DE10103091A1

DE10103091A1 - Verfahren zur Herstellung, Förderung und Dosierung einer Lösung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10103091A1
Application number: DE10103091A
Authority: DE
Inventors: Guenther Amberg; Hubert Kamml
Original assignee: Ecolab GmbH and Co OHG
Current assignee: Ecolab GmbH and Co OHG
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-01
Also published as: WO2002058833A3; WO2002058833A2

Abstract

Um eine gute Auflösung eines pulver- oder pastenförmigen Produkts (P) in einem Lösungsmittel (LM) zu erzielen, wird das Lösungsmittel (LM) unmittelbar vor dem Mischvorgang erwärmt. Bei der Förderung der Lösung (L) wird eine minimale und maximale Standhöhe in einem Mischbehälter (3) über eine Niveausteuerung (7) oder eine kurzzeitige Rückführung der Lösung (L) in den Mischbehältger (3) vorgesehen. Schließlich wird ein solches Verfahren bei der Dosierung eines Produkts (P) mit Hilfe der Leitfähigkeitsmessung der Lösung (L) verwendet. DOLLAR A Desgleichen werden Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung durch Mischen eines pulverförmigen oder pastösen Produkts mit einem Lösungsmittel in einem Mischbehälter. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Förderung einer Lösung und ein Verfahren zum Dosieren einer Produktmenge einer Lösung. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zur Durchführung dieser vorgenannten Verfahren.

Aus der EP 0 229 038 B1 ist es bekannt, zur Ermittlung der Konzentration eines in einem Lösungsmittelstrom gelösten Produktes die Produktkonzentration in dem Lösungsmittelstrom mittels Leitfähigkeitsmessungen zu ermitteln. Hier ist ein Verfahren zum Spenden einer vorbestimmten Menge einer Chemikalie in einer Lösung von unbekannter oder variabler Konzentration offenbart, bei dem die Bestimmung der Produktkonzentration in dem Lösungsmittelstrom mittels Leitfähigkeitsmessungen und Temperaturmessung erfolgt. Aus den gemessenen Werten wird anschließend in einem Rechner unter Verwendung bekannter Leitfähigkeitskennlinien für das jeweilige Produkt die in dem Lösungsmittelstrom gelöste Produktmenge errechnet. Die errechneten gelösten Produktmengen werden aufsummiert und mit der maximal für das Verfahren notwendigen Produktmenge verglichen. Sobald die aufgrund der Leitfähigkeitsmessungen ermittelte Produktmenge derjenigen Produktmenge entspricht, die bei dem zu steuernden Verfahren maximal verbraucht werden darf, wird der Lösungsstrom unterbrochen. Damit kann die Mengenerfassung und Dosierung eines Produkts für einen bestimmten Verwendungszweck durchgeführt werden. Das Verfahren ist jedoch relativ kompliziert und jeweils nur mit einer bestimmten, integrierten spezifischen Steuerung einzusetzen.

Aus der DE 198 52 164 A1 ist eine Weiterentwicklung im Sinne einer Vereinfachung des vorgenannten Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt kein Abgleich der ermittelten Produktmenge mit einer vorgegebenen Produktmenge oder Produktkonzentration. Stattdessen werden pro berechneter Produktmenge von einem Impulsgeber Impulse erzeugt, die an Steuer- oder Ausgabeeinheiten weitergegeben werden. Die Produktmenge, die einen Impuls erzeugt, kann im Rechner für jeden Verwendungszweck frei vorgegeben werden.

Die vorgenannten Verfahren, nämlich leitfähigkeitsgesteuerte Dosiersysteme, haben sich gut bewährt. Sie setzen jedoch voraus, daß das Produkt, also Pulver oder Paste, völlig gleichmäßig im Lösungsmittel, wie z. B. Wasser, gelöst ist, bevor die Leitfähigkeit der Lösung gemessen wird. Ansonsten wird die Messung und folglich die Dosierung ungenau.

Die Problematik sei beispielsweise anhand der Gegebenheiten bei einer üblichen Waschmaschine erläutert. Bei üblichen Pulverdosiervorrichtungen an Waschmaschinen wird z. B. das dosierte Waschpulver in einer Einspülkammer mit kaltem Wasser vermischt und mittels einer Kreiselpumpe in die Waschmaschine gepumpt. Da das Wasser nur als Transportmittel dient, braucht das Waschpulver hier noch nicht vollständig gelöst zu sein, es genügt, das Waschmittel erst in der Waschtrommel völlig aufzulösen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß mit kaltem Wasser vermischtes Waschpulver aufgrund der nur kurzen und kurzzeitigen Mechanik in der Dosierpumpe nicht soweit gelöst werden kann, daß es bei der Leitfähigkeitsmessung voll erfaßt wird.

Davon ausgehend liegt der Erfindung somit zunächst das technische Problem zugrunde, ein Mischverfahren zu finden, das eine schnelle und gute Vermischung des Pulvers oder der Paste mit dem Lösungsmittel sicherstellt.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung diese Verfahrens bereitzustellen.

Die verfahrensmäßige Problemlösung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Lösungsmittel unmittelbar vor dem Mischvorgang erwärmt wird. Da das Lösungsmittel in der Regel volumenmäßig ein Mehrfaches oder sogar ein Vielfaches des Produkts, nämlich des Pulvers oder der Paste, ausmacht, genügt es in der Regel, nur das Lösungsmittel zu erwärmen. Was aber nicht ausschließt, daß unter besonderen Umständen auch das Produkt erwärmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß eine schnelle und innige Vermischung des Produkts, sei es Pulver oder Paste, mit dem Lösungsmittel erzielt ist. Da die Erwärmung des effektiv kleinen Volumens unmittelbar vor dem Mischvorgang stattfindet, sind z. B. durch Transport entstehende Wärmeverluste oder auch Wärmebelastungen von Leitungen, Behältern oder sonstigen Bauteilen, vermieden.

In zweckmäßiger Weise wird die Erwärmung elektrisch durchgeführt. Wenn die Erwärmungstemperatur variabel einstellbar ist, insbesondere zwischen 30 und 50° Celsius, dann kann die Temperatur des Lösungsmittels auf verschiedene zu lösende Produkte, also z. B. auf verschiedene Waschmittelpulver, eingestellt werden. Der genannte Temperaturbereich vermeidet zudem, daß sich speziell bei niedrigen Umgebungstemperaturen Wasserdämpfe bilden können, die zu unerwünschten Produktverklumpungen im Mischbereich führen.

In raumsparender und wärmeeffektiver Weise wird zur Erwärmung ein elektrisch betriebener Durchlauferhitzer verwendet. In optimaler Weise kann dieser in unmittelbarer Nähe des Mischbehälters angebracht sein, insbesondere in oder an der Zuführungsleitung des Lösungsmittels, und zwar unmittelbar vor ihrem Eintritt in den Mischbehälter.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Förderung einer Lösung zu schaffen, die nach einem der vorgenannten Verfahren oder mit Hilfe der vorgenannten Vorrichtungen hergestellt wurde, und zwar mittels einer dem Mischbehälter nachgeschalteten Förderpumpe.

Ein solches Verfahren besteht darin, daß die Standhöhe der Lösung im Mischbehälter durch eine Niveausteuerung gesteuert ist, daß der Förderpumpe ein Absperrventil nachgeschaltet ist und daß die Niveausteuerung das Absperrventil schließt, wenn die minimale Standhöhe der Lösung erreicht ist, und das Absperrventil öffnet, wenn die maximale Standhöhe der Lösung erreicht ist. Durch diese Verfahrensschritte wird vermieden, daß der Mischbehälter vorübergehend entleert wird: Die Folge wäre eine Ansaugung von Luft durch die Förderpumpe und eine unerwünschte Schaumbildung in der Lösung.

Wenn in Weiterführung der Erfindung vorgesehen wird, daß bei geschlossenem Absperrventil die Förderpumpe, z. B. über den Entlüftungsstutzen, die Lösung über eine Rückführleitung in den Mischbehälter zurückfördert, bis die maximale Standhöhe der Lösung erreicht ist, dann ist eine weitere, innige mechanische Vermischung des Produkts mit dem Lösungsmittel die Folge. Noch ungelöste Restanteile des Produkts können sich nicht als Sediment auf dem Boden des Mischbehälters absetzen oder kristallisieren und zu einer Beeinträchtigung der Pumpenleistung oder sogar zum Verblocken der Förderpumpe führen.

Schließlich ermöglicht die Erfindung auch ein Verfahren zum Dosieren einer Produktmenge einer Lösung, hergestellt nach den vorstehenden Verfahren, das gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte:

a) Zyklisches Messen der Leitfähigkeit der Lösung, während des Dosiervorganges mit geöffnetem Absperrventil;
b) Bestimmung der Konzentration der Lösung durch Abgleich der gemessenen Leitfähigkeit mit in einem Datenspeicher abgespeicherten Leitfähigkeits-/Konzentrations-Kennlinien;
c) Berechnen der Produktmenge aus der ermittelten Produktkonzentration der Lösung und der bekannten Fließrate;
d) Aufsummieren der berechneten Produktmengen und Erzeugen eines Impulses, sobald eine vorgebbare Produktmenge erreicht ist und
e) Nutzung des Impulses zum Steuern des Dosiervorganges.

Bei dem vorgenannten Verfahren wird eine noch genauere Dosierung dadurch erzielt, daß im Verfahrensschritt b) eine Temperaturkompensation eingerechnet wird oder daß zusätzlich ein Korrekturfaktor zur Bestimmung der Konzentration von Produkten eingerechnet wird, deren Kennlinien nicht im Datenspeicher abgespeichert sind.

Um die fertige Produktlösung vor Sedimentierung und Kristallisationen von ungelösten Produktanteilen zu bewahren, kann eine Ringleitung vorgesehen sein, in der die Produktlösung als sogenannte Stammlauge ständig oder intervallartig zirkuliert, und aus der je nach Bedarf mehrere Dosierstellen über das Leitfähigkeitsmeßgerät bedarfsgerecht beschickt werden.

Insbesondere um produktbedingten Gelierungen oder Ausfällungen, sogar über längere Transportstrecken der Lösung, entgegenzuwirken, hat sich die Verwendung von 8 bis 12%igen Produktlösungen sehr bewährt.

Besonders geeignet sind die vorgenannten Verfahren oder Vorrichtungen für die Verwendung bei der Mischung und/oder Dosierung von Reinigungs-, Wasch- oder Spülmitteln und dergleichen bei Reinigungsmaschinen, Waschmaschinen, Spülmaschinen und ähnlichen Maschinen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im nachfolgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Vorrichtungen, mit deren Hilfe die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Es wird im wesentlichen der Fluß des Produkts, des Lösungsmittels und der Lösung beschrieben.

Das Produkt, z. B. ein pulverförmiges Waschmittel, ist mit P bezeichnet. Es tritt über das Pulverdosiergerät 1 und die Leitung 2 in den zylindrischen Mischbehälter 3 ein.

Des weiteren tritt das Lösungsmittel LM, hier z. B. Wasser, über Zulaufventil 4 und einen elektrischen Durchlauferhitzer 5 durch die Zuführungsleitung 6 unmittelbar in den Mischbehälter 3 ein. Der Durchlauferhitzer 5 ist elektrisch betrieben und die Temperatur des Lösungsmittels zwischen 30 und 50 Grad Celsius variabel einstellbar.

Die Einführung des Lösungsmittels erfolgt tangential in den etwa zylindrischen Mischbehälter 3. Der Mischbehälter 3 ist mit einer Niveausteuerung 7 für die erzeugte Lösung L mit den Extremständen MIN und MAX versehen. Dem Mischbehälter 3 nachgeschaltet ist eine Förderpumpe 8, und zwar ein Pumpentyp mit hoher Mechanik, die über den Entlüftungsstutzen 9 und einer Rückführleitung 10 mit dem Mischbehälter 3 verbunden ist. Der Förderpumpe 8 schließt sich ein Absperrventil 11 sowie ein Leitfähigkeitsmeßgerät 12 an. Das Leitfähigkeitsmeßgerät 12 ist steuerungsmäßig verbunden mit einem Rechner 13, der wiederum so mit der Reinigungsmaschine 14, insbesondere einer Waschmaschine, verbunden ist. Die Lösung wird nach Passieren des Leitfähigkeitsmeßgeräts 12 zur Reinigungsmaschine 14 geführt.

Die Funktion der Vorrichtungen ist folgende:
Das Pulverdosiergerät 1 dosiert das Waschpulver P in den Mischbehälter 3. Gleichzeitig läuft das Wasser LM über das Zulaufventil 4, den erwärmten Durchlauferhitzer 5 und die kurze Zuführungsleitung 6 tangential in den Mischbehälter 3 ein, wodurch eine gute Verteilung des Waschpulvers P im Wasser LM zur Bildung der Lösung L erreicht wird. Durch die Mechanik der nachgeschalteten Förderpumpe 8 wird die Feinauflösung des Waschpulvers P weiter vervollständigt.

Das nachfolgende Leitfähigkeitsmeßgerät 12 bekannter Bauart ist unmittelbar vor der Dosierstelle installiert, was den Vorteil bringt, daß sich im Dosierschlauch evtl. doch noch ungelöste, wenn auch geringe Pulverbestandteile, während des Transports noch vollständig auflösen. Die Leistung der Förderpumpe 8 muß zwangsläufig größer sein, als die des zulaufenden Wassers LM inklusive des Pulvers P. Um dies sicherzustellen, ist der Förderpumpe 8 das Absperrventil 11 nachgeschaltet.

Eine Dosierung läuft dann folgendermaßen ab:
Das Zulaufventil 4, das Pulverdosiergerät 1, die Förderpumpe 8 und das Absperrventil 11 arbeiten gleichzeitig. Das heißt, die geförderte Lösung L wird durch das Leitfähigkeitsmeßgerät erfaßt. Erreicht aufgrund der Leistung der Förderpumpe 8 die Lösungsmenge im Mischbehälter 3 den Minimalstand MIN, so schließt das Absperrventil 11 so lange, bis der Maximalstand MAX erreicht ist. Dann öffnet das Absperrventil 11 wieder. Damit steht im Mischbehälter 3 immer eine Lösungssäule, die das Eindringen von Luft in die Förderpumpe 8 verhindert.

Ist das Absperrventil 11 geschlossen, so bleibt das Leitfähigkeitsmeßgerät 12 außer Betrieb. Öffnet das Absperrventil 11 wieder, so mißt das Leitfähigkeitsmeßgerät 12 erneut. Ist dann die gewünschte Produktmenge durch das Leitfähigkeitsmeßgerät 12 erfaßt, so ist der Dosiervorgang beendet.

Um die genannte Lösungssäule gut zu vermischen, wird im abgesperrten Zustand des Absperrventils 11 ein Umpumpen der Lösung L über den Entlüftungsstutzen 9 und die Rückführleitung 10 durchgeführt. Das Umpumpen wird über einen steuerbaren Zeitraum von ca. 5 bis 20 Sekunden durchgeführt. Ist das Umpumpen beendet, wird steuerungstechnisch das Niveau im Mischbehälter durch Zulauf von Wasser auf Maximalhöhe gebracht.

Als optimal abgestimmt haben sich 8 bis 12%ige Produktlösungen erwiesen.

Bezugszeichenliste

1

Pulverdosiergerät

2

Leitung

3

Mischbehälter

4

Zulaufventil

5

Durchlauferhitzer

6

Zuführungsleitung

7

Niveausteuerung

8

Förderpumpe

9

Entlüftungsstutzen

10

Rückführleitung

11

Absperrventil

12

Leitfähigkeitsmeßgerät

13

Rechner, Datenspeicher

14

Reinigungsmaschine
P Produkt, pulverig oder pastös
LM Lösungsmittel, Wasser
L Lösung
MIN minimales Niveau in

3

MAX maximales Niveau in

3

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Lösung durch Mischen eines pulverförmigen oder pastösen Produkts (P) mit einem Lösungsmittel (LM) in einem Mischbehälter (3), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Lösungsmittel (LM) unmittelbar vor dem Mischvorgang erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung elektrisch durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 30 und 50° Celsius erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungstemperatur variabel einstellbar ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung ein Durchlauferhitzer (5) verwendet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (5) in oder an der Zuführungsleitung (6) des Lösungsmittels (LM) unmittelbar vor ihrem Eintritt in dem Mischbehälter (3) angeordnet ist.

7. Verfahren zur Förderung einer Lösung, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 oder mit Hilfe der Vorrichtungen nach Anspruch 5 oder 6 hergestellt wurde, mittels einer dem Mischbehälter (3) nachgeschalteten Förderpumpe (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Standhöhe der Lösung (L) im Mischbehälter (3) durch eine Niveausteuerung (7) gesteuert ist, daß der Förderpumpe (8) ein Absperrventil (11) nachgeschaltet ist und daß die Niveausteuerung (7) das Absperrventil (11) schließt, wenn die minimale Standhöhe (MIN) der Lösung (L) erreicht ist, und das Absperrventil öffnet, wenn die maximale Standhöhe (MAX) der Lösung (L) erreicht ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Absperrventil (11) die Förderpumpe (8) die Lösung (L) über eine Rückführleitung (10) in den Mischbehälter (3) zurückfördert, bis die maximale Standhöhe (MAX) der Lösung (L) erreicht ist.

9. Verfahren zum Dosieren einer Produktmenge einer Lösung (L), hergestellt nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) zyklisches Messen der Leitfähigkeit der Lösung (L), während des Dosiervorganges mit geöffnetem Absperrventil 11);
b) Bestimmung der Konzentration der Lösung (L) durch Abgleich der gemessenen Leitfähigkeit mit in einem Datenspeicher (13) abgespeicherten Leitfähigkeits-/Konzentrations-Kennlinien;
c) Berechnen der Produktmenge aus der ermittelten Produktkonzentration der Lösung und der bekannten Fließrate;
d) Aufsummieren der berechneten Produktmengen und Erzeugen eines Impulses, sobald eine vorgebbare Produktmenge erreicht ist und
e) Nutzung des Impulses zum Steuern des Dosiervorganges.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) eine Temperaturkompensation mit eingerechnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) zusätzlich ein Korrekturfaktor zur Bestimmung der Konzentration von Produkten einberechnet wird, deren Kennlinien nicht im Datenspeicher abgespeichert sind.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringleitung vorgesehen ist, in welcher die Produktlösung als sogenannte Stammlauge ständig oder intervallartig zirkuliert und aus welcher je nach Bedarf mehrere Dosierstellen über das Leitfähigkeitsmeßgerät bedarfsgerecht beschickt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung von 8 bis 12%igen Produktlösungen.

14. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Verwendung bei der Mischung und/oder Dosierung von Waschmitteln oder Spülmitteln bei Reinigungsmaschinen, Waschmaschinen, Spülmaschinen und ähnlichen Maschinen.