DE1642968A1 - Dosiergeraet - Google Patents

Description

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KRU/msc - 22/67 12. April 1967

V-39O8-OI

Cillichemie Ernst Vogelmann, Heilbronn, Bottwarbahnstr. Dosiergerät

ess sss ssssss ss = ssssss

Die Erfindung betrifft ein Nebenstrom-Dosiergerät für die Zugabe von festen und flüssigen Wirkstoffen zu einer durch eine Leitung strömenden Flüssigkeit.

Es sind bereits Geräte bekannt, welche nur von einem Teil der mit Wirkstoffen zu versetzenden Flüssigkeit durchströmt werden. Dieser Teilstrom nimmt beim Durchfließen des Dosiergerätes Wirkatoff auf und fließt dann

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wieder in die Hauptleitung zurück, wo er sich mit der Hauptmenge der Flüssigkeit vermischt. Diese Nebenstrom-Dosiergeräte bestehen in der Regel aus einem zylindrischen Behälter, der den Wirkstoff aufnimmt- und mit entsprechenden Ein- und Auslaßöffnungen versehen ist. Der Nebenstrom durch das Gerät wird durch einen Wirkdruckgeber, wie z.B. eine Blende, Düse oder ein Venturirohr, gesteuert.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß derartige Wirkdruckgeber keine ausreichende Proportionalität zwischen Haupt- und Nebenstrom ergeben, vor allem bei sehr verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten in einem Gerät. Gerade bei den kleinen Durchflußmengen (Schleichwasser unter 30 # der maximalen Strömung) wird keine ausreichende Zudosierung erreicht.

Es sind schon Vorschläge gemacht worden, diesen Nachteil zu beheben (schweizerische Patentschrift 384.230), jedoch sind die dort beschriebenen Vorrichtungen sehr kompliziert, kostspielig, wenig betriebssicher, zeigen zu hohe Druckverluste und sind nicht lageunabhängig einzubauen, weil es sich praktisch ausschließlich um mechanische feder- oder durch Schwerkraft betätigte Einrichtungen handelt; bei längerem Gebrauch verkrusten oder

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korrodieren die Lager und Führungen. Außerdem sind erhebliche Vergrößerungen des Leitungsquerschnittes mit komplizierter Formgebung erforderlich.

Weiter hat sich gezeigt, daß bei Stillstand der bekannten Geräte, durch die immer vorhandene Luft, bei Druckschwankungen, das sogenannte Pumpen eintritt. Wenn in einer Wasserleitung die Strömung steht, an Nebenzweigen aber Wasser entnommen wird, so kann es in einer solchen Leitung zu erheblichen Druckschwankungen kommen, die Λ

Werte bis zu einigen Atmosphären annehmen können. Diese Druckschwankungen pflanzen sich auch über die Nebenstromleitungen in das Vorratsgefäß des Dosiergerätes fort. Wenn sich in diesem Vorratsgefäß eine Luftblase befindet - was' fast immer der Fall ist -, so entsteht bei diesen Druckstößen eine oszillierende Strömung und es werden, vor allem bei langem Stillstand des Gerätes, erhebliche Wirkstoffmengen in die Hauptleitung gespült. Da8 beim nächsten Zapfen zuerst ausfließende Wasser kann dann u.U. das bis zu 2 000-fache der zulässigen Wirkstoffkonzentration haben.

Auch hier sind schon Vorschläge gemacht worden, diesen Übelstand mittels eines von Wasserdruck gesteuerten Ventile zu beheben (schweizerische Patentschrift 375.919;

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DAS 1.226.O81), jedoch können diese Maßnahmen nicht ausreichen, da dieses Ventil auf Druckschwankungen anspricht, also nicht dauernd schließt. Auch ein ordnungsgemäßes Öffnen ist bei Schleichwasserentnahme nicht gewährleistet. Schon die Tatsache, daß das Ventil auf den jeweiligen Wasserdruck eingestellt werden muß, der auch bei Entnahme ständig schwanken kann, zeigt, daß eine ordnungsgemäße Funktion nur unter sehr idealen Bedingungen zu erwarten ist. Die Einschaltung eines zusätz-φ lischen Ruckschlagventiles in die Hauptleitung ist zu kostspielig und bewirkt bleibende Druckverluste.

Erfindungsgemäß werden die oben geschilderten Nachteile unter vergleichsweise geringem Aufwand dadurch vermieden, daß im Bereich der Querschnittsverengung ein deren offenen Querschnitt teilweise verschließendes, einer Rückstellkraft ausgesetztes Glied angeordnet ist, daß die Überdruck führende Zuflußleitung über eine Drossel und ein Rückschlagventil mit dem Behälter verbunden ist, daß

die Unterdruck führende Abflußleitung über ein Rückschlagdosierventil mit dem Behälter verbunden und daß die beiden Leitungen in auf gegenüberliegende Seiten einer Membran angeordnete Kammer zur Steuerung des Rückschlagdosierventils geführt sind.

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Venn bei dem erfindungsgemäßen Nebenstrom-Dosiergerät in der Hauptstromleitung Druckstäße auftreten und was praktisch immer der Fall ist, Luft im Behälter für den Wirkstoff vorhanden ist, so fließt aus der Hauptstromleitung zusätzlich Wasser über die Zufluß- und Abflußleitungen in den Behälter, wodurch die Luft komprimiert wird. Es wird somit ein Druck im Behälter aufgebaut, der so lange anhält, bis in der Hauptstromleitung eine Flüssigkeitsströmung einsetzt.

Auf diese Weise wird das oben erwähnte unzulässig große Anwachsen der Wirkstoffkonzentration in der Hauptleitung vermieden, da der Behälter bei stillstehender Strömung in der Hauptleitung von dieser zuverlässig abgeschlossen ist.

Selbst bei Schleichwasserentnahme wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Meßblende, d.h. der Querschnitteverengung, eine auswertbare Wirkdruckdifferenz aufgebaut, die zu dem angestrebten zuverlässigen Arbeiten des Rückschlagdosierventils führt. Bei starker Strömung in 4er Hauptleitung öffnet eich dann das einer Rückstellkraft ausgesetzte Glied unter Einfluß der Strömung, so daß auch in diesem Fall, trotz eines einwandfreien Funktion!erens des Rückschlagdosierventils bei Schleich-

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Wasserentnahme, kein übermäßiger Druckabfall in der Hauptleitung stattfindet.

Sind in weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung zwischen den Kammern zwei Membranen vorgesehen, zwischen denen wiederum zwei flüssigkeitsgefüllte Kammern angeordnet sind, die durch eine Ausnehmung kleinen Querschnitts miteinander verbunden sind, so bedeutet dies eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit des Abschlusses des Behälters von der Hauptleitung, da diese beiden zusätzlichen Kammern als Stoßdämpfer für Druckschwankungen in der Hauptleitung dienen«

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der schematisehen Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine grundsätzliche Darstellung eines Wirkdruckgebers für das erfindungsgemäße Nebenstromdosiergerät;

Fig. 2 eine Stirnansicht einer hierzu erforderlichen Meßblende, mit einem gemäß der Erfindung unter Einfluß der Rückstellkraft stehenden Glied;

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Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Pig. 2;

Fig. h ein Venturi-Rohr, das mit einer anderen AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Gliedes versehen ist;

Fig. 5 eine Stirnansicht des Gliedes nach Fig. k;

Fig. 6 eine graphische Darstellung verschied ener Meßwert e;

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes zur Vermeidung von Wirstoff-Überkonzentrationen durch Druckstösse und

Fig. 8 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Fig. 7 mit einem zusätzlichen Stoßdämpfer für Druckstöße.

Die Figur 1 zeigt die Ausführung von Wirkdruckgeber

mit der selbst regulierenden Querschnittsverengung

durch. Fahnen aus elastischen Materialien. i

Entsprechend der Zeichnung durchströmt die Flüssigkeit die Hauptleitung 12 und den darin eingebauten Wirkdruckgeber k in Richtung des Pfeiles 50. Über die Leitungen 2 und 3 sowie die darin eingebauten Ventile 2a und 3a zum Einstellen der Nebenstrommengen bzw.

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zum Absperren fließt der Nebenstrom durch den Behälter 15 des Wirkstoffes. Die Öffnung 6 der Meßblende k ist durch eine an einer Seite befestigten elastische Fahne 7 fast verschlossen. Je nach Durchtreten einer mehr oder weniger großen Wassermenge wird die elastische Fahne 7 verbogen und das Mittelloch 6 der Meßblende h geöffnet. Dieses Prinzip ist auf Blenden der verschiedensten Öffnungsverhältnisse anwendbar. Es handelt sich hierbei um eine Art Meßblende mit stufenlos regulierbarem Öffnungsverhältnis.

Auch für MeßdUsen bzw. Venturirohre ist dieses Prinzip in der gleichen oder in abgewandelter Form geeignet.

Gemäß Fig. 4 ist 8 ein Venturirohr, das bei ruhender Strömung durch elastische Lamellen 9 und 10 fast vollständig geschlossen ist. Beim Durchfließen von Wasser werden diese Lamellen geöffnet. Sie können aus den verschiedensten Materialien, wie z.B. Gummi, Kunststoff und aus federnd angeordneten Metallen bestehen.

Xn Fig. 6 sind Meßwerte zum Vergleich einer Meßblende, Öffnungsverhältnis 3 mit und ohne elastischen Fahnen widergegeben. Dabei ist 4i der Wirkdruck einer Blende mit, 51 einer Blende ohne elastische Fahne. Die Kurven

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und 52 sind die Nebenstrommengen in Promille vom Hauptstrom und zwar kZ bei einer Blende mit, 52 bei einer Blende ohne elastisches Glied.

Dabei ist die Nebenstrommenge in Promille und der Wirkdruck in Abhängigkeit vom Wasserdurchfluß dargestellt. Bs ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Fahnenblende eine viel konstantere Abhängigkeit des Nebenstromes vom Hauptstrom, vor aHern bei geringem Durchfluß erreichbar ist.

Xn Fig. 7 1st ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermeidung von Überkonzentrationen durch Druckstöße in der Hauptleitung 12 bei Stillstand der Apparatur dargestellt. Die Wirkungsweise ist wie folgt:

An die Hauptleitung 12 ist über die Nebenstromleitung 13 (Zufluß) und ik (Abfluß) der Wirkstoffbehälter 15 angeschlossen, in dem sich der feste (flüssige) Wirkstoff 16 befindet. Die Zuflußleitung 13 mit dem Ventil 17 zur Einstellung der Nebenstrommenge ist mit der Druckkammer 18 verbunden und mit einem Rückschlagventil (Rückschlagklappe) 19 versehen. Der Abfluß aus dem Gefäß

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geschieht über die Kammer 20, das Ventil 21, die Saugkammer 22 und die Nebenstromleitung i4.

Wenn nun in der Leitung 12 bei ruhender Flüssigkeit Druckstöße auftreten, so wird, vorausgesetzt, daß Luft in dem Wirketoffbehälter ist, - was fast immer der Fall ist - diese komprimiert und es fließt Wasser zusätzlich über die Leitungen 13 und \h ein. Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung würde sich die komprimierte Luft bei Nachlassen der Druckwelle entspannen und Wirkstofflösung in die Hauptleitung "pumpen".

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das "Pumpen" verhindert, da ein Zurückströmen der Flüssigkeit bei der Entspannung durch die beiden Ventile 19 und 21 unmöglich gemacht wird. Der Druck im Wirkstoffbehälter kann sich nur über die beiden Leitungen 13 und 14 entspannen. Der Wirkstoff behälter bleibt·'also unter Druck. Versuche haben gezeigt, daß bei sachgemäßer konstruktiver Ausführung dieser Druck tagelang aufrechterhalten wird

Wenn durch die Leitung 12 Wasser fließt, d.h. bei Öffnung des Ventiles 23, soll allerdings das Gerät dosierte Mengen einspeisen. Die Öffnung des Kreislaufes wird

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mit Hilfe der Membran"Zh vorgenommen. Wenn Wasser fließt, entsteht an den Nebenstromleitungen 13 und \h, bedingt durch den Wirkdruckgeber 25, eine Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz liegt an der Membran Zk, und zwar Minusdruck (Saugen) in der Kammer 22, Plusdruck (Drücken) in der Kammer 18. Die Membran wird gegen den leichten Druck der Feder 26 bewegt, der Stift ZJ verschiebt die Kugel und öffnet so das Ventil 21. Solangedurch die Hauptleitung Wasser fließt, bleibt das Ventil geöffnet und der Nebenstrom durchfließt den Behälter. Bei Stillstand wirkt keine Druckdifferenz, die Membran geht in die Ausgangslage zurück und das Ventil 21 wird geschlossen. Xn Versuchen konnte gezeigt werden, daß geringe Wirkdrücke unter 100 nun WS ausreichen, um das Ventil zu betätigen.

In Figur 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt.) Es basiert auf dem gleichen Prinzip wie das gemäß Fig. 7, doch ist die Membranbewegung durch eine zusätzliche Einrichtung gedämpft, so daß sie nur auf länger dauernde Druckdifferenzen, jedoch nicht auf kurzzeitige anspricht.

Auch in diesem Fall strömt das Wasser durch die Nebenstromleitung 13 («it Anschluß an die Druckkammer 18),

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das Wirkdruckgefäß 15, die Kammer 20, das Ventil 21, die Saugkammer 22 und schließlich die Nebenstromleitung ik. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie die für Fig. 7 beschriebene. Die Bewegung der Membran 2k und dadurch des Stiftes 27 wird jedoch gedämpft. In den durch eine Wand 30 geteilten Kammern 31 und 32 befindet sich eine Flüssigkeit, die vor dem Vermischen mit Wasser durch die Membranen 2k und 33 geschützt wird. Wenn jetzt eine Druckdifferenz an den Membranen 2k und 33 liegt (Minus an 2k, Plus an 33)» so wird - wie für Fig. 7 gezeigt - der Stift 27 verschoben und öffnet das Ventil 21. In der Wand 30 befindet sich eine kleine Öffnung 3k, durch die die in den beiden Kammern 31 und 32 befindliche Flüssigkeit gepreßt werden muß, wenn sich die Membran 2k bewegen soll. Je nach Viskosität der Flüssigkeit, Durchmesser der öffnung und Höhe der Druckdifferenz wird die Zeit in der der Stift das Ventil öffnen kann, länger oder kürzer. Durch geeignete Ausfuhrungsformen kann diese Dämpfung so eingestellt werden, daß bei hohen, kurzzeitigen Druckdifferenzen (einige Atmosphären) das Ventil nicht geöffnet wird, dagegen bei länger wirkenden geringen Druckdifferenzen (ca. 100 mm WS) die Membran verschoben wird und das Ventil öffnet.

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Als Dämpfungeflüssigkeit können beispielsweise Öle

verschiedener Viskosität, Glyzerine, Glykole, Wasser

(evtl. mit Viskositätserhöhenden Zusätzen) usw. verwendet werden. Die Membran besteht vorteilhafterweis β aus elastischen Materialien, wie Gummi, Kunststoff oder gewellten Metallplatten (Wellmembran). Auch die Verwendung von Faltenbalgen ist durch einfache konstruktive Uinstellung denkbar.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Dosiergerät mit Rückschlagventilen für die Zugabe von lösbaren Wirkstoffen zu in Leitungen geführten Flüssigkeiten, bestehend aus einem mit je einer Zufluß- und Abflußleitung versehenen Behälter zur Aufnahme des Wirkstoffs und einer, in den Leitungen angeordneten Querschnittsverengung als Wirkdruckgeber, dadurch gekennzeichnet« daß im Bereich der Querschnittsverengung ein deren offenen Querschnitt teilweise verschließendes, einer Rückstellkraft ausgesetztes Glied angeordnet ist, daß die Überdruck führende Zuflußleitung (13) über eine Drossel (17) und ein Rückschlagventil (19) mit dem Behälter (.15) verbunden ist, daß die Unterdruck führende Abflußleitung (14) über ein Rückschlagdosierventil (21) mit dem Behälter verbunden und daß die beiden Leitungen (13, 1*0 in auf gegenüberliegende Selten einer Membran (2k) angeordnete Kammern (18, 22) zur Steuerung des Rückschlagdosierventil (21) geführt sind.

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2. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß awl sehen den Kamera (i8, 22) zwei Membranen (2k, 33) vorgesehen sind, »wischen denen wiederum zwei flüssigkeitsgefttllte Kammern (31» 32) angeordnet sind, die durch eine Ausnehmung (3k) kleinen Querschnitts miteinander verbunden sind.

3. Dosiergerät nach Anspruch t oder 2, dadurch ice« kennzeichnet, daß das Anfangsöffnungsverhältnis der Querschnitteverengung kleiner ala etwa 0,1, und das Bndöffnungsverhältnie zwischen etwa 0,2 und 0,k ist.

U. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet« daß das Rückschlagventil (19) und das RUckschlagdosierventil (21) Kugel-Schneidringe!tzventils sind.

5· Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied mindestens eine elastische Zunge, Fahne (7· 10) od. dgl. ist.

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