DE1528921C3 - Dosierpumpe für elektrolysierbare Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe für elektrolysierbare Flüssigkeit mit einem über einen Einlaß stetig mit Flüssigkeit nachgefüllten Gehäuse, in dem zwei mit einer elektrischen Stromquelle verbundene Elektroden angeordnet sind und in dem an den Elektroden aus der Flüssigkeit durch Elektrolyse Gas gebildet wird, das sich unterhalb der oberen Deckwand des Gehäuses ansammelt und zum Fördern der Flüssigkeit dient.

Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (französische Patentschrift 1 011 313) verdrängt das von den Elektroden gebildete Gas die Flüssigkeit von den Elektroden weg, so daß diese nach einiger Zeit von der Flüssigkeit nicht mehr benetzt sind und der Elektrolysevorgang zum Stillstand kommt. Außerdem ist dort die Anordnung so getroffen, daß die durch Elektrolyse erzeugte Gasblase nach dem Stillstand der Elektrolyse nicht in das Auslaßrohr der Pumpe ausströmen und dabei Flüssigkeit mitreißen kann. Deshalb muß bei der bekannten Pumpe, um überhaupt eine Förderung der Flüssigkeit zu erreichen, zwischen den nicht mehr benetzten Elektroden ein Funken gezündet und das angesammelte Gas zur Explosion gebracht werden, wobei durch die dabei entstehende Druckwelle die Flüssigkeit in das Auslaßrohr gedrückt wird. Die bekannte Pumpe weist folgende Nachteile auf: Die bei Dosierpumpen erforderliche Förderfeinheit und Fördergenauigkeit läßt sich mit Hilfe des »Explosionsprinzips« nicht erreichen. Eine auf diesem Prinzip beruhende Pumpe muß weiterhin »explosionssicher« d. h. druckfest gebaut werden, was einen höheren Aufwand erfordert. Schließlich ist wegen des bei der Explosion erforderlichen, zwischen

ao den Elektroden überspringenden Zündfunkens mit einem starken Verschleiß der Elektroden zu rechnen.

Es ist zwar schon bekannt (deutsche Patentschrift 411 193), Wasser dadurch zu heben, daß es elektroly-

»5 tisch in seine chemischen Bestandteile, nämlich Sauerstoff und Wasserstoff ^ersetzt wird und diese an höher gelegener Stelle in ihre alte chemische Verbindung zurückgelangen, wobei die für die Zersetzung aufgewandte Arbeit mehr oder weniger frei und nutzbar verwendet werden soll. Hierzu ist aber ein zusätzlicher apparativer, z. B. elektrochemischer, Aufwand erforderlich, um die Bestandteile wieder zu flüssigem Wasser zu vereinigen, so daß dieses Verfahren unwirtschaftlich ist und praktisch auch nie ausgenutzt wurde.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine hohe Förderfeinheit und -genauigkeit aufweist und bei der der Elektrodenverschleiß gering bleiben soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Elektroden in an sich bekannter Weise in dem ständig mit Flüssigkeit gefüllten Teil des Gehäuses befinden und daß die obere Deckwand von einem Steigrohr durchdrungen ist, sowie daß der untere Rand des Steigrohres über die Unterseite der Deckwand nur ein solch kurzes Stück in die Flüssigkeit hinein vorsteht, daß das angesammelte Gas nach dem Zurückdrängen der Flüssigkeit bis an den unteren Rand des Steigrohrs periodisch in das Steigrohr entweicht und dabei Flüssigkeit mitreißt.

Diese Merkmale sind zur Lösung der Erfindungsaufgabe notwendig und unerläßlich, denn erst durch die ständig in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden kann zwischen diesen ein stetiger und im Hinblick auf die erstrebte Förderfeinheit und -genauigkeit präzise regulierbarer Strom eingestellt werden. Weiterhin ermöglicht erst das den oberen Wandabschnitt durchdringende und mit seinem unteren Rand ein kurzes Stück in die Flüssigkeit hinein vorstehende Steigrohr, daß sich ein periodisch entleerender Kompressionsraum unterhalb des oberen Wandabschnittes bildet, dessen sich in das Steigrohr entleerender Gasinhalt die zu fördernde Flüssigkeit mitnimmt. Da bei alledem das Zünden eines Funkens zwischen den Elektroden nicht erforderlich ist und auch keine Explosion ausgelöst zu werden braucht, ist der Elektrodenverschleiß gering und der Gesamtaufbau, insbe-

sondere das Gehäuse der Pumpe, kann, einfach gehallen und braucht nicht für hohe Explosionsdruckfestigkeit ausgelegt zu werden.

Mit der erfindungsgemäßen Pumpe ist also gegenüber den bekannten Pumpen in vorteilhafter Weise erreicht, daß einerseits eine vollständige Zerlegung der zu fördernden Flüssigkeit in ihre gasförmigen Bestandteile mit anschließender chemischer Wiedervereinigung derselben unterbleiben kann, und daß andererseits, da das Explosionsprinzip keine Anwendung findet, die Pumpe bei geringem Eelektrodenverschleiß von einfachem Aufbau sein und eine hohe Förderfeinheit und -genauigkeit auch bei geringen Fördermengen besitzt. Da die erfindungsgemäße Dosierpumpe keinerlei bewegliche Teile und insbesondere keine empfindlichen Lager enthält, ist sie außerordentlich unempfindlich und so insbesondere für die Förderung ätzender Flüssigkeiten, die ohnehin meist elektrolytische Flüssigkeiten sind, geeignet. Zur Feinregulierung kann beispielsweise durch Einstellen der Spannung an den Elektroden 3 und 4 die Gasentwicklung so gedrosselt werden, daß im Verlauf von 24 Stunden oder mehr lediglich ein einziges Mal ein Ausstoß weniger cm³ an Flüssigkeit stattfindet. Eine derartige Feinregulierung der Ausstoßleistung ist bei bekannten Dosierpumpen nicht möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dosierpumpe besteht darin, daß zwischen den Elektroden eine Trennwand angeordnet ist. Hiermit wird erreicht, daß der Widerstand zwischen den Elektroden und damit der Elektrolysestrom je nach Höhe dieser Trennwand einstellbar ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann zur Dosierung der Fördermenge auch die Spannung an den Elektroden einstellbar sein. Zur Regulierung der Förderfeinheit ist es weiterhin günstig, wenn die Entfernung über die hinweg der untere Rand des Steigrohrs über die Unterseite des oberen Wandabschnittes vorsteht, einstellbar ist.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht darin, daß die Dosierpumpe mit einem elektrolytischen, mit Kochsalzlösung arbeitenden Chlorerzeuger, vorzugsweise für Schwimmbecken, zum Abpumpen der entstehenden Natronlauge zusammengeschaltet wird, wobei es günstig sein kann, wenn eine weitere Dosierpumpe der erfindungsgemäßen Art mit dem elektrolytischen, mit Kochsalzlösung arbeitenden Chlorerzeuger zum Nachpumpen eines Lösungsmittels für das Kochsalz zusammengeschaltet ist.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Dosierpumpe gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Anordnung der Dosierpumpe aus Fig. 1 zum Auspumpen eines mit Flüssigkeit gefüllten Ballons und

F i g. 3 zwei Möglichkeiten der Zusammenschaltung der Dosierpumpe aus F i g. 1 mit einem Chlorerzeuger für Schwimmbecken.

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Dosierpumpe gemäß der Erfindung. In einem Gehäuse 1 sind an einem Zwischenboden 2 zwei Elektroden 3 und 4 angeordnet, die über Kabel 5 bzw. 6 mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbunden sind. Die Elektroden sind von in isolierten Dichtungen 7 sitzenden Schrauben 8 gehalten, an denen weiterhin die Leitungen 5, 6 mittels Muttern 9 befestigt sind. Die Leitungen 5, 6 sind durch Öffnungen in der Gehäusewand, die durch Dichtungen 11 ausgefüllt sind, herausgeführt. An seiner Unterseite ist das Gehäuse 1 durch einen Boden 12 abgeschlossen. Der Raum zwischen dem Zwischenboden 2 und dem Boden 12 kann mit einer Gießmasse ausgefüllt werden.

Durch die beiden Böden 2 und 12 führt ein Rohr 13, das als Einlaß in das Gehäuse für eine zu fördernde Flüssigkeit dient. Auf der inneren Mündung des Rohres 13 sitzt eine Kugel 14, die beim Einströmen von Flüssigkeit abgehoben wird und sich gegen einen Käfig oder Anschlag 15 legt. Wenn die Flüssigkeit aus dem Gehäuse 1 zurückströmen will, setzt sich die Kugel 14 auf die Mündung des Rohres 13 und wirkt somit als Rückschlagventil. Der Anschlag 15 ist auf einer zwischen den Eleketroden 3 und 4 angeordneten Trennwand 16 befestigt, deren Höhe zum Zwecke der Einstellung eines bestimmten Widerstandes zwischen den Elektroden 3 und 4 beliebig gewählt werden kann. " _

Das Gehäuse ist an seiher Oberseite von einem oberen Wandabschnitt, z, B." einem Deckel 17, abgedeckt. Der Deckel 17 wie auch der Boden 12 können z. B. auf das Gehäuse 1 aufgeschraubt und somit leicht abnehmbar sein, so daß das Innere des Gehäuses zu beiden Seiten des Zwischenbodens 2 zugänglich wird. Der Deckel 17 ist von einem Steigrohr 18 durchdrungen, dessen unterer Rand 19 über die Unterseite 20 des Deckels 17 vorsteht. Die in Fig. 1 links oben an der Gehäusewand erkennbare Öffnung 22 ist für die grundsätzliche Funktionsweise der Dosierpumpe ohne Belang und wird zunächst als geschlossen oder nicht vorhanden angenommen.

Die Dosierpumpe wirkt in folgender Weise: Der Einlaß 13 ist mit einem Vorratsgefäß für Flüssigkeit verbunden zu denken, so daß aus diesem ständig Flüssigkeit in das Gehäuse 1 nachströmt und dieses wenigstens bis zur Unterseite 20 des Deckels 17 oder auch teilweise bis in das Steigrohr 18 hinein anfüllt. Bei dieser Flüssigkeit muß es sich um eine elektrolysierbare Flüssigkeit handeln. Eine solche entsteht z. B. aus reinem Wasser bereits durch Zugabe weniger Säure- oder Laugetropfen. Beim Verbinden der Elektrode 3 und 4 mit einer elektrischen Stromquelle entwickeln sich an den Elektroden Gasbläschen, die nach oben bis unter den Deckel 17 steigen und dort allmählich die Flüssigkeit verdrängen, so daß' der mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnete, gasgefüllte Kompressionsraum entsteht. Bei fortgesetzter Gasentwicklung dehnt sich der Kompressionsraum 23 gegen den Druck der Flüssigkeit immer mehr nach unten aus, wobei die verdränge Flüssigkeit in das Steigrohr 18 eingedrückt wird.

Wenn sich der Kompressionsraum 23 so weit ausgedehnt hat, daß der Spiegel 24 der Flüssigkeit den unteren Rand 19 des Steigrohrs 18 erreicht, entweicht das Gas aus dem Kompressionsraum 23 in das Steigrohr 18 und reißt dabei Flüssigkeit mit, so daß die letztere an der Mündung 25 des Steigrohres ins Freie gelangt. Beim Entweichen des Gases füllt sich das Gehäuse 1 wieder mit Flüssigkeit, wobei das von neuem in die Flüssigkeit eintauchende Ende des Steigrohres 18 das Entweichen von Gas verhindert. Die elektrolytische Gasentwicklung setzt sich nunmehr

fort, bis der Flüssigkeitsspiegel 24 wieder bis zum unteren Rand 19 des Steigrohres 18 herabgedrückt ist, wonach das nächste Entweichen des Gases unter Mitnahme von Flüssigkeit vonstatten geht.

Die Fördergeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Dosierpumpe läßt sich auf verschiedene Weise einstellen. So kann beispielsweise die Spannung an den Elektroden 3, 4, z. B. durch Einstellen eines Regelwiderstandes, entsprechend einreguliert werden. Weiterhin stellt die Höhe der Trennwand 16 ein Mittel dar, um das Maß der Gasentwicklung zu steuern. Schließlich kann auch die Frequenz des Flüssigkeitsausstoßes aus der Pumpe dadurch verändert werden, daß das untere Ende des Steigrohres 18 mehr oder weniger weit über die Unterseite 20 des Deckels 17 hinaus vorsteht, wodurch die jeweils erreichte Höhe des Kompressionsraumes 23 einstellbar wird.

In F i g. 2 weist die mit 28 bezeichnete, in ihrem Aufbau der Pumpe gemäß F i g. 1 entsprechende Dosierpumpe ein relativ langes Steigrohr 18 auf, das durch einen Korken 29 eines mit Flüssigkeit gefüllten Ballons 30 ins Freie geführt ist. Das Steigrohr 18 dient gleichzeitig der Halterung der Dosierpumpe 28. Wie in F i g. 2 schematisch angedeutet, sind durch den Korken 29 auch die elektrischen Anschlußleitungen 5, 6 der Pumpe 28 ins Freie geführt. Da der Flüssigkeitsspiegel 34 in F i g. 2 über dem Einlaßrohr 13 steht, wird ständig Flüssigkeit in die Pumpe 28 nachgedrückt. Im übrigen arbeitet die Dosierpumpe gemäß F i g. 2 ebenso wie die zuvor beschriebene, in F i g. 1 dargestellte Pumpe. Der Ballon 30 in F i g. 2 kann beispielsweise mit einer Flüssigkeit zum Chlorieren des Wassers in einem Schwimmbecken oder mit einer anderen Desinfektionsflüssigkeit gefüllt sein. Die Pumpe 28 dient dann dazu, in bestimmten Zeitintervallen Flüssigkeit aus dem Ballon 30 in das Schwimmbecken nachzupumpen.

F i g. 3 zeigt eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit der Dosierpumpen gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einem Chlorerzeuger für Schwimmbecken. Der Chlorerzeuger umfaßt einen Behälter 40 mit einer durch einen Deckel 41 abgeschlossenen Einfüllöffnung 42. Etwa in seiner Mitte weist der Behälter 40 einen trichterförmigen, an der Innenwand des Behälters dicht anliegenden Einsatz 43 auf, der seinerseits von einer perforierten Siebplatte 44 abgedeckt ist. Unterhalb des trichterförmigen Einsatzes 43 befindet sich ein Diaphragma 45, welches den unteren Abschnitt des Behälters 40 in zwei Elektrodenräume 46 bzw. 47 abteilt. In die Elektrodenräume 46, 47 ragen Elektroden 48 bzw. 49, von denen die Elektrode 48 als Anode und die Elektrode 49 als Kathode geschaltet ist. Über elektrische Leitungen 52 bzw. 53 sind die Elektroden 48 und 49 mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbunden. Der Raum oberhalb der Siebplatte 44 ist über die Einfüllöffnung 42 mit Kochsalz 50 gefüllt.

Von den Elektrodenräumen 46 und 47 zweigen Rohre 54 und 55 ab, die jeweils eine einstellbare Drossel 56 bzw. 57 aufweisen. In Höhe des Bodens 58 des Behälters 40 führt ein Einlaßrohr 59 aus dem Elektrodenraum 47 zu einer ersten Dosierpumpe 60, deren Steigrohr 61 ins Freie geführt ist. Wie in F i g. 3 dargestellt ist, taucht der Behälter 40 so weit in das Wasser eines Schwimmbeckens ein, daß lediglich die Einfüllöffnung 42 oberhalb des Wasserspiegels 62 liegt. Auch die drei Leitungen 54, 55 und 61 münden oberhalb des Wasserspiegels 62.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Dosierpumpe liegt das Einlaßrohr 59 der Pumpe 60 in F i g. 3 nicht an der Unterseite der Pumpe, sondern in einer Seitenwand des Pumpengehäuses. An der grundsätzlichen Betriebsweise der Pumpe ändert sich dabei nichts. Es sei an dieser Stelle außerdem noch bemerkt, daß, falls der Druck der durch den Einlaß 13 bzw. 59 nachströmenden Flüssigkeit ausreichend groß ist, ein Rückschlagventil 14 entbehrlich ist. Dies ist immer dort der Fall, wo der Druck der nachströmenden Flüssigkeit verhindert, daß beim Entwickeln des Gaskompressionsraumes die Flüssigkeit durch den Einlaß hinausgedrängt wird.

Dem Behälter 40 des Chlorerzeugers ist eine weitere Dosierpumpe 63 zugeordnet, deren Steigrohr 64 in die Einlaßöffnung 42 einmündet. Der Einlaß 65 der Pumpe 63 liegt, wie in F i g. 3 dargestellt, frei im Wasser des Schwimmbeckens unterhalb des Wasserspiegels 62, so daß infolge des Druckunterschiedes ständig Wasser aus dem Schwimmbecken in die Pumpe 63 nachströmt.

Die Dosierpumpen 60 und 63 sind über Leitungen 70, 71 bzw. 72, 73 parallel zu den Elektroden 48, 49 geschaltet.

Die Anlage gemäß Fig.3 arbeitet in folgender Weise: Wenn an die Klemmen 68 und 69 eine Stromquelle angeschlossen wird, wird über das Steigrohr 64 ständig Wasser in die Einlaßöffnung 42 des Behälters 40 eingeführt, so daß das Kochsalz im Behälter 40 benetzt wird. Die dabei entstehende Kochsalzlösung fließt nach unten und gelangt über die Siebplatte 44, den Trichter 43 und das Diaphragma 45 in die Elektrodenräume 46 und 47, welche von der Flüssigkeit jeweils vollständig angefüllt werden.

An den Elektroden 48 und 49 entwickelt sich Gas, und zwar an der Elektrode 48 (Anode) Chlor und an der Elektrode 49 (Kathode) Wasserstoff. Diese Gase, die sich ringförmig unterhalb des Trichters 43 bzw. unterhalb des Diaphragmas 45 ansammeln, gelangen über die Leitungen 54 bzw. 55 ins Freie, wobei die Austrittsgeschwindigkeit mittels der Drosseln 56 und 57 regelbar ist. Das Chlorgas aus der Leitung 54 wird in bekannter Weise dem Wasser des Schwimmbekkens zugeführt.

Die bei diesem Vorgang im Elektrodenraum 47 anfallende Natronlauge ist spezifisch schwerer als die elektrolysierte Kochsalzlösung und sammelt sich deshalb am Boden 58 des Gefäßes an. Dieses Lauge wird mittels der Pumpe 60 über die Leitung 59 abgepumpt und über das Steigrohr 61 ins Freie befördert. Gegebenenfalls kann die Natronlauge wieder dem Wasser des Schwimmbeckens zugeführt werden, um die bei der Chlorierung entstehende Ansäuerung teilweise zu neutralisieren.

Die beschriebene Anlage hat den Vorteil, daß es genügt, lediglich die Spannung an den Klemmen 68, 69 zu verändern, um die Menge sowohl des erzeugten Chlors, des durch die Pumpe 63 nachgeführten, als Lösungsmittel für das Kochsalz dienenden Wassers, als auch der durch die Pumpe 60 abgepumpten Natronlauge gleichzeitig zu regulieren. Die Steuerung der dargestellten Anlage ist also sehr einfach.

In der Darstellung der Fig. 1 ist links über die bereits oben erwähnte Öffnung 22 in der Wand des Gehäuses 1, die normalerweise verschlossen ist, ein mit Quecksilber 81 gefülltes U-Rohr 80 angeschlossen. Über dem Quecksilberspiegel im linken Schenkel des U-Rohres sind zwei Elektroden 82, 83 angeordnet,

die mit Leitungen 84 bzw. 85 verbunden sind. Die Leitungen 84 und 85, von denen eine eine Stromquelle enthält, sind an eine weitere Pumpe, vorzugsweise eine Pumpe größerer Förderleistung als die dargestellte Dosierpumpe, angeschlossen.

Wenn das im Kompressionsraum 23 angesammelte Gas einen bestimmten Druck erreicht hat, steigt die Quecksilbersäule in dem die Elektroden 82 und 83 enthaltenen Schenkel des U-Rohrs 80 und stellt zwi-

sehen den Elektroden Kontakt her, so daß die an die Leitungen 84, 85 angeschlossene Pumpe in Betrieb gesetzt wird. Ein zwischengeschalteter Zeitschalter sorgt dafür, daß die Pumpe nach einer vorbestimmten Zeitdauer wieder abschaltet. Auf diese Weise ist es möglich, auch große Flüssigkeitsmengen in dosierter Weise zu fördern. Die letztgenannte Schaltungsmöglichkeit gehört jedoch nicht zur geschützten Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Dosierpumpe für elektrolysierbare Flüssigkeit mit einem über einen Einlaß stetig mit Flüssigkeit nachgefüllten Gehäuse, in dem zwei mit einer elektrischen Stromquelle verbundene Elektroden angeordnet sind und in dem an den Elektroden aus der Flüssigkeit durch Elektrolyse Gas gebildet wird, das sich unterhalb der oberen Deckwand des Gehäuses ansammelt und zum Fördern der Flüssigkeit dient, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektroden (3, 4) in an sich bekannter Weise in dem ständig mit Flüssigkeit gefüllten Teil des Gehäuses befinden und daß die obere Deckwand (17) von einem Steigrohr (18) durchdrungen ist, sowie daß' der untere Rand (19) des Steigrohres (18) über die Unterseite (20) der Deckwand (17) nur ein solch kurzes Stück in die Flüssigkeit hinein vorsteht, daß das angesammelte Gas nach dem Zurückdrängen der Flüssigkeit bis an den unteren Rand (19) des Steigrohres (18) periodisch in das Steigrohr entweicht und dabei Flüssigkeit mitreißt.

2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (3, 4) eine Trennwand (16) angeordnet ist.

3. Dosierpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an den Elektroden (3, 4) einstellbar ist.

4. Dosierpumpe nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung, über die hinweg der untere Rand (19) des Steigrohrs (18) über die Unterseite (20) des oberen Wandabschnittes (17) vorsteht, einstellbar ist.

5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem elektrolytischen, mit Kochsalzlösung arbeitenden Chlorerzeuger (F i g. 3), vorzugsweise für Schwimmbecken, zum Abpumpen der entstehenden Natronlauge zusammengeschaltet ist.

6. Dosierpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem elektrolytischen, mit Kochsalzlösung arbeitenden Chlorerzeuger (Fig. 3) zum Nachpumpen eines Lösungsmittels für das Kochsalz zusammengeschaltet ist.