DE10305441A1

DE10305441A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium

Info

Publication number: DE10305441A1
Application number: DE10305441A
Authority: DE
Inventors: Kurt Sielaff; Martin Loehrke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: DE10305441B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium. Die Vorrichtung umfasst einen elastischen Schlauchabschnitt, dessen Eingangsseite mit einem Flüssigkeitsvorrat in Kontakt steht und dessen Ausgangsseite mit der Leitung verbunden ist, wobei Eingangs- und Ausgangsseite jeweils ein Rückschlagventil aufweisen. Eine nicht dehnbare Ummantelung liegt dem Schlauchabschnitt vollflächig auf und weist eine Aussparung auf, in die ein Stößel passgenau eingebracht ist, der mit einem Ende auf dem nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts aufliegt. Ein Antrieb drückt den Stößel reversibel gegen den nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts. In der Leitung ist ein Gegendruckventil angeordnet, das über eine starre Verbindungsleitung mit dem ausgangsseitig angeordneten Rückschlagventil verbunden ist, wobei das Gegendruckventil aus einem Ventilkörper und aus einem darüber dicht angeordneten Ventilschlauch besteht und der Ventilkörper einen hohlen Gang aufweist, der auf der Ventilschlauchseite in eine seitliche Öffnung mündet. Der Ventilschlauch ist derart gewählt, dass er mit einem vorgegebenen konstanten Druck auf die seitliche Öffnung des Ventilkörpers drückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium, wobei die Vorrichtung eine Pumpe umfasst, deren Eingangsseite mit einem Flüssigkeitsvorrat in Kontakt steht und deren Ausgangsseite mit der Leitung verbunden ist.

Ausgangspunkt der Erfindung sind Getränkeautomaten, bei denen das Getränk unmittelbar vor Ort durch Mischen eines Instantpulvers oder Sirups mit Trinkwasser hergestellt wird. Derartige Getränkeautomaten sind üblicherweise direkt an ein öffentliches Wasserversorgungsnetz angeschlossen, wobei das zur Verfügung gestellte Trinkwasser bestimmten lebensmittelrechtlichen Vorschriften hinsichtlich der maximalen Keimbelastung unterliegt.

Es hat sich nun gezeigt, dass die hergestellten Getränke den für Trinkwasser aufgestellten Grenzwert hinsichtlich der Keimbelastung überschreiten. Dies wird darauf zurückgeführt, dass Keime aus der Umgebungsluft über die Auslassdüse in die Leitungen des Getränkeautomaten eindringen und sich dort vermehren. Üblicherweise sind an der Auslassdüse auch Reste des hergestellten Getränks vorhanden, die einen guten Nährboden für derartige Keime bilden. Insbesondere bei Getränkeautomaten, die wenig frequentiert werden, ist eine erhöhte Verkeimung feststellbar. Das gleiche Phänomen wurde bei sogenannten Trinkwasser-Coolern festgestellt, die ebenfalls an das öffentliche Wasserversorgungsnetz angeschlossen sind. Zwar werden dem Trinkwasser vor dem Einleiten in das öffentliche Wasserversorgungsnetz bestimmte zugelassene Stoffe zur Desinfektion zugesetzt, diese sind aber häufig an den Entnahmestellen des Trinkwassers nicht mehr in der zur Desinfektion notwendigen Konzentration vorhanden.

Eine Verkeimung der Leitungen des Getränkeautomaten kann somit nur dadurch verhindert werden, dass dem Trinkwasser, welches mit einem Überdruck durch die Leitungen des Getränkeautomaten fließt, direkt vor Ort geringe Mengen an Entkeimungsmittel proportional zur Durchflussmenge des Trinkwassers zugesetzt werden.

Aus der DE 19 29 765 U ist eine Dosiervorrichtung für eine durchflussabhängige Dosierung eines Entkeimungsmittels in einen Hauptwasserstrom bekannt. Hierzu ist in der Hauptleitung für den Hauptwasserstrom ein Volumendurchflusszähler angeordnet, der über ein Untersetzungsgetriebe eine Dosierpumpe antreibt. Die Dosierpumpe saugt das zu dosierende Entkeimungsmittel aus einem Vorratsbehälter über eine erste eingangsseitige Leitung an und drückt sie über eine zweite ausgangsseitige Leitung in den Hauptwasserstrom. Bei der Dosierpumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Membran-Dosierpumpe, die mit einer Stelleinrichtung für die Verstellung des Pumpenhubs ausgestattet sein kann.

Aus der DE 38 27 498 C1 ist eine Dosiervorrichtung zum Abgeben von Flüssigkeiten bekannt, die zwei mit hoher Frequenz impulsartig gegenläufig bewegte Betätigungsstifte aufweist, die quer zur Fließrichtung auf einen elastisch flexiblen Wandbereich eines durch Einlass- und Auslass- Rückschlagventile begrenzten Dosierabschnitts einwirken, der einlassseitig mit einem Vorratsbehälter und auslassseitig mit einer Ausgabestelle verbunden ist. Statt eines symmetrischen Aufbaus kann die Anordnung auch nur ein Betätigungsstift vorsehen. Der Dosierabschnitt wird über seine ganze axiale Länge und über seinen ganzen Umfang von außen abgestützt und dadurch radial vorgespannt. Es hat sich herausgestellt, dass zwar eine Mikrodosierung der Flüssigkeit und deren Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium mit einer derart ausgebildeten Dosiervorrichtung möglich ist, aber in Abhängigkeit des Einsatzgebietes ungenau und vor allem nicht reproduzierbar ist. Wird eine derart ausgebildete Pumpe beispielsweise einerseits zur Desinfektion von Trinkwasser in einem Getränkeautomaten und andererseits zur Desinfektion von durch eine Leitung fließendes Gießwasser in einem Gewächshaus verwendet, so zeigt sich, dass die gleiche Pumpe bei gleichen Einstellungen unterschiedliche Mengen an Desinfektionsmittel in, die jeweiligen Leitungen fördert. Je nach Einsatzbedingungen kann somit eine nachteilig aufwendige Kalibrierung dieser Pumpen erforderlich sein.

In der GB 597 046 ist eine Pumpe offenbart, die eine flexible, zurückfedernde Kammer mit Einlass- und Auslassanschlüssen aufweist, wobei die Einlass- und Auslassanschlüsse jeweils ein Ventil umfassen. Die Kammer ist schlauchartig ausgebildet und in einem starren hohlzylindrischen Körper eingelassen. Der Körper weist in seiner Wand eine Öffnung auf, in der ein Stößel transversal bewegbar angeordnet ist. Der Pumpvorgang erfolgt dadurch, dass die Kammer in Höhe der Öffnung abwechselnd durch den bewegbaren Stößel zusammengedrückt und expandiert wird. Beim Expandieren wird Flüssigkeit durch das einlassseitige Ventil in die Kammer gesaugt, während das auslassseitige Ventil schließt. Beim Zusammendrücken wird dagegen Flüssigkeit durch das auslassseitige Ventil gedrückt, während das einlassseitige Ventil schließt. Die Ventile umfassen jeweils einen sich verengenden zylindrischen Abschnitt, der elastische Lippen bildet, wobei sich die elastischen Lippen öffnen, wenn sie auf der Innenseite mit Druck beaufschlagt werden, und sich schließen, wenn sie auf der Außenseite mit Druck beaufschlagt werden. Gemäß GB 597 046 weist eine derartige Pumpe gegenüber herkömmlichen Pumpen, wie Kolbenpumpen oder Rotationspumpen, den Vorteil auf, dass auch Flüssigkeiten gefördert werden können, die abschleifend wirkende Stoffe wie Sand enthalten.

Eine derart ausgebildete Pumpe ist aber nicht geeignet, um eine Flüssigkeit in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium zu injizieren. Der in der Leitung vorliegende Überdruck würde nämlich dazu führen, dass die elastischen Lippen der Ventile invertieren und sich die Förderrichtung der Flüssigkeit umkehrt. Außerdem eignet sich die Pumpe nicht für die Mikrodosierung von Flüssigkeiten, bei der es auf die exakte und vor allem reproduzierbare Injektion einer vorgegebenen Kleinstmenge an Flüssigkeit in das mit Überdruck durch die Leitung fließende Medium ankommt. Dies ist aber beispielsweise bei der Vor-Ort-Desinfektion des in einem Getränkeautomaten durch eine Leitung fließenden Trinkwassers entscheidend, da eine Unter- und Überdosierung des Desinfektionsmittels vermieden werden muss.

Aus der GB 1 586 447 ist schließlich eine per Hand zu betätigende Pumpe für einen Zerstäuber mit Vorratsbehälter und Düsenkopf bekannt. Die Pumpe umfasst eine Druckkammer, deren Wand wenigstens teilweise durch eine elastisch verformbare Membran gebildet ist. Während an der dem Vorratsbehälter zugewandten Seite der Druckkammer ein Einlassventil angeordnet ist, befindet sich an der dem Düsenkopf zugewandten Seite der Druckkammer ein Auslassventil. Außerdem ist ein per Hand zu betätigender Stößel zum Verformen der Membran vorgesehen. Beim Betätigen des Stößels drückt dieser auf die Membran der Druckkammer, wobei der entsprechend flexible Teil der Druckkammer komprimiert wird. Beim Loslassen des Stößels wird dieser durch eine Feder wieder in seine Ausgangslage zurückgedrückt, wobei sich der zuvor komprimierte Teil der Druckkammer wieder ausdehnt. Der nicht mit dem Stößel in Berührung kommende Teil der flexiblen Membran wird durch eine starre Oberfläche abgestützt. Das Auslassventil ist derart über eine kalibrierbare Feder eingestellt, dass es nur bei einem vorbestimmten, innerhalb der Kompressionskammer vorliegenden Druck öffnet. Dadurch wird ein scharf begrenzter Ausstoß der Flüssigkeit mit guter Verteilung der feinen Flüssigkeitstropfen erreicht. Das federbelastete Auslassventil dient praktisch dazu, die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse zu drücken, um so eine Feinstverteilung der Flüssigkeit zu erhalten. Gleichzeitig wird ein Auslaufen der Flüssigkeit verhindert, wenn der Zerstäuber verkehrt herum gehalten wird.

Mit einer derart ausgebildeten und per Hand zu betätigenden Pumpe ist jedoch eine exakte und vor allem reproduzierbare Mikrodosierung von Flüssigkeiten und deren Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium nicht möglich. Nachteilig ist vor allem, dass die einstellbare Feder des Auslassventils gegenüber bestimmten von der Pumpe geförderten Flüssigkeiten korrosionsanfällig ist. Dies ist insbesondere bei Desinfektionsmittel der Fall, da diese innerhalb der Pumpe üblicherweise in konzentrierter Form vorliegen und erst nach ihrer Injektion in das mit Überdruck durch die Leitung fließende Medium verdünnt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur genauen und reproduzierbaren Mikrodosierung einer Flüssigkeit und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium anzugeben, wobei die Dosierung und Injektion der Flüssigkeit unabhängig von den Einsatzbedingungen und proportional zur Durchflussmenge des Mediums erfolgen muss.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale und bei einem Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit und Injektion der Flüssigkeit in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium umfasst einen elastischen Schlauchabschnitt, dessen Eingangsseite mit einem Flüssigkeitsvorrat in Kontakt steht und dessen Ausgangsseite mit der Leitung verbunden ist. An der Eingangsseite und an der Ausgangsseite des Schlauchabschnitts ist jeweils ein Rückschlagventil angeordnet, das in Richtung des Flüssigkeitsvorrats sperrt. Somit kann Flüssigkeit den Schlauchabschnitt nur in eine Richtung, und zwar in Richtung der Leitung, durchströmen.

Der Flüssigkeitsvorrat kann als ein die Flüssigkeit enthaltener Behälter oder als eine die Flüssigkeit zuführende Leitung ausgebildet sein, wobei Behälter oder Leitung im Wesentlichen einen atmosphärischen Druck aufweisen.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine nicht dehnbare Ummantelung, die dem Schlauchabschnitt vollflächig aufliegt, ohne mit dem elastischen Material des Schlauchabschnitts fest verbunden zu sein. Die Ummantelung soll verhindern, dass sich der Schlauchabschnitt infolge eines im Schlauchabschnitt auftretenden Drucks ausdehnt. Vorzugsweise ist dazu die nicht dehnbare Ummantelung als massiver Block aus Kunststoff oder Metall ausgebildet.

Die Ummantelung weist eine Aussparung auf, in die ein Stößel passgenau eingebracht ist, wobei der Stößel mit einem Ende unmittelbar auf dem nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts aufliegt.

Weiterhin ist der Stößel mit einem Antrieb verbunden, der den Stößel reversibel gegen den nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts drückt, wobei ein Hub, also die Weglänge des Stößels, wenigstens ein teilweises Zusammendrücken des entsprechenden Bereichs des Schlauchabschnitts bewirkt. Reversibel bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Stößel nach Vollendung eines Hubes wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt.

Die Durchführung eines oder mehrerer Hübe erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des durch die Leitung fließenden Mediums, wobei der Hub selbst, also die Weglänge des Stößels, vorgebbar ist.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass gerade bei der genauen und vor allem reproduzierbaren Mikrodosierung von Flüssigkeiten im Mikroliterbereich und deren Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Medium, die in der Beschreibungseinleitung genannten und teilweise für andere Einsatzgebiete vorgesehenen Pumpen ungeeignet sind. Hierbei hat sich insbesondere die Verwendung eines Rückschlagventils an der Ausgangsseite als nachteilig herausgestellt. Dadurch, dass der in der Leitung vorliegende Überdruck je nach Einsatzbedingungen variieren kann, wird auch das ausgangsseitige Rückschlagventil auf seiner der Leitung zugewandten Seite mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass auch der Druck, der zum Öffnen des ausgangsseitigen Rückschlagventils erforderlich ist, nicht konstant ist. Dadurch werden zwangsläufig bei gleichem Hub der Pumpe unterschiedliche Mengen an Flüssigkeit in die Leitung injiziert. Eine genaue und vor allem reproduzierbare Mikrodosierung ist so nicht möglich. Rückschlagventile haben dagegen den Vorteil, dass sie absolut dicht sind und insbesondere gegenüber aggressiven Chemikalien wie Desinfektionsmitteln beständig ausgebildet sein können.

Zur Lösung dieses Problems ist nun ein in der Leitung angeordnetes Gegendruckventil vorgesehen, das über eine starre Verbindungsleitung mit dem an der Ausgangsseite angeordneten Rückschlagventil verbunden ist. Das Gegendruckventil besteht aus einem Ventilkörper und aus einem darüber dicht angeordneten Ventilschlauch aus Gummi oder dergleichen. Dadurch ist das Gegendruckventil chemikalienbeständig ausgebildet. Der Ventilkörper weist einen hohlen Gang auf, der auf der einen Seite mit der Verbindungsleitung und auf der anderen Ventilschlauchseite in eine seitliche Öffnung mündet. Erfindungsgemäß ist der Ventilschlauch derart gewählt, dass er mit einem vorgegebenen konstanten Druck, vorzugsweise mit 4 bar, auf die seitliche Öffnung des Ventilkörpers drückt.

Das Gegendruckventil erzeugt somit auf überraschend einfache und wirksame Weise einen definierten Gegendruck am ausgangsseitigen Rückschlagventil, so dass eine genaue und reproduzierbare Mikrodosierung der Flüssigkeit in das mit Überdruck durch die Leitung fließende Medium möglich ist. Ist der Ventilschlauch beispielsweise derart gewählt, dass er mit einem konstanten Druck von 4 bar auf die seitliche Öffnung des Ventilkörpers drückt, so kann der Druck in der Leitung im Bereich von 0 bis 4 bar schwanken, ohne dass die genaue und reproduzierbare Mikrodosierung beeinträchtigt wird.

Das Gegendruckventil bietet in Ergänzung zum bereits vorhandenen Rückschlagventil vorteilhaft eine zusätzliche Sicherheit für den Fall, dass ein Ventil eine Funktionsstörung hat.

Dies ist insbesondere bei der Mikrodosierung von Chemikalien wie Desinfektionsmitteln von Bedeutung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Gegendruckventil nach einer vorgegebenen Zeit relativ schnell ausgetauscht werden kann, ohne dass die Pumpe hierzu geöffnet werden muss.

Die Mikrodosierung der Flüssigkeit und die Injektion der Flüssigkeit in das mit Überdruck durch die Leitung fließende Medium erfolgt gemäß Anspruch 10 mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Dazu wird der Stößel mittels des Antriebs gegen den nicht ummantelten Bereich des elastischen Schlauchabschnitts gedrückt, wobei der entsprechende Bereich des elastischen Schlauchabschnitts wenigstens teilweise zusammengedrückt wird.

Beim Zusammendrücken wird ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem Innenraum des Schlauchabschnitts verdrängt und durch das sich öffnende, ausgangsseitige Rückschlagventil gedrückt. Das eingangsseitige Rückschlagventil sperrt dagegen, so dass die Flüssigkeit aus dem Schlauchabschnitt nur in Richtung Leitung strömen kann.

Das Flüssigkeitsvolumen strömt über die Verbindungsleitung in das Gegendruckventil, drückt den Ventilschlauch an der seitlichen Öffnung vom Ventilkörper ab und wird in die Leitung injiziert. Der Ventilschlauch wird erfindungsgemäß aber nur dann vom Ventilkörper abgehoben, wenn der durch die Auswahl des Ventilschlauchs vorgegebene konstante Gegendruck überwunden wird. Dadurch wird bei gleichem Hub des Stößels eine genaue und reproduzierbare Mikrodosierung der Flüssigkeit und Injektion in das mit Überdruck durch die Leitung fließende Medium erreicht, auch wenn der Druck in der Leitung selbst variiert.

Das ausgangsseitige Rückschlagventil wird hierbei mit dem im Gegendruckventil und in der Verbindungsleitung vorliegenden konstanten Druck beaufschlagt.

Durch die nicht dehnbare, dem Schlauchabschnitt aufliegende Ummantelung wird erreicht, dass beim Zusammendrücken des Schlauchabschnitts ein Überdruck im Schlauchabschnitt entsteht, der den am ausgangsseitigen Rückschlagventil anliegenden Druck überwindet. Dies führt dazu, dass sich das ausgangsseitige Rückschlagventil öffnet, ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem Schlauchabschnitt in die Verbindungsleitung und ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus der Verbindungsleitung über das Gegendruckventil in das durch die Leitung fließende Medium übergeht, sofern der durch die Auswahl des Ventilschlauchs vorgegebene konstante Gegendruck überwunden wird. Sobald dies geschehen ist, bildet sich der konstante Gegendruck auch am ausgangsseitigen Rückschlagventil aus. Dadurch führt ein nachfolgender Pumpenhub direkt zur Injektion einer genauen und reproduzieren Kleinstmenge an Flüssigkeit in die Leitung.

Anschließend kehrt der Stößel in seine Ausgangsposition zurück, wobei sich der zuvor zusammengedrückte Bereich des elastischen Schlauchabschnitts entspannt. Beim Entspannen entsteht ein Unterdruck im Schlauchabschnitt, so dass sich das eingangsseitige Rückschlagventil öffnet und ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem unter Atmosphärendruck stehenden Flüssigkeitsvorrat in den Schlauchabschnitt gesaugt wird. Das ausgangsseitige Rückschlagventil ist währenddessen aufgrund des im Gegendruckventil und der Verbindungsleitung vorliegenden Drucks geschlossen. Dabei verhindern sowohl das Gegendruckventil als auch das ausgangsseitige Rückschlagventil, dass das Medium aus der Leitung in den Schlauchabschnitt eindringt.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich, wobei der Stößel in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des durch die Leitung fließenden Mediums angetrieben wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht zu diesem Zweck eine Einrichtung zur Bestimmung der Durchflussmenge des Mediums vor, die den Antrieb derart steuert, dass der Stößel eine vorgegebene Anzahl von Hüben pro Durchflussmenge des Mediums verrichtet.

Dadurch wird eine bestimmte, der Durchflussmenge des Mediums proportionale Menge an Flüssigkeit in das Medium injiziert. Somit ist es möglich, eine variable Dosierung der Flüssigkeit proportional zu Durchflussmenge des Mediums einzustellen. Soll beispielsweise die Dosierung der Flüssigkeit pro Durchflussmenge des Mediums erhöht werden, ist eine Erhöhung der Anzahl von Hüben pro Durchflussmenge des Mediums erforderlich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert die Einrichtung zur Bestimmung der Durchflussmenge des Mediums den Antrieb derart, dass der Stößel einen vorgegeben Hub, also eine bestimmte Weglänge, pro Durchflussmenge des Mediums vollführt.

Dadurch wird ebenfalls eine bestimmte, der Durchflussmenge des Mediums proportionale Menge an Flüssigkeit in das Medium injiziert. Gleichzeitig lässt sich die Dosierung der Flüssigkeit proportional zu Durchflussmenge des Mediums einstellen. Soll beispielsweise die Dosierung der Flüssigkeit pro Durchflussmenge des Mediums erhöht werden, ist ein längerer Hub pro Durchflussmenge des Mediums erforderlich. Durch die Erhöhung der Weglänge des Stößels wird der elastische Schlauchabschnitt noch mehr zusammengedrückt, wodurch ein größeres Flüssigkeitsvolumen aus dem Schlauchabschnitt verdrängt wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Antrieb ein Kurbelantrieb ist, wobei der Stößel über ein Verbindungsglied an der Kurbel angelenkt ist.

Außerdem ist vorgesehen, dass die Dosierung und Injektion der zur Durchflussmenge des Mediums proportionalen Menge an Flüssigkeit bei gegebenen Hub des Stößels über die Anzahl von Kurbelumdrehungen pro Durchflussmenge des Mediums einstellbar ist. Kleinere Mengen an Flüssigkeit lassen sich einfach dadurch dosieren und injizieren, dass nur ein Teil einer Kurbelumdrehung ausgeführt wird. Größere Mengen an Flüssigkeit werden durch viele Kurbelumdrehungen dosiert und injiziert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hub, also die Weglänge des durch den Kurbelantrieb betätigten Stößels veränderbar ist, insbesondere durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Gelenkpunkt der Kurbel und dem Drehpunkt der Kurbel. Dies kann vorteilhaft über ein einfaches Langloch geschehen.

Dadurch kann die Dosierung der Flüssigkeit proportional zur Durchflussmenge des Mediums variiert werden. Je länger der Hub ist, desto größer ist das verdrängte Flüssigkeitsvolumen innerhalb des Schlauchabschnitts.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Flüssigkeit ein Entkeimungsmittel, vorzugsweise Chlordioxid, enthält und das Medium Trinkwasser ist.

Eine Mikrodosierung und Injektion eines Entkeimungsmittels in ein mit Überdruck durch eine Leitung fließendes Trinkwasser ist insbesondere bei Getränkeautomaten, bei denen Getränke unmittelbar vor Ort mit Trinkwasser aus dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz hergestellt werden, oder bei sogenannten in Ladengeschäften aufgestellten Trinkwasser-Coolern, die ebenfalls an das öffentliche Wasserversorgungsnetz angeschlossen sind, sinnvoll. Es hat sich nämlich gezeigt, dass diese Geräte derart verkeimen können, dass die ausgeschenkten Getränke den Grenzwert für die maximal zulässige Keimbelastung von Trinkwasser gemäß lebensmittelrechtlicher nicht mehr einhalten. Dabei ist eine Verkeimung umso mehr gegeben, je seltener die Geräte frequentiert werden. Durch die erfindungsgemäße Mikrodosierung und Injektion eines Entkeimungsmittel in die unter Druck stehende Trinkwasserleitung ist es möglich, eine derartige Verkeimung der Geräte zu verhindern. Dabei kommt es darauf an, dass das Entkeimungsmittel in zulässiger Konzentration proportional zur Durchflussmenge des Trinkwassers zugeführt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kurbelantrieb.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit 12, insbesondere eines Entkeimungsmittels, und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung 14 fließendes Medium 16, insbesondere in Trinkwasser, dargestellt. Die Leitung 14 kann Teil eines Getränkeautomaten oder eines sogenannten Trinkwasser-Coolers sein.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen elastischen Schlauchabschnitt 18, dessen Eingangsseite 20 mit einem Flüssigkeitsvorrat 22 in Kontakt steht und dessen Ausgangsseite 24 mit der Leitung 14 verbunden ist.
An der Eingangsseite 20 und der Ausgangsseite 24 des Schlauchabschnitts ist jeweils ein Rückschlagventil 26, 28 angeordnet. Jedes Rückschlagventil 26, 28 lässt die Flüssigkeit 12, die aus dem Flüssigkeitsvorrat 22 entnommen wird, nur in Richtung Leitung 14 durch den Schlauchabschnitt 18 strömen. Die Strömungsrichtung wird durch die senkrechten Pfeile in Fig. 1 dargestellt.
Außerdem ist ein in der Leitung 14 angeordnetes Gegendruckventil 46 vorgesehen, das über eine starre Verbindungsleitung 48 mit dem an der Ausgangsseite 24 angeordneten Rückschlagventil 28 verbunden ist, wobei das Gegendruckventil 46 aus einem Ventilkörper 50 und aus einem darüber dicht angeordneten Ventilschlauch 52 aus Gummi oder dergleichen besteht. Selbstverständlich ist das Gegendruckventil 46 mit der Verbindungsleitung 48 und die Verbindungsleitung 48 mit der Leitung 14 über geeignete hier nicht dargestellte Befestigungsmittel flüssigkeitsdicht verbunden. Der Ventilkörper 50 weist einen hohlen Gang 54 auf, der auf der einen Seite mit der Verbindungsleitung 48 und auf der anderen Ventilschlauchseite in eine seitliche Öffnung 56 mündet. Der Ventilschlauch 52 weist hierbei eine derartige Dicke und Elastizität auf, dass er mit einem vorgegebenen konstanten Druck auf die seitliche Öffnung 56 des Ventilkörpers 50 drückt.
Auf dem elastischen Schlauchabschnitt 18 ist eine nicht dehnbare Ummantelung 30 angeordnet. Diese ist zwar nicht fest mit dem Schlauchabschnitt 18 verbunden, verhindert aber ein Ausdehnen des Schlauchabschnitts 18, wenn innerhalb des Schlauchabschnitts 18 ein Überdruck entsteht. Die Ummantelung 30 weist mittig eine Aussparung 32 in Form einer Bohrung auf, in die ein Stößel 34 passgenau eingebracht ist. Das eine Ende des Stößels 34 liegt unmittelbar auf dem nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts 18 auf. Das andere Ende des Stößels 34 ist über ein Verbindungsglied 38 mit einer Kurbel 40 verbunden.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 10 eine hier nicht dargestellte Einrichtung zur Bestimmung der Durchflussmenge des Mediums 16. Diese Einrichtung steuert den Kurbelantrieb 36 in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Mediums 16, derart, dass eine dosierte, der Durchflussmenge des Mediums 16 proportionale Menge an Flüssigkeit 12 in das Medium 16 injiziert wird.
Dazu dreht sich die Kurbel 40 um den Drehpunkt 44 und das am Gelenkpunkt 42 angelenkte und mit dem Stößel 34 verbundene Verbindungsglied 38 drückt den Stößel 34 gegen den nicht ummantelten Bereich des elastischen Schlauchabschnitts 18. Dadurch wird der entsprechende Bereich des elastischen Schlauchabschnitts 18 zusammengedrückt. Beim Zusammendrücken entsteht ein Überdruck innerhalb des Schlauchabschnitts 18. Da sich der elastische Schlauchabschnitt 18 aufgrund der stabilen Ummantelung 30 aber nicht ausdehnen kann, wird ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem Innenraum des Schlauchabschnitts 18 durch das sich öffnende ausgangsseitige Rückschlagventil 28 in die Verbindungsleitung 48 und über das Gegendruckventil 46 in das Medium 16 verdrängt. Dies setzt voraus, dass der am Gegendruckventil 46 bzw. am ausgangsseitigen Rückschlagventil 28 vorliegende Gegendruck überwunden wird. Nur dadurch ist eine präzise und reproduzierbare Mikrodosierung und Injektion der Flüssigkeit in das Medium 16 möglich. Das eingangsseitige Rückschlagventil 26 bleibt dagegen geschlossen. Erfindungsgemäß ist so eine Injektion auch bei hohen und schwankenden Leitungsdrücken möglich.
Anschließend wird der Stößel 34 in seine Ausgangsposition zurückgezogen, wobei sich der zuvor zusammengedrückte Bereich des elastischen Schlauchabschnitts 18 entspannt. Die Entspannung bewirkt einen Unterdruck im Schlauchabschnitt, wodurch sich das eingangsseitige Rückschlagventil 26 öffnet. Das ausgangseitige Rückschlagventil 28 ist dagegen aufgrund des genannten Gegendrucks geschlossen. Dabei wird ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem unter Atmosphärendruck stehenden Flüssigkeitsvorrat 22 in den Innenraum des Schlauchabschnitts 18 gesaugt.
Dieser Vorgang wiederholt sich, wobei der Stößel 34 in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des durch die Leitung 14 fließenden Mediums 16 angetrieben wird. Bezugszeichenliste 10 Vorrichtung
12 Flüssigkeit
14 Leitung
16 Medium
18 Schlauchabschnitt
20 Eingangsseite
22 Flüssigkeitsvorrat
24 Ausgangsseite
26 Rückschlagventil
28 Rückschlagventil
30 Ummantelung
32 Aussparung
34 Stößel
36 Kurbelantrieb
38 Verbindungsglied
40 Kurbel
42 Gelenkpunkt
44 Drehpunkt
46 Dosierventil
48 Verbindungsleitung
50 Ventilkörper
52 Ventilschlauch
54 hohler Gang
56 Öffnung

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit (12) und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung (14) fließendes Medium (16), umfassend eine Pumpe, deren Eingangsseite (20) mit einem Flüssigkeitsvorrat (22) in Kontakt steht und deren Ausgangsseite (24) mit der Leitung (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Pumpe einen elastischen Schlauchabschnitt (18) aufweist, dessen Eingangsseite (20) mit dem Flüssigkeitsvorrat (22) in Kontakt steht und dessen Ausgangsseite (24) mit der Leitung (14) verbunden ist, wobei an der Eingangsseite (20) und der Ausgangsseite (24) jeweils ein Rückschlagventil (26, 28) angeordnet ist, das in Richtung des Flüssigkeitsvorrats (22) sperrt,

b) die Pumpe eine nicht dehnbare Ummantelung (30) aufweist, die dem Schlauchabschnitt (18) vollflächig aufliegt und ein Ausdehnen des Schlauchabschnitts (18) verhindert, wobei die Ummantelung (30) eine Aussparung (32) aufweist,

c) die Pumpe einen Stößel (34) aufweist, der passgenau in die Aussparung (32) eingebracht ist und mit einem Ende auf dem nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts (18) aufliegt, und

d) die Pumpe einen mit dem Stößel (34) verbundenen Antrieb aufweist, der den Stößel (34) in vorgegebener Weise und in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Mediums (16) reversibel gegen den nicht ummantelten Bereich des Schlauchabschnitts (18) drückt, wobei ein Hub des Stößels (34) wenigstens ein teilweises Zusammendrücken des entsprechenden Bereichs des Schlauchabschnitts (18) bewirkt, und

e) ein in der Leitung (14) angeordnetes Gegendruckventil (46) vorgesehen ist, das über eine starre Verbindungsleitung (48) mit dem an der Ausgangsseite (24) angeordneten Rückschlagventil (28) verbunden ist, wobei das Gegendruckventil (46) aus einem Ventilkörper (50) und aus einem darüber dicht angeordneten Ventilschlauch (52) aus Gummi oder dergleichen besteht und der Ventilkörper (50) einen hohlen Gang (54) aufweist, der auf der einen Seite mit der Verbindungsleitung (48) und auf der anderen Ventilschlauchseite in eine seitliche Öffnung (56) mündet, wobei der Ventilschlauch (52) derart gewählt ist, dass er mit einem vorgegebenen konstanten Druck auf die seitliche Öffnung (56) des Ventilkörpers (50) drückt.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschlauch (52) mit einem konstanten Druck von 4 bar auf die seitliche Öffnung (56) des Ventilkörpers (50) drückt.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Bestimmung der Durchflussmenge des Mediums (16) vorgesehen ist, die den Antrieb derart steuert, dass der Stößel (34) eine vorgegebene Anzahl von Hüben pro Durchflussmenge des Mediums (16) verrichtet.

4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Bestimmung der Durchflussmenge des Mediums vorgesehen ist, die den Antrieb derart steuert, dass der Stößel (34) einen vorgegeben Hub pro Durchflussmenge des Mediums (16) vollführt.

5. Vorrichtung (10) nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Kurbelantrieb (36) ist, wobei der Stößel (34) über ein Verbindungsglied (38) an der Kurbel (40) angelenkt ist.

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung und Injektion der zur Durchflussmenge des Mediums (16) proportionalen Menge an Flüssigkeit (12) bei gegebenen Hub des Stößels (34) über die Anzahl von Kurbelumdrehungen pro Durchflussmenge des Mediums (16) einstellbar ist.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Stößels (34) veränderbar ist, insbesondere durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Gelenkpunkt (42) der Kurbel (40) und dem Drehpunkt (44) der Kurbel (40).

8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (30) als massiver Block aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist.

9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (12) ein Entkeimungsmittel, vorzugsweise Chlordioxid, enthält und das Medium (16) Trinkwasser ist.

10. Verfahren zur Mikrodosierung einer Flüssigkeit (12) und Injektion in ein mit Überdruck durch eine Leitung (14) fließendes Medium (16) mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend folgende Verfahrensschritte:

a) der Stößel (34) wird gegen den nicht ummantelten Bereich des elastischen Schlauchabschnitts (18) angetrieben, wobei der Stößel (34) den entsprechenden Bereich des elastischen Schlauchabschnitts (18) wenigstens teilweise zusammendrückt,

b) beim Zusammendrücken wird ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen aus dem Innenraum des Schlauchabschnitts (18) verdrängt und durch das sich öffnende, ausgangsseitige Rückschlagventil (28) gedrückt, während das eingangsseitige Rückschlagventil (26) sperrt,

c) das Flüssigkeitsvolumen strömt über die Verbindungsleitung (48) in das Gegendruckventil (46), drückt den Ventilschlauch (52) an der seitlichen Öffnung (56) vom Ventilkörper (50) ab und wird in die Leitung (14) injiziert, wobei der Ventilschlauch (52) nur dann vom Ventilkörper (50) abgehoben wird, wenn der durch die Auswahl des Ventilschlauchs (52) vorgegebene konstante Gegendruck überwunden wird,

d) anschließend kehrt der Stößel (34) in seine Ausgangsposition zurück, wobei sich der zuvor zusammengedrückte Bereich des elastischen Schlauchabschnitts (18) entspannt,

e) beim Entspannen öffnet sich das eingangsseitige Rückschlagventil (26) und ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen wird aus dem unter Atmosphärendruck stehenden Flüssigkeitsvorrat (22) in den Innenraum des Schlauchabschnitts (18) gesaugt, während das ausgangsseitige Rückschlagventil (28) aufgrund des konstanten Gegendrucks sperrt,

f) Schritte a) bis e) wiederholen sich, wobei der Stößel (34) in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des durch die Leitung (14) fließenden Mediums (16) angetrieben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb derart gesteuert wird, dass der Stößel (34) eine vorgegebene Anzahl von Hüben pro Durchflussmenge des Mediums (16) verrichtet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb derart gesteuert wird, dass der Stößel (34) eine vorgegebene Weglänge pro Durchflussmenge des Mediums (16) vollführt.