DE19530968A1 - Dosiereinrichtung - Google Patents

Dosiereinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung, bei der ein giftiges, erosives oder anderweitig aggressives flüssiges Konzentrat einer größeren Menge eines Verdünnungsmittels (vorzugsweise Wasser) in einem regelbaren Verhältnis während der Zuführung des Gemisches zu einer Verarbeitungsstelle, insbesondere in der Zuführleitung eines Sprühaggregates, zugemischt werden kann.
In der Technik gibt es viele Fälle, in denen aggressive Medien in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis verdünnt werden müssen.
Während dieses Mischen bei normalen Fluiden kaum Schwierigkeiten bereitete, da in der Regel einfach beide Flüssigkeiten mit entsprechend dimensionierten, in der Regel gleichartig gebauten Pumpen einer mit einer Verwirbelungseinrichtung ausgerüsteten Mischkammer zugeführt werden müssen, treten ernsthafte Schwierigkeiten auf, wenn die zu mischenden Medien stark erosiv oder ätzend sind oder beide Eigenschaften vereinen.
In der Regel ist hier nach kurzer Betriebs zeit damit zu rechnen, daß dichtende oder rotierende Teile abgenutzt oder anderweitig zerstört werden. Damit ist auch bald damit zu rechnen, daß die genaue Einhaltung des gewünschten Mischungsverhältnisses nicht mehr gewährleistet ist.
Um den direkten Kontakt dieser schwer beherrschbaren Medien mit den in der Regel empfindlichen Dosierpumpen zu vermeiden, wurde eine Anzahl verschiedener Vorrichtungen vorgeschlagen, deren Grundprinzip darauf beruht, daß man einen elastischen oder anderweitig verformbaren Ballon oder Beutel so in einen geschlossenen Behälter einbringt, daß eine Abflußleitung für das aggressive Medium aus diesem Behälter hinaus zur Mischstation geführt wird.
Durch eine von einer Dosierpumpe in den Zwischenraum zwischen verformbarer Ballon oder Beutel und dem geschlossenen Behälter führende Leitung wird, mittels dieser Dosierpumpe ein Hilfsmedium, das im Gegensatz zu dem zu dosierenden Medium sogar pflegende Wirkung auf die Dosierpumpe haben kann, gepreßt.
Die DE-OS 41 13 454 schlägt beispielsweise vor, nach diesem Prinzip empfindliche Farbstoffe zu dosieren. In der DE-OS 29 07 663 wird ein derartiges Vorgehen für die Dosierung von Unkrautvernichtungsmitteln und Herbiziden vorgeschlagen.
Schließlich wird von der DE-OS 14 73 133 vorgeschlagen, dieses Verdrängerprinzip zur Zumischung von Impfstoffen zu nutzen.
Nachteilig ist in allen Fällen, daß nach der Leerung der Ballon/Beutel erneut gefüllt oder ersetzt werden muß. Bei den beutelförmigen Behältern besteht außerdem die Gefahr, daß der Ausgang des Beutels durch die Fläche desselben abgedeckt wird und damit keine vollständige Leerung des Vorrates an zu dosierendem Medium möglich ist.
Für den Fall, daß die fertige Mischung einen hohen Druck aufweisen muß, z. B. in Sprühaggregaten, bei Füllen von Hohlräumen mit der Mischung etc., muß der die Blase mit der zuzumischenden Flüssigkeit dem selben Drucke widerstehen können. Damit sind der Baugröße dieses Behälters Grenzen gesetzt. Das Mischverfahren wird immer diskontinuierlich ablaufen und weist damit alle bekannten Nachteile eines diskontinuierlichen Verfahrens auf. Letztendlich sei noch darauf verwiesen, daß die Reinigung eines derartigen Druckbehälters zusätzliche Schwierigkeiten mit sich bringt, die nur mit erhöhtem technischen Aufwand gemildert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der ein giftiges, erosives oder anderweitig aggressives flüssiges Konzentrat einer größeren Menge eines Verdünnungsmittels (vorzugsweise Wasser) in einem regelbaren Verhältnis während der Zuführung des Gemisches zu einer Verarbeitungsstelle, insbesondere in der Zuführleitung eines Sprühaggregates, zugemischt werden kann ohne daß die Dosierpumpe, mit der zuzumischenden aggressiven Substanz in Verbindung treten kann. Die Mischung soll unter erhöhtem Druck möglich sein, während die Zuführung und Lagerung des giftigen, erosiven oder anderweitig aggressiven flüssigen Konzentrates unter Normalbedingungen erfolgen soll, so daß der Vorratsbehälter für diese Substanz ständig ohne Schwierigkeiten nachfüllbar ist.
Diese Aufgabe wird mit der in den Ansprüchen beschriebenen Vorrichtung gelöst.
Dazu weist die Vorrichtung zwei Meßkammern auf, die vorzugsweise eine kugelförmige Gestalt haben sollten, um auch bei höheren Drücken eine gute Stabilität zu haben. Die Meßkammern sind jeweils durch elastische Membranen in zwei bei entspannter Membran möglichst gleichgroße Kammerteile, einen Pumpteil und einen Laugenteil, unterteilt. Die Laugenteile der Meßkammern sind über Leitungen mit dem Behälter für die zuzumischende Substanz verbunden. Dabei sind in diesen Leitungen Ventile vorhanden, die eine Strömung der zuzumischende Substanz nur in Richtung der Meßkammern erlauben. Weitere Leitungen führen von der Meßkammer zur Mischstelle, wobei in dieser die Ventile so angeordnet sind, daß der Abfluß vom Laugenteiles zur Mischstelle freigegeben wird.
Die Pumpteile der kugelförmige Meßkammern sind in einer einfachen Version über eine Leitung und ein Umsteuerventil mit einer Dosierpumpe für eine Hilfsflüssigkeit so verbunden, daß jeweils ein Pumpteil durch die Dosierpumpe mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt wird während der Pumpteil der anderen kugelförmige Meßkammern im gleichen Maße geleert wird. Dabei ist durch bekannte Mittel, zum Beispiel einen durch die Membran betätigten Taster oder Stößel sowie ein darüber betätigtes Umsteuerventil dafür Sorge getragen, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Füllung der Pumpkammer eine Umschaltung derart geschieht, daß die Flußrichtung der Hilfsflüssigkeit gewechselt wird, so daß die zuvor geleerte Pumpkammern gefüllt, während die zuvor gefüllte Pumpkammern geleert wird.
Durch eine geeignete Vorrichtung, wie z. B. ein zwischen der Hauptpumpe und der Dosierpumpe angeordnetes Getriebe wird ein Bestimmtes Verhältnis der Fördervolumina eingestellt.
Die Dosierpumpe pumpt nun ständig über das Umschaltventil umgesteuert, einen konstanten Volumenstrom zwischen beiden Pumpkammern hin und her.
Dabei wird aus der Laugenkammer der gefüllten Meßkammer exakt die dem Förderstrom der Dosierpumpe entsprechende Menge zur Mischstation gefördert.
Gleichzeitig wird dadurch, daß aus der Pumpkammer der anderen Meßkammer durch die Dosierpumpe die Hilfsflüssigkeit abgepumpt wird, deren Laugenkammer aus dem Vorratsbehälter nachgefüllt.
Ein kontinuierlicher Zustrom zur Mischstation, der exakt der Fördermenge der Dosierpumpe entspricht, ist somit gewährleistet.
Wenn die Dosierpumpe über stufenlos oder in Stufen veränderbare Getriebe mit dem Antrieb der Hauptpumpe in einem einstellbaren Verhältnis gekoppelt wird, kann das Mischungsverhältnis exakt eingestellt werden.
Bei Einrichtung zum Ausbringen von landwirtschaftlichen Hilfsstoffen, Spritzanlagen zum Ausbringen von Herbiziden oder dergleichen kann die Fördermenge der Dosierpumpe über entsprechende Getriebe in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit einer einstellbar gestaltet sein.
Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau muß durch die Dosierpumpe ein Druck erzeugt werden, der größer oder zumindest gleich dem der Hauptpumpe ist.
Eine wesentlich schwächere Auslegung der Dosierpumpe ist dadurch möglich, daß jeweils die eine Pumpkammer über ein Umsteuerventil mit dem Ausgang der Hauptpumpe und die zweite Pumpkammer über das gleiche Umsteuerventil mit dem Eingang der Hauptpumpe verbunden ist, sowie daß die Dosierpumpe zwischen Umsteuerventil und dem Ausgang der Hauptpumpe angeordnet ist. Damit erhält die Dosierpumpe an ihrem Eingang eine Druckbeaufschlagung der dem Ausgangsdruck der Hauptpumpe entspricht. Da dabei aber nur noch die Pumpkammer der Ausstoßenden Meßkammer gefüllt wird, ist es notwendig, daß die Membranen der beiden Meßkammern durch mechanische Einrichtungen, wie Pleuelstangen, untereinander so verbunden sind, daß ihre Bewegungen synchron und gegenläufig sind.
Für den Fall, daß die von der Hauptpumpe geförderte Flüssigkeit ebenfalls dem Betrieb der Dosierpumpe abträglich sein sollte ist es ratsam, daß in den Leitungen vom Eingang der Hauptpumpe zum Umsteuerventil und vom Ausgang der Hauptpumpe zur Dosierpumpe Trennkammern angeordnet sind, die jeweils durch elastische Membranen in zwei Kammerteile, unterteilt sind, wobei vor und nach den Trennkammern weitere Umsteuerventil so angeordnet sind, daß die Trennkammern zwischen den Leitungen ausgetauscht werden können, sowie, daß alle Umsteuerventil über bekannte Einrichtungen synchron umgeschaltet werden.
Schließlich ist erfindungsgemäße Ausführung möglich, bei der wie im zuvor geschildert die Membranen der beiden Meßkammern durch mechanische Einrichtungen, wie Pleuelstangen, untereinander so verbunden sind, daß ihre Bewegungen synchron und gegenläufig sind. Wenn weiterhin jeweils die eine Pumpkammer über ein Umsteuerventil mit dem Ausgang der Hauptpumpe und die zweite Pumpkammer über das gleiche Umsteuerventil mit dem Eingang der Hauptpumpe verbunden ist, sowie wenn nach der Abzweigung der Zuleitung zu der Pumpkammer eine Drossel angeordnet wird, ist es möglich das zwischen dem Ausgang der Hauptpumpe und der Mischkammer entstehende Druckgefälle zur Füllung der jeweils benötigten Pumpkammer einzusetzen.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 4 Erläutert werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine Dosiereinrichtung, bei der die Dosierpumpe (6) die Hilfsflüssigkeit ständig zwischen den beiden Pumpkammern (4a) umgepumpt,
Fig. 2 eine Dosiereinrichtung, bei der die Dosierpumpe (6) mit der Mischflüssigkeit vom Ausgang der Hauptpumpe (3) beaufschlagt wird,
Fig. 3 eine Dosiereinrichtung, bei der die Hilfsflüssigkeit der Dosierpumpe (6) über Trennkammern (10) mit der Mischflüssigkeit vom Ausgang der Hauptpumpe (3) beaufschlagt wird,
Fig. 4 eine Dosiereinrichtung, bei der die Dosierpumpe (6) durch eine in der Hauptleitung angeordnete Drossel ersetzt ist.
Dabei sind in den Fig. 2 und 3 die Antriebe für Haupt- und Dosierpumpe der Übersichtlichkeit halber fortgelassen.
In der Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Hauptpumpe 3 die Mischflüssigkeit von einem Tank 1 über die Mischstation 5 zu dem als Sprühdüsen dargestellten Verbraucher pumpt. Mit dem Motor der Hauptpumpe wird über das Getriebe 7 auch die Dosierpumpe 6 angetrieben. Diese pumpt eine Hilfsflüssigkeit zwischen den Pumpkammern 4a der Meßkammern hin und her. Dabei erfolgt die Umschaltung der Pumprichtung durch das Umschaltventil 8 in Abhängigkeit von der Füllung der jeweiligen Meßkammer.
Über die Ventile 9 wird dabei die zuzumischende Flüssigkeit beim Auspumpen der Pumpkammer 4a aus dem Tank 2 in die Laugekammer 4b und beim Füllen der Pumpkammer 4a aus der Laugekammer 4b zur Mischkammer gedrückt.
In der Fig. 2 wird die Dosierpumpe 6 mit dem Druck der Hauptpumpe beaufschlagt. Sie pumpt solange Flüssigkeit aus der Hauptleitung in die auf der Zeichnung rechte Pumpkammer 4a bis diese den gesamten Raum der Meßkammer füllt. Durch die mit dem Doppelpfeil gekennzeichnete Zugstange wird gleichzeitig die Membran der linken Meßkammer nach rechts bewegt. Damit wird die in der Pumpkammer 4a befindliche Flüssigkeit in die Speiseleitung der Hauptpumpe gedrückt.
Die Laugenkammern 4b füllen und leeren sich wie im Beispiel zuvor.
Fig. 3 unterscheidet sich von der Vorhergehenden durch die Trennkammern 10, in der eine Membran die Flüssigkeit aus der Hauptleitung von einer Hilfsflüssigkeit im Kreislauf der Dosierpumpe 6 trennt.
Zur Steuerung der hierbei wechselnden Strömungsrichtungen müssen, wie leicht anzusehen ist, hier weitere Umsteuerventile 8b und 8c zwischengeschaltet werden. Die Steuerung der Meßpumpen ist adäquat dem zuvor geschilderten.
Wesentlich ungenauer aber für gewisse Zwecke ausreichend kann letztlich die in Fig. 4 dargestellte Lösung sein.
Hier wird der vor der Drossel 12 in der Hauptleitung höheren Druck dazu genutzt die Flüssigkeit aus der Laugenkammer in die Mischkammer zu pressen. Über die Zugstange erfolgt gleichzeitig das Füllen der zweiten Meßkammer.

Claims (7)

1. Dosiereinrichtung, bei der ein giftiges, erosives oder anderweitig aggressives flüssiges Konzentrat einer größeren Menge eines Verdünnungsmittels in einem regelbaren Verhältnis während der Zuführung des Gemisches zu einer Verarbeitungsstelle, insbesondere in der Zuführleitung eines Sprühaggregates (11), zugemischt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
diese zwei vorzugsweise kugelförmige Meßkammern (4) aufweist,
die jeweils durch elastische Membranen in zwei Kammerteile, den Pumpteil (4a) und den Laugenteil (4b) unterteilt sind,
von denen je ein Laugenteil über bekannte Ventile (9) und Leitungen mit dem Behälter (2) für die zuzumischende Substanz und der Mischstelle (5) verbunden ist,
wobei die Ventile so angeordnet sind, daß der Zufluß des Laugenteil (4b) vom Konzentratspeicher erfolgen kann, während der Abfluß des Laugenteiles (4b) zur Mischstelle freigegeben wird,
die Pumpteile (4a) der kugelförmige Meßkammern (4) sind über eine Leitung und ein Umsteuerventil (8a) mit einer Dosierpumpe (6) für eine Hilfsflüssigkeit so verbunden,
daß jeweils ein Pumpteil (4a) durch die Dosierpumpe (6) mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt wird, während der Pumpteil (4a) der anderen kugelförmige Meßkammern (4) im gleichen Maße geleert wird,
dabei ist durch bekannte Mittel Vorkehrung getroffen, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Füllung der Pumpkammer (4a) eine Umschaltung derart geschieht, daß
die zuvor geleerte Pumpkammern (4a) gefüllt, während die zuvor gefüllte Pumpkammern (4a) geleert wird.
2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (6) über bekannte Einrichtungen wie stufenlos oder in Stufen veränderbare Getriebe (7) mit dem Antrieb der Hauptpumpe (3) in einem einstellbaren Verhältnis gekoppelt ist.
3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Dosierpumpe (6) über bekannte Einrichtungen in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit einer Einrichtung zum Ausbringen von landwirtschaftlichen Hilfsstoffen einstellbar ist.
4. Dosiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpkammern (4a) untereinander über eine Dosierpumpe (6) verbunden sind wobei die Flußrichtung der Hilfsflüssigkeit durch ein Umsteuerventil (8a) gewechselt werden kann.
5. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen der beiden Meßkammern (4) durch mechanische Einrichtungen, wie Pleuelstangen, untereinander so verbunden sind, daß ihre Bewegungen synchron und gegenläufig sind, daß weiterhin jeweils die eine Pumpkammer (4a) über ein Umsteuerventil (8a) mit dem Ausgang der Hauptpumpe (3) und die zweite Pumpkammer (4a) über das gleiche Umsteuerventil (8a) mit dem Eingang der Hauptpumpe (3) verbunden ist, sowie daß die Dosierpumpe (6) zwischen Umsteuerventil (8a) und dem Ausgang der Hauptpumpe (3) angeordnet ist.
6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen vom Eingang der Hauptpumpe (3) zum Umsteuerventil (8a) und vom Ausgang der Hauptpumpe (3) zur Dosierpumpe (6) Trennkammern (10) angeordnet sind, die jeweils durch elastische Membranen in zwei Kammerteile, unterteilt sind, wobei vor und nach den Trennkammern (10) weitere Umsteuerventil (8b und 8c) so angeordnet sind, daß die Trennkammern (10) zwischen den Leitungen ausgetauscht werden können, sowie, daß alle Umsteuerventil (8a, 8b und 8c) über bekannte Einrichtungen synchron Umgeschaltet werden.
7. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen der beiden Meßkammern (4) durch mechanische Einrichtungen, wie Pleuelstangen, untereinander so verbunden sind, daß ihre Bewegungen synchron und gegenläufig sind, daß weiterhin jeweils die eine Pumpkammer (4a) über ein Umsteuerventil (8a) mit dem Ausgang der Hauptpumpe (3) und die zweite Pumpkammer (4a) über das gleiche Umsteuerventil (8a) mit dem Eingang der Hauptpumpe (3) verbunden ist, sowie daß zwischen dem Ausgang der Hauptpumpe (3) und der Mischkammer (5) nach der Abzweigung der Zuleitung zu der Pumpkammer (4a) eine Drossel (12) angeordnet ist.
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