 9 an den Ausgang 82 des Luftverteilers 8 angeschlossen.
Der Ausgang 81 des Luftverteilers 8 mündet in die freie Atmosphäre, der Ausgang 82 ist an die Abzweigung 43 des Verbindungsrohres 4 angeschlossen. Die Abzweigung 42 des Verbindungsrohres 4 ist mit dem Tauchrohr 51 eines Überdruckreglers 5 verbunden. Der Überdruckregler 5 besteht in einer möglichen Ausführung aus einem offenen Gefäss 52, das mit einer Hilfsflüssigkeit P gefüllt ist und einem Tauchrohr 51 mit der Eintauchtiefe A. Das Verbindungsrohr 4 ist über die Abzweigung 41 mit dem oberen Teil des Füllungsgefässes 15 verbunden. Die für die Funktion der Dosiervorrichtung notwendige Druckluftverteilung erfolgt mit Hilfe der Verteildüse 84 des Luftverteilers 8, die über die Zuleitung 71 an die Druckluftquelle 7 angeschlossen ist. Die Zuleitung 71 ist weiter mit dem Druckindikator 72 verbunden, von welchem eine Signalleitung 134 zu der Steuereinheit 130 führt.
Die Verteildüse 84 des Luftverteilers 8 wird mittels des Antriebes 140 über die Kupplung 141 bewegt. Die Steuereinheit 130 der gesamten Dosierungsvorrichtung steuert über die Steuerleitung 132 den Antrieb 140 und über die Steuerleitung 133 die Druckluftquelle 7. Der Niveaugeber 110 ist mittels einer Signalleitung 111 über den Messumformer 120 und die Leitung 131 an die Steuereinheit 130 angeschlossen.
Die Dosierungsvorrichtung in der Ausführung gemäss Fig. 1 arbeitet folgendermassen:
Vor der ersten Inbetriebnahme sind das Dosierungsrohr 1, das Zuflussrohr 2 und das Regelungsgefäss 6 leer. Das Reservoir 3 und der Überdruckregler 5 sind mit den entsprechenden Flüssigkeiten (D bzw. P) gefüllt. Am Anfang sind die sämtlichen inneren Räume des Dosierungsrohres 1, des Füllungsgefässes 15, des Zuflussrohres 2, des Verbindungsrohres 4 und auch der Raum oberhalb der zu dosierenden Flüssigkeit D teilweise direkt, teils über den Luftverteiler 8 mit der freien Atmosphäre verbunden.
Nach dem Einschalten der Dosierungsvorrichtung wird die Verteildüse 84 des Luftverteilers 8 durch die Steuereinheit 130 mittels des Antriebes 140 über die Kupplung 141 gegenüber dem Ausgang 82 positioniert. Die Steuereinheit 130 schaltet, nach dieser Positionierung der Verteildüse 84, dann die Druckluftquelle 7 ein. Der von der Druckluftquelle 7 erzeugte Überdruck gelangt jetzt über die Zuleitung 71, die Verteildüse 84, den Ausgang 82, die Druckluftleitung 9 und den Druckluftanschluss 34 des Reservoirs 3 in den Raum oberhalb der zu dosirenden Flüssigkeit D.
Die Luftdruckquelle 7 liefert den Überdruck in so einem Bereich, dass bei einem Niveaustand der Flüssigkeit D im Reservoir 3 zwischen dem oberen Spiegelniveau 32 und dem unteren Spiegelniveau 31, eine sichere Füllung der Dosiervorrichtung bis zu dem Niveau des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 gewährleistet ist.
Der notwendige Überdruck für die Förderung der Flüssigkeit D aus dem Reservoir 3 bis zu dem geregelten Flüssigkeitsspiegel 61 ist umgekehrt proportional zu dem Flüssigkeitstand im Reservoir 3. Diese Tatsache wird zur Kontrolle des Flüssigkeitstandes im Reservoir 3 mit Hilfe des Druckindikators 72 genützt.
Bei einem leeren Reservoir 3 bzw. bei einem Niveaustand unterhalb des unteren Spiegelniveaus 31 fällt der gelieferte Überdruck praktisch auf Null, was mittels des Druckindikators 72 zur Alarmausgabe ausgewertet werden kann.
Die Flüssigkeit D wird durch den Überdruck aus dem Reservoir 3 über das Speiserohr 100 in das Regelungsgefäss 6 hineingedrückt. Das Regelungsgefäss 6 und das mit ihm durch das Zuflussrohr 2 verbundene Füllungsgefäss 15 werden mit der Flüssigkeit D gefüllt. Wenn das Niveau der Flüssigkeit D in dem Füllungsgefäss 15 das Niveau der Zuflussöffnung 16 des Dosierungsgefässes 14 erreicht hat, wird auch das Dosierungsgefäss 14 und damit auch das Dosierungsrohr 1 gefüllt. Die in das Dosierungsgefäss 14 eindringende Flüssigkeit D drückt die sich im Inneren des Dosierungsgefässes 14 befindende Luft einerseits über das Dosierungsrohr 1 und die Mündung 11, anderseits über das Entlüftungsrohr 17, die Abzweigung 41, das Verbindungsrohr 4 und die Ausgänge 83 und 81 des Luftverteilers 8, in die freie Atmosphäre. Damit wird die Bildung der Luftblasen unterbunden.
Der Füllvorgang dauert so lange bis das Niveau der Flüssigkeit D in dem Regelungsgefäss 6, dem Füllungsgefäss 15 und dem Dosierungsrohr 1 mit seinen Teilen (Dosierungsgefäss 14, Entlüftungsrohr 17) das Niveau des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 erreicht hat.
Nach dem Erreichen des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 wird die Steuereinheit 130 von dem Niveaugeber 110 über die Signalleitung 111, den Messumformer 120 und die Leitung 131 so angeregt, dass die Steuereinheit 130 über die Steuerleitung 133 die Druckluftquelle 7 abschaltet und dann den Antrieb 140 über die Steuerleitung 132 so steuert, dass die Verteildüse 84 des Luftverteilers 8 so eine Lage annimmt, dass die Ausgänge 82 und 83 über den Ausgang 81 mit der freien Atmosphäre verbunden sind.
Damit kann die beim Füllvorgang in der Druckluftleitung 9 und dem Reservoir 3 komprimierte Luft in die freie Atmosphäre entweichen. Das hat ein Rückfluss der Flüssigkeit D aus dem Regelungsgefäss 6, dem Füllungsgefäss 15, dem Entlüftungsrohr 17, dem Dosierungsgefäss 14, dem Dosierungsrohr 1 und dem Zuflussrohr 2 in das Reservoir 3 zur Folge.
Das Dosierungsgefäss 14 bleibt nach der vollständigen Entleerung des Füllungsgefässes 15 bis zu dem Niveau der Zufluss öffnung 16 gefüllt, dies gilt auch für die andere Seite des Dosie rungsrohres 1.
Das Zuflussrohr 2 bleibt nach der vollständigen Entleerung des Regelungsgefässes 6 bis zu dem Niveau der Mündung seines Verbindungsteiles 23 in das Regelungsgefäss 6 mit der Flüssigkeit D gefüllt, die eine für die weitere Funktion der Dosierungsvorrichtung notwendige Flüssigkeitsspere bildet.
Nach der automatischen Stabilisierung der inneren Flüssigkeitsspiegel, wie oben beschrieben, wird die Verteildüse 84 des Luftverteilers 8 gegenüber den Ausgang 83 positioniert. Anschliessend wird die Druckluftquelle 7 eingeschaltet. Damit dringt die von der Druckluftquelle 7 erzeugte Druckluft über die Zuleitung 71, die Verteildüse 84 und den Ausgang 83 in das Verbindungsrohr 4 ein. Die Druckluft dringt über die Abzweigung 42 des Verbindungsrohres 4 in das Tauchrohr 51 des Überdruckreglers 5 ein und sprudelt, nach Erreichen der entsprechenden Grösse, durch die Hilfsflüssigkeit P in die freie Atmosphäre. Durch die Wirkung des Überdruckreglers 5 stellt sich ein geregelter Überdruck ein, dessen Grösse durch die Eintauchtiefe A des Tauchrohres 51 und durch das spezifische Gewicht der Hilfsflüssigkeit P gegeben ist.
Der Überdruckregler kann auch in Form eines Membranreglers, Schwimmreglers usw. ausgeführt sein.
Der geregelte Überdruck wirkt über die Abzweigung 41 des Verbindungsrohres 4 auf die in dem Dosierungsgefäss 14 des Dosierungsrohres 1 angesammelte Flüssigkeit D und auch auf die Flüssigkeit im Zuflussrohr 2, die eine Flüssigkeitssperre für den Überdruck bildet. Dadurch wird eine bestimmte Menge der angessammelten Flüssigkeit D aus dem Dosierungsgefäss 14 über die Mündung 11 des Dosierungsrohres 1 herausgedrückt.
Die gewünschte herausgedrückte Menge der Flüssigkeit D ist durch das Volumen des Dosierungsgefässes 14 und durch den eingestellten geregelten Überdruck gegeben.
Die Länge und der Durchschnitt des Entlüftungsrohres (17) und der Durchschnitt der Zuflussöffnung (16) können je nach Anwendung beliebig sein.
In Figur 2 ist eine Ausführung der Dosierungsvorrichtung dargestellt, bei welcher das Regelungsgefäss 6 den gleichen Durchmesser wie das Speiserohr 100 hat. Das Zuflussrohr 2 ist mit seinem Verbindungsteil 23 als eine Abzweigung an der Stelle des Übergangs von dem oberen Teil 101 des Speiserohres 100 in das untere Teil des Regelungsgefässes 6 angeschlossen. In diesem Falle ist der Niveaugeber 110 direkt in dem Füllungsgefäss 15 auf dem Niveau des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 untergebracht.
Die Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung der Dosierungsvorrichtung mit der Entnahme der zu dosierenden Flüssigkeit D von einer unter Druck stehenden Leitung. Bei dieser Alternative erfolgt die Füllung des Regelungsgefässes 6 mit Hilfe eines Flüssigkeitsumschalters 150, der mittels einer Steuerleitung 151 an die Steuereinheit 130 angeschlossen ist. Der Flüssigkeitsumschalter 150 hat einen Ausgang 152 der an das Speiserohr 100 angeschlossen ist, einen Eingang 153, der mit der unter dem Druck stehenden Leitung mit der Flüssigkeit D verbunden ist und den Ausgang 154 der in den Abfluss 155 mündet. Bei dieser Ausführung der Dosierungsvorrichtung entfällt gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 das Reservoir 3, die Druckluftleitung 9 und der Asugang 82 des Luftverteilers 8.
Bis auf die Füllung des Regelungsgefässes 6 mittels eines Überdruckes der Druckluftquelle 7 arbeitet die Dosiervorrichtung identisch wie die Dosierungsvorrichtung gemäss Figur 1. Das Regelungsgefäss 6 bzw. die ganze Dosiervorrichtung wird direkt von der Druckleitung über den Flüssigkeitsumschalter 150 gefüllt, wenn die Steuereinheit 130 über die Steuerleitung 151 den Umschalter 15 so steuert, dass der Weg zwischen dem Eingang 153 und dem Ausgang 152 offen ist. Dieser Weg bleibt so lange offen, bis der Füllvorgang beendet ist und das Niveau des geregelten Flüssigkeitsspiegels 61 erreicht ist. Die Steuereinheit 130 gibt dann nach der Anregung durch Niveaugeber 110 ein Steuerbefehl an den Flüssigkeitsumschalter 150 so, dass jetzt der Weg vom Ausgang 152 zu dem Ausgang 154 offen ist und die Flüssigkeit D aus der Dosierungsvorrichtung herausfliessen kann.
Nach der automatischen Stabilisierung der inneren Flüssigkeitsspiegel, wie beschrieben, arbeitet die Dosierungsvorrichtung nach Fig. 3 absolut identisch wie die Dosierungsvorrichtung nach Fig. 1.
In Figur 4 ist ein modifiziertes Reservoir 3 dargestellt, das eine Entnahme der zu dosierenden Flüssigkeit D aus einem Durchflusskanal oder aus einem grösseren Behälter 36 erlaubt.
Das Reservoir 3 hat in seinem Boden eine Öffnung 35, die das Eindringen der zu dosierenden Flüssigkeit D in das Reservoir 3 ermöglicht. Die Öffnung 35 ist so dimensioniert und die Eintauchtiefe des Reservoirs 3 so gewählt, dass eine einwandfreie Funktion bei der Füllung der Dosiervorrichtung, wie oben beschrieben, gewährleistet ist.
In Figur 5 ist eine Variante des modifizierten Reservoirs 3 gemäss Figur 4 dargestellt, bei welcher anstatt der Öffnung 35 ein Rückschlagventil (-Klappe) 37 zur Anwendung kommt.
Der in den Beispielen beschriebene Niveaugeber kann auf den verschiedenen Prinzipien arbeiten wie z.B. mit Schwimmer, photoelektrisch, auf dem Prinizip der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazität, einer Ermittlung der dielektrischen Konstante, mit Thermistor usw.
Die Druckluftquelle kann nach einem beliebigen Prinzip arbeiten, sie muss nur regelbar sein.
Der beschriebene Luftverteiler kann mit Ventilen, Klappen, Nocken, Schiebern etc. oder als ein motorischer Luftverteiler ausgeführt sein.
Die Dosiervorrichtung nach der Erfindung hat die Eigenschaft, dass sich die inneren Flüssigkeitsspiegel automatisch und selbstständig einstellen, womit eine von der Flüssigkeitsmenge im Reservoir und von den Spiegelschwankungen unabhängige und genaue Dosierung möglich ist.
Durch die Art der Füllung und die Konstruktion des Dosierungsgefässes wird eine Bildung der Luftblasen unterbunden und damit eine genaue Dosierung der kleinsten Mengen ermöglicht.
Die Dosierungsvorrichtung arbeitet zuverlässig bereits nach der ersten Einschaltung ohne der Notwendigkeit einer manuellen Erstfüllung der inneren Teile.
Das Reservoir der zu dosierenden Flüssigkeit ist unterhalb der Dosierungsvorrichtung angeordnet und kann damit grössere Dimensionen haben.
Der Flüssigkeitsstand des Reservoirs kann bei jedem Dosierungszyklus automatisch durch einfache Luftdruckmessung überwacht werden.
Die Dosierungsvorrichtung ermöglicht auch eine Dosierung von Flüssigkeiten aus grossen Behältern, Durchflusskanälen und unter Druck stehenden Leitungen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung findet Verwendung in der Chemie und ihr Verwandter Gebiete, bei der Konstruktion verschiedener Apparate, chemischen Analysatoren, Füllungsmaschienen usw.
DESCRIPTION
The invention relates to a device for dosing liquids, according to the characterizing part of claim 1 and the dependent claims 2 to 7.
The increasing technical requirements in process automation, in chemistry and related industries, as well as in apparatus construction etc. have led to the construction of a whole series of dosing devices that work with the help of a pneumatic action. These devices are characterized by simplicity, accuracy and low susceptibility to failure.
The dosing devices known to date often require complicated devices for stabilizing the internal liquid level, sometimes have to be filled by hand with the liquid to be dosed before the first start-up or when switched on after a long standstill, air bubbles often form even when these devices are filled, that impair the dosing accuracy and the function. The reservoirs of the liquids to be dosed are often limited in size and mostly cannot be placed below these devices. Checking the fill level of the reservoirs often requires complicated facilities.
The invention has for its object to eliminate the above-mentioned shortcomings.
This is achieved according to the invention by the measures specified in the characterizing part of claim 1. Preferred embodiments are set out in dependent claims 2 to 7.
The essence of the invention is described below with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawing.
Show it:
Fig. 1: The dosing device in a schematic overall view.
Fig. 2: The metering device in the version with a level sensor built into the filling vessel.
Fig. 3: The dosing device with a liquid switch.
Fig. 4: The modified reservoir of the liquid to be dosed for removal from a flow channel or a container.
Fig. 5: A variant of the modified reservoir with a check valve or check valve.
Figure 1 shows the dosing device in a schematic overall view.
The dosing device shown consists of a dosing tube 1, which has an upper bend 12 at the top with an opening 11 opening into the free atmosphere and a lower bend 13 at the bottom. Above the lower bend 13, a metering vessel 14 is arranged on the side opposite the mouth 11 in such a way that it lies below the mouth 11. The volume of the dosing vessel 14 determines the amount that the dosing device doses. The metering vessel 14 has an inflow opening 16 in its upper part and tapers above this inflow opening 16 into a vent pipe 17. The metering vessel 14 and its vent pipe 17 are located in a filling vessel 15. The lower part of the filling vessel 15 is connected to the inflow tube 2 with the Connected to estuary 21.
The inflow pipe 2 has a lower bend 22 at the bottom and opens with its connecting part 23 into the bottom of the control vessel 6. The control vessel 6 is placed in such a way that its bottom lies below the inflow mouth 21. The lower bend 22 of the inflow pipe 2 is arranged so deep that the liquid accumulated in the inflow pipe 2 forms a liquid barrier for the maximum overpressure required in the metering device. The control vessel 6 has further introduced a feed pipe 100 with the upper part 101 into its bottom and is equipped at the top with an overflow 62 which opens into the drain 63. The suction part of the overflow 62 is placed in such a way that it lies below the upper bend 12 of the metering tube 1.
The liquid level is regulated in the control vessel 6; for this purpose, a level sensor 110 is accommodated at the level of the regulated liquid level 61.
The regulated liquid level 61 lies below the upper bend 12 of the metering tube 1, below the opening of the ventilation tube 17, below the overflow 62, below the branch 41 of the connecting tube 4 and above the inflow opening 16 of the metering tube 1. The feed tube 100 is in the reservoir 3 the liquid to be dosed (D), which is below the floor level of the control vessel 6, introduced through the sealed passage 33. The reservoir 3 may be filled with the liquid D to be dosed at a maximum to the upper level 32. The lower part 102 of the feed pipe 100 lies below the lower mirror level 31 of the liquid D to be metered. The compressed air connection 34 arranged in the upper part of the reservoir 3 is connected to the outlet 82 of the air distributor 8 by means of a compressed air line 9.
The outlet 81 of the air distributor 8 opens into the free atmosphere, the outlet 82 is connected to the branch 43 of the connecting pipe 4. The branch 42 of the connecting pipe 4 is connected to the immersion pipe 51 of a pressure regulator 5. In one possible embodiment, the pressure regulator 5 consists of an open vessel 52 which is filled with an auxiliary liquid P and an immersion tube 51 with the immersion depth A. The connecting tube 4 is connected via the branch 41 to the upper part of the filling vessel 15. The compressed air distribution required for the function of the metering device is carried out with the aid of the distributing nozzle 84 of the air distributor 8, which is connected to the compressed air source 7 via the feed line 71. The feed line 71 is further connected to the pressure indicator 72, from which a signal line 134 leads to the control unit 130.
The distribution nozzle 84 of the air distributor 8 is moved by means of the drive 140 via the clutch 141. The control unit 130 of the entire dosing device controls the drive 140 via the control line 132 and the compressed air source 7 via the control line 133. The level sensor 110 is connected to the control unit 130 by means of a signal line 111 via the transmitter 120 and the line 131.
The metering device in the embodiment according to FIG. 1 works as follows:
Before the first start-up, the metering tube 1, the inflow tube 2 and the control vessel 6 are empty. The reservoir 3 and the pressure regulator 5 are filled with the corresponding liquids (D and P). At the beginning, all of the inner spaces of the metering tube 1, the filling vessel 15, the inflow tube 2, the connecting tube 4 and also the space above the liquid D to be metered are partly directly connected, partly via the air distributor 8 to the free atmosphere.
After switching on the dosing device, the distribution nozzle 84 of the air distributor 8 is positioned by the control unit 130 by means of the drive 140 via the coupling 141 relative to the outlet 82. The control unit 130 then switches on the compressed air source 7 after this positioning of the distributing nozzle 84. The excess pressure generated by the compressed air source 7 now reaches the space above the liquid D to be metered via the supply line 71, the distribution nozzle 84, the outlet 82, the compressed air line 9 and the compressed air connection 34 of the reservoir 3.
The air pressure source 7 supplies the excess pressure in such a range that when the liquid D in the reservoir 3 is at a level between the upper level 32 and the lower level 31, a safe filling of the metering device is ensured up to the level of the regulated liquid level 61.
The overpressure required for the delivery of the liquid D from the reservoir 3 to the regulated liquid level 61 is inversely proportional to the liquid level in the reservoir 3. This fact is used to control the liquid level in the reservoir 3 with the aid of the pressure indicator 72.
In the case of an empty reservoir 3 or at a level below the lower mirror level 31, the delivered excess pressure practically drops to zero, which can be evaluated by means of the pressure indicator 72 for the alarm output.
The liquid D is pressed into the control vessel 6 by the excess pressure from the reservoir 3 via the feed pipe 100. The control vessel 6 and the filling vessel 15 connected to it by the inflow tube 2 are filled with the liquid D. When the level of the liquid D in the filling vessel 15 has reached the level of the inflow opening 16 of the dosing vessel 14, the dosing vessel 14 and thus also the dosing tube 1 are also filled. The liquid D penetrating into the metering vessel 14 presses the air inside the metering vessel 14 on the one hand via the metering tube 1 and the mouth 11, and on the other hand via the ventilation tube 17, the branch 41, the connecting tube 4 and the outlets 83 and 81 of the air distributor 8 , into the free atmosphere. This prevents the formation of air bubbles.
The filling process lasts until the level of the liquid D in the control vessel 6, the filling vessel 15 and the metering tube 1 with its parts (metering vessel 14, vent tube 17) has reached the level of the regulated liquid level 61.
After reaching the regulated liquid level 61, the control unit 130 is excited by the level sensor 110 via the signal line 111, the transmitter 120 and the line 131 in such a way that the control unit 130 switches off the compressed air source 7 via the control line 133 and then the drive 140 via the control line 132 controls so that the distribution nozzle 84 of the air distributor 8 assumes such a position that the outlets 82 and 83 are connected to the free atmosphere via the outlet 81.
The compressed air during the filling process in the compressed air line 9 and the reservoir 3 can thus escape into the free atmosphere. This results in a backflow of the liquid D from the control vessel 6, the filling vessel 15, the vent tube 17, the metering vessel 14, the metering tube 1 and the inflow tube 2 into the reservoir 3.
The metering vessel 14 remains filled after the complete emptying of the filling vessel 15 up to the level of the inflow opening 16; this also applies to the other side of the metering tube 1.
After the control vessel 6 has been completely emptied, the inflow tube 2 remains filled with the liquid D up to the level of the mouth of its connecting part 23 into the control vessel 6, which forms a liquid spar necessary for the further functioning of the metering device.
After the automatic stabilization of the internal liquid levels, as described above, the distributor nozzle 84 of the air distributor 8 is positioned opposite the outlet 83. The compressed air source 7 is then switched on. The compressed air generated by the compressed air source 7 thus penetrates into the connecting pipe 4 via the feed line 71, the distribution nozzle 84 and the outlet 83. The compressed air penetrates via the branch 42 of the connecting pipe 4 into the immersion pipe 51 of the pressure regulator 5 and, after reaching the corresponding size, bubbles through the auxiliary liquid P into the free atmosphere. The effect of the overpressure regulator 5 results in a regulated overpressure, the size of which is given by the immersion depth A of the immersion tube 51 and by the specific weight of the auxiliary liquid P.
The pressure regulator can also be designed in the form of a membrane regulator, float regulator, etc.
The controlled excess pressure acts via the branch 41 of the connecting tube 4 on the liquid D accumulated in the metering vessel 14 of the metering tube 1 and also on the liquid in the inflow tube 2, which forms a liquid barrier for the excess pressure. As a result, a certain amount of the accumulated liquid D is pressed out of the metering vessel 14 via the mouth 11 of the metering tube 1.
The desired amount of liquid D squeezed out is given by the volume of the metering vessel 14 and by the set, controlled overpressure.
The length and the average of the vent pipe (17) and the average of the inflow opening (16) can be any, depending on the application.
FIG. 2 shows an embodiment of the metering device in which the control vessel 6 has the same diameter as the feed pipe 100. The inlet pipe 2 is connected with its connecting part 23 as a branch at the point of transition from the upper part 101 of the feed pipe 100 into the lower part of the control vessel 6. In this case, the level sensor 110 is accommodated directly in the filling vessel 15 at the level of the regulated liquid level 61.
FIG. 3 shows an alternative embodiment of the dosing device with the removal of the liquid D to be dosed from a line under pressure. In this alternative, the control vessel 6 is filled with the aid of a liquid switch 150 which is connected to the control unit 130 by means of a control line 151. The liquid switch 150 has an outlet 152 which is connected to the feed pipe 100, an inlet 153 which is connected to the pressurized line with the liquid D and the outlet 154 which opens into the drain 155. In this embodiment of the metering device, the reservoir 3, the compressed air line 9 and the passage 82 of the air distributor 8 are omitted compared to the embodiment according to FIG. 1.
Except for the filling of the control vessel 6 by means of an overpressure of the compressed air source 7, the dosing device works identically to the dosing device according to FIG 151 controls the switch 15 so that the path between the input 153 and the output 152 is open. This path remains open until the filling process has ended and the level of the regulated liquid level 61 has been reached. The control unit 130 then, after the excitation by level transmitter 110, issues a control command to the liquid changeover switch 150 such that the path from the outlet 152 to the outlet 154 is now open and the liquid D can flow out of the metering device.
After the automatic stabilization of the internal liquid level, as described, the dosing device according to FIG. 3 works absolutely identical to the dosing device according to FIG. 1.
FIG. 4 shows a modified reservoir 3 which allows the liquid D to be dosed to be removed from a flow channel or from a larger container 36.
The reservoir 3 has an opening 35 in its base, which allows the liquid D to be metered to penetrate into the reservoir 3. The opening 35 is dimensioned and the immersion depth of the reservoir 3 is selected so that a perfect function when filling the metering device, as described above, is ensured.
FIG. 5 shows a variant of the modified reservoir 3 according to FIG. 4, in which a check valve (flap) 37 is used instead of the opening 35.
The level transmitter described in the examples can work on various principles such as with float, photoelectric, on the principle of electrical conductivity, capacitance, a determination of the dielectric constant, with thermistor, etc.
The compressed air source can work according to any principle, it just has to be controllable.
The air distributor described can be designed with valves, flaps, cams, slides etc. or as a motorized air distributor.
The dosing device according to the invention has the property that the internal liquid levels are set automatically and independently, which enables accurate and independent dosing independent of the amount of liquid in the reservoir and the level fluctuations.
Due to the type of filling and the construction of the dosing vessel, the formation of air bubbles is prevented and an exact dosing of the smallest quantities is possible.
The dosing device works reliably after the first switch-on without the need to manually fill the inner parts.
The reservoir of the liquid to be dosed is arranged below the dosing device and can therefore have larger dimensions.
The liquid level of the reservoir can be monitored automatically by simple air pressure measurement during each dosing cycle.
The dosing device also enables dosing of liquids from large containers, flow channels and pressurized lines.
The device according to the invention is used in chemistry and related fields, in the construction of various apparatus, chemical analyzers, filling machines, etc.