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Anordnung zum Dosieren von Plüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zum Dosieren von Flüssigkeiten ohne Absperrorgane und abgedichtete Durchführungen
im flüssigkeitsberührten Teil.
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Es ist bekannt, Plüssigkeiten mittels Dosierpumpen, Blenden oder Rotamessern
in Verbindung mit Ventilen oder mit Waagen zu dosieren. Die Geräte werden beheizt,
wenn die Plüssigkeiten einen hohen Schmelzpunkt haben oder bei hohen Temperaturen
dosiert werden sollen und die Gefahr besteht, daß sich Feststoffe infolge Abkühlung
abscheiden. Hohe Temperaturen sind bei diesen Geräten aber nachteilig. So werden
z.B. Dichtungen bei erhöhten Temperaturen leicht unwirksam, außerdem kann die Dosiergenauigkeit,
z.B. bei Blenden, Rotamessern oder Ventilen schon durch geringe Ablagerungen oder
Verkrustungen stark vermindert werden.
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Ähnliche Schwierigkeiten treten aueh bei tiefen Temperaturen auf,
wenn tiefsiedende oder feststoffhaltige Flüssigkeiten, s. B. tiefgekühlte Maischen,
dosiert werden sollen.
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Die Dosiergenauigkeit der bekannten Geräte ist daher umso geringer,
je höher bzw. tiefer Temperatur und Druck sind und je ungleichmäßiger der zu dosierende
Stoff zusammengesetzt ist.
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Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Do si Dosiervorrichtungen
ist die Notwendigkeit, bei aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere für Pörderaggregate,
Absperrorgane und Dichtungen hochwertige und häufig schwer bearbeitbare Materialien
verwenden zu müssen.
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Es war die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Dosieren von
Plüssigkeiten zu entwickeln, bei der sich im flüssigkeitsberührten Teil keine Absperrorgane
und abgedichtete Durchführungen befinden, so daß die oben. genannten Schwierigkeiten
und Storungen nicht auftreten können. Es sollten auch feststoffbeladene Plüssigkeiten
sicher dosierbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Anordnung gelöst, die
aus einem Vorratsgefäß, einem U-förmigen Meßgefäß mit einem weiten und einem engen
Schenkel, einer Rohrverbindung zwischen dem Vorratsgefäß und dem weiten Schenkel
des Meßgefäßes, einer Rohrzuführung zum Gasraum des Vorratsgefäßes mit einem 3-Weg-Stellventil
zum Anschluß an zwei Gasleitungen mit unterschiedlichem Druck, einer Rohrzuführung
zum Gasraum des weiten Schenkels des Meßgefäßes mit einem 3-Weg-Stellventil zur
Zufuhr des unter dem niedrigeren Druck stehenden Gases und zum Entspannen des Gasraumes,
sowie einer mit den Stellventilen verbundenen Schalteinrichtung zur Betätigung der
Stellventile und damit zur
Auslösung der Einzelschritte des Dosiervorganges
besieht.
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In der Abbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung schematisch dargestellt.
Ein geschlossenes Gefäß 3 ist über einen Stutzen 17 mit einem Ventil 18 mit der
zu dosierenden Flüssigkeit teilweise gefüllt. Über dem Gefäß 3 ist ein 3-Weg-Stellventil
1 angeordnet. Nach Öffnen des Ventils 1 strömt Inertgas, z.B. luft oder Stickstoff,
über eine leitung 5 und einen Stutzen 4 in das Gefäß 3. Das Inertgas steht in der
leitung 5 unter dem Druck Pl.
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Daher stellt-sich im Gefäß 3 im Gasraum der gleiche Druck Pl ein.
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Die Flüssigkeit 7 in dem Gefäß 3 wird durch diesen Druck p1, der auf
ihr lastet, in ein Steigrohr 8 nach oben gepreßt und fließt dabei in ein Meßgefäß
9, das aus einem weiten Schenkel 10 und einem mit diesem verbundenen engen Schenkel
11 besteht. Der obere Teil des Schenkels 10 führt über ein Rohrstück 12 zu einem
3-Weg-Stellventil 2. Das Ventil 2 ist über ein Rohrstück 13 mit der Atmosphäre (1
ata) und über ein Rohr 14 mit einem inertgasgefüllten Rohr 15 verbunden, das unter
dem Druck p2 steht. Durch Öffnen des Ventils 2 nach außen, d. h. durch Verbindung
der Rohrstücke 12 und 13 kann das in dem Schenkel 10 eingeschlossene Gasvolumen
nach außen austreten bzw. gegen den Atmosphärendruck pO von 1 ata verdrängt werden.
Innerhalb der Füllzeit t1 wird das Meßgefäß 9 bis zu dem Niveau E gefüllt. Das Niveau
E liegt über dem gewünschten Füllniveau F.
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Am Ende der Füllzeit t1 wird das Gefäß 3 über das Ventil 1 in Richtung
4 - 16 auf den niedrigeren Druck p2 entspannt, der in
den leitungen
14, 15 und 16 herrscht. Der Druck p2 reicht nicht aus, um die Flüssigkeit im Gefäß
3 in das Steigrohr 8 um die Höhendifferenz h1 auf das Niveau F hochzudrücken; daher
läuft innerhalb der Einstellzeit t2 die überschüssige Plüssigkeit über F aus dem
Schenkel 10 in das Steigrohr 8 und von diesem in das Gefäß 3 zurück, bis das Niveau
F erreicht ist.
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Während dieser Zeit t2 bleibt der Schenkel 10 über das Ventil 2 nach
außen (12-13) geöffnet, so daß sich in den beiden Schenkeln 9 und 10 das Füllniveau
F ungestört einstellen kann.
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Ist die Einstellzeit t2 abgelaufen, so öffnet das Ventil 2 für die
Zeit t3 in Richtung 14 - 12. Dadurch wird die Flüssigkeit in 10 durch den Druck
p2 über den engen Schenkel 11 aus dem Meßgefäß 9 ausgedrückt. Die dabei maximal
zu überwindende Förderhöhe h2 ist kleiner als h1.
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Ist die Zeit t3 abgelaufen, so beginnt mit dem erneuten Füllen des
Meßgefäßes 9 ein neuer Zyklus. Öffnen und Schließen der Stellventile 1 und 2, z.
B. Magnetventile, wird von einer Schaltuhr nach folgendem Schema gesteuert:
| Füllzeit Einstellzeit Leerungszeit |
| Zeitintervall t1 t2 t3 t1 |
| Ventil 1 auf 5 # 4 auf 4 # 16 auf 4 # 16 |
| Druck p1 in 7 Druck p2 in 7 Druck p2 in 7 wie |
| vor- |
| Ventil 2 auf 12 # 13 auf 12 # 13 auf 14 - 12 her |
| Druck pOin 10 Druck pOin 10 Druck p2in 10 |
| Wirkung 10 und 11 wer- Aus 10 fließt 10 und 11 |
| den bis zum Flüss. aus, werden ge- |
| Niveau E ge- bis Niveau F leert. |
| füllt. in 10 u. 11 |
| erreicht ist. |
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Die andere Richtung der 3-Weg-Stellventile ist jeweils geschlossen.
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Die Dosiergeschwindigkeit wird durch das Füllvolumen des Meßgefäßes
9 und durch die Gesamtdauer einer Schaltung tz = t1. + + t3 bestimmt. Füllzeit t1
und Einstellzeit t2 sind im allgemeinen klein gegen die Leerungszeit t3, in welcher
die dosierte Flüssigkeit aus dem Meßgefäß 9 über den leil 11 herausgedrückt wird.
Die Dosiergeschwindigkeit wird bei vorgegebenem Füllvolumen des Meßgefäßes 9 in
weiten Grenzen über die Länge der leerungszeit t3 eingestellt, Die Genauigkeit der
Einstellung des zu dosierenden Plüssigkeitsvolumens ist durch die Reproduzierbarkeit
des Füllvolumens und der Zeit t bestimmt. Da die Zeit tz z durch die Schalteinrichrung
genau
reproduzierbar vorgegeben werden kann, ist vor allem das Püllvolumen bestimmend.
Um eine hinreichend hohe Dosiergenauigkeit zu erreichen, soll die Einstellzeit t2
so gewählt werden, daß die überfüllte Flüssigkeit vollständig aus dem Meßgefäß 9
über 8 ablaufen kann. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann das Meßgefäß 9 in Höhe des
Füllniveaus F bis auf den Querschnitt des engen Schenkels verengt werden.
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Der Schenkel 11 des Meßgefäßes 9 soll möglichst eng sein, damit die
Plüssigkeit vollständig aus dem Meßgefäß 9 herausgedrückt werden kann. Besteht bei
feststoffbeladenen Flüssigkeiten die Gefahr, daß der Schenkel 11 verstopft, so muß
darauf Rücksicht genommen, d. h. der Schenkel 11 genügend weit gehalten und ein
gewisser Verlust an Dosiergenauigkeit in Kauf genommen werden.
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Soll nicht gegen Atmosphärendruck (pO = 1 ata), sondern gegen einen
davon abweichenden Druck pO in einem Behälter dosiert werden, so wird das Rohrstück
13 am Ventil 2 an den Behälter. angeschlossen. Die Drücke P1 und p2 müssen dann
über dem Druck pO im Behälter liegen.
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Die erfindungsgemäße Dosieranordnung ist einfach und übersichtlich
aufgebaut und bietet mehrere Vorteile. Weicht der Druck pO im Behälter vom Atmosphärendruck
ab, 30 kann die gesamte Anordnung druckfest ausgeführt werden. Entsprechend der
Temperatur des zu dosierenden Stoffes kann das Gerät beheizt oder gekühlt werden,
um es dem Dampfdruck oder dem Schmelzpunkt des zu dosierenden
Stoffes
anzupassen.
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Lagern sich im Meßgefäß 9 dennoch Feststoffe ab, so beeinflussen sie
die Dosiergenauigkeit nur in dem Maße, wie sie das Füllvolumen in 9 verdrängen und
führen nicht zu starken Störungen oder zum Ausfall der Dosieranordnung. Die Dosiergenauigkeit
ist damit weitgehend unabhängig von Temperatur, Druck und Heterogenität der Dosierflüssigkeit.
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Dosiert man luft- oder feuchtigkeitsempfindliche Flüssigkeiten, so
wird eine Schädigung der Flüssigkeit vermieden, wenn man ein inertes oder trockenes
Gas durch die Ventile 1 und 2 zuführt.
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Die Anordnung kann leicht gereinigt werden, z.B. dadurch, daß man
sie mit Waschflüssigkeit ausspült und danach mit luft trokken bläst.