DE2017588A1

DE2017588A1 - Dosiervorrichtung

Info

Publication number: DE2017588A1
Application number: DE19702017588
Authority: DE
Inventors: Kjell Esbjorn Spanga Soderkvist Lars Olof Anton Vallingby Jidhng, (Schweden) P G05d 9 04
Original assignee: LKB Produkter AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-13
Publication date: 1972-01-27
Also published as: SE328717B; JPS4915836B1; FR2046493A5; US3646960A

Description

2017583 Patentanwalt DipL-Phys.Gerhard Lied! 8 München 22 Steinsdorfstr.21'22 Tel.298462

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LKB-Produkter AB, S-161 25 Bromma 1, Schweden

Dosiervorrichtung <

Die Briindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren und Injizieren eines Mediums in ein anderes, insbesondere zum Injizieren eines Gases in eine Flüssigkeit.

Es 1st bei bestimmten chemischen Anwendungen erwünscht, ein bestimmtes Volumen von Glasblasen in einen Flüssigkeitsstrom einzubringen» Dieses Einblasen wird manchmal auch durchgeführt, ram einen- Flüssigkeitsstrom In einem Rohr in Teilstücke einer bestimmten Länge'fur die Probeentnahme o. dgl» aufzuteilen. Bei anderen An-

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wendungen soll das Gas zwecks chemischer Umsetzung mit der strömenden Flüssigkeit zugeführt werden.

Bei den bisher bekannten Anordnungen zum Dosieren oder zum Injizieren eines Gases in eine Flüssigkeit erfolgt die Gaszufuhr in der Weise, daß eine große Anzahl von Blasen verschiedener Größen eingeführt wer-

»den. Dieses Verfahren ist jedoch insbesondere dann nicht zufriedenstellend, wenn man durch die Zugabe des Gases erreichen will, daß der Flüssigkeitsstrom in bestimmten Intervallen abgeschnitten wird. Die Schwierigkeit beim Dosieren besteht darin, daß die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes meistens größer oder kleiner ist, als diejenige des zu injizierenden Gases, wodurch dementsprechend das Gas in Teilchen oder Blasen zerteilt wird. Es kann natürlich auch erwünscht sein, eine Flüssigkeit in einen Gasstrom einzubringen. Es ist auch bei derart igen Anwendungen erforderlich, daß vermieden wird, daß die zugeführte Flüssigkeit in kleine Teilchen durch das strömende Gas zerteilt wird.

' Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung so auszubilden, daß eine Injektion in ein strömendes Medium steuerbar in zweierlei Hinsicht durchgeführt werden kann, nämlich sowohl was die injizierte Menge als auch was das zu injizierende Medium betrifft, wobei das injizierte Medium nicht in Teilchen disintegriert werden soll.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Injizieren eines ersten Mediums in ein zweites strömendes Medium, vorzugsweise eines Gases in einer Flüssigkeit, besteht aus einem Rohr, in welchem das zweite Medium strömt, ims Lernmitteln, welche das erste Medium zu der

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Injizierstelle bringen und in Verbindung init dieser Stelle einen Durchtritt, durch welchen das erste Medium in das Rohr eingebracht werden kann. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer vorgesehen ist, welche das Rohr an der Injizier stelle umgibt und in welcher die Leitmittel enden und daß eine Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist, welche so ausgebildet 1st, daß das erste Medium zu der Kammer Über die Leitmittel geliefert wird und daß In der Kammer ein Überdruck erzeugt wird, welcher den Durchtritt Öffnet, welcher das zweite strömende Medium umgibt, so daß eine bestimmte Menge des ersten Mediums in den Strom des zweiten Mediums eingebracht wird.

Dadurch, daß das zu injizierende Medium das Rohr, in welchem die zweite Flüssigkeit strömt, an der Injizierstelle umschließt, wird die Injektion einer kontinuierlichen Menge des ersten Mediums in das zweite strömende Medium erzielt, ohne daß das injizierte Material in kleine Fragmente des strömenden Mediums disintegriert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Rohr aus zwei Teilen, welche miteinander abdichtend verbunden sind, wobei der eine Teil axial verschiebbar ist, so daß auf diese Weise ein Durchtrittsschlitz gebildet wird. Weitere Charakteristiken der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Ansprüchen.

Die beiliegende Zeichnung zeigt einen Schnitt der bevorzugten Ausführungeform. ?._v

Die dargestellte Vorrichtung dient zum Injizieren von Luft In einen

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Flüssigkeitsstrom. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, welches aus einem Leichtmetall, z.B. Aluminium, hergestellt ist. Das Gehäuse ist mit einer Einsenkung 2 und mit einem Kanal 4 versehen, welcher in der Einsenkung 2 mündet. Die Einsenkung nimmt eine nachgiebig aufgehängte Einrichtung 3 auf, welche wiederum ein Rohr trägt, in welchem die Flüssigkeit strömt. Das Rohr besteht aus zwei Teilen, nämlich einem feststehenden T.eil 5 und einem beweglichen Teil 7. Die beiden Teile 5 und 7 bilden zusammen einen zentralen Durehtrittskarnal 6, durch welchen das Medium, in welches die Luft injiziert werden soll, aufwärts strömt, wie dies durch den Pfeil am Boden des Teiles 7 angedeutet ist.

Die Einrichtung 3 besteht im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich aus einem unteren Gehäuse 17, einer oberen Fassung 19 und aus einem mit einem Flansch versehenen Gehäuse 21, welches den Sockel und das Oberteil des Gehäuses 17 umgibt.

Das bewegliche Rohr 7 ist an seinem oberen Ende mit einem sich erweiternden Teil 9 versehen, welches in einem Flansch 11 ^ndet. An der Oberseite des Rohres 7 ist ein ringförmiger dünnwandiger Kragen 13 angeordnet, welcher längs seiner Peripherie zwischen dem Gehäuse 17 und der Fassung 19 eingespannt ist und welcher mittels eines Dichtringes 20 abgedichtet ist.

Das stationäre Rohr 5 ist in der Fassung 19 gehalten, welche ihrerseits innerhalb des mit einem Flansch versehenen Gehäuses 21 angeordnet ist und welche an dem Flansch mittels eines Dichtringes 22 abgedichtet ist. Das abgedichtete Gehäuse 21 wird mittels Gummidichtungen 23 in der Ausnehmung 2 des Gehäuses 1 nachgiebig gehalten. Es ist mit einer

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Ringnut 28 versehen. Die Aufgabe dieser Ringnut wird weiter unten noch ausführlicher beschrieben.

Das bewegliche Rohr 7 wird an dem stationären Rohr 5 mittels einer Feder 15 gehalten, welche an dem unteren Teil des Flansches 11 eingespannt ist. Es wird weiterhin an eine Platte 18 angedrückt, die an dem unteren Gehäuse 17 angebracht ist. Die Platte 18 kann mittels einer ■ ' d

Schraube nach oben oder nach unten in dem Gehäuse 17 verstellt werden, ■

wobei entsprechend der Druck der Feder 15 einreguliert wird. Der Kragen 13 zusammen mit dem unteren Teil der Fassung 19 bildet die Wände einer Kammer 14, welche die Verbindungsstelle zwischen dem stationären Rohr 5 und dem beweglichen Rohr 7 umgibt.

Die Kammer 14 ist mit der Atmosphäre über einen Kanal 25 verbunden, dessen Zweck ebenfalls noch weiter unten beschrieben wird. Die Fassung 19 ist mit verschiedenen Kanälen 26 versehen, mittels welchen eine Verbinduig der Kammer 14 und des umgebenden Schlitzes 28 erzielt wird, so daß also die Kammer 14 mit der Atmosphäre über den Kanal 25 -

verbunden ist.

Die Oberseite des Gehäuses 1 ist mit einer Ausnehmung 44 versehen, in welcher eine Schraube 45 angeordnet ist. Der untere Teil der Schraube ist mit einem Dichtring 47 versehen, welcher dieselbe gegen die umgebende Wand der Ausnehmung abdichtet. Die Schraube 45 bildet die obere Wand einer Kammer 49. Die Kammer ist mit dem Kanal 25 über einen Kanal 51 verbunden. Beim Verdrehen der Schraube 45 wandert diese in .der Ausnehmimg 44 nach oben oder nach unten.

Der lüikü TfH des Gehäuses 1 ist mit einem vorstehenden Teil 27 vsr-

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sehen, welcher eine Membrane 29 trägt. Diese Membran ist mit dem Teil 27 mittels zweier Ringe 31 bzw. 33 verspannt. Die Membran ist an dem vorstehenden Teil 27 angeordnet, wo der Kanal 25 endet. Die Mitte der Membran ist mit einer Öffnung 35 versehen, durch welche eine Verbindung zwischen dem Kanal 25 und der umgebenden Atmosphäre hergestellt wird.

^w Ganz links auf der Zeichnung ist die Druckerzeugungseinrichtung dargestellt. Die Einrichtung besteht aus einem elektromagnetisch gesteuerten Kolben 39. Der Kolben 39 sitzt an einer Welle 41, welche einen in einem Elektromagnet 37 angeordneten Anker bildet. Wenn der Elektromagnet 37 an Spannung kommt, erhält man eine axiale Bewegung der Welle 41. Diese Axialbewegung bewirkt, daß eine zwischen dem Flansch und dem Elektromagneten 37 angeordnete Feder gespannt wird. Derjenige Teil des Kolbens 39, welcher der Membrane 39 zugewendet ist, ist mit einem Gummibelag 36 versehen, welcher aus demselben Material wie die Membrane 29 bestehen kann.

Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist folgende;

Das Medium, in welches Luft eingeblasen werden soll, strömt nach oben durch den Durchtrittskanal 6 in den Rohren 5 und 7; die Stromrichtung wird durch den Pfeil angezeigt. Wenn in das strömende Medium Luft eingeblasen werden soll, dann befindet sich die Anordnung in dem in der Zeichnung dargestellten Zustand. Der Elektromagnet 37 liegt an Spannung, der Kolben 39 bewegt sich nach rechts,so daß der Gummibelag 39 abdichtend an der Membrane 29 anliegt und dabei die Öffnung versehließt. Wenn der Kolben 39 weiter nach rechts geht, wird die Luft durch den Kanal 25 zu der Ringnut 28 gepreßt und von dort iber den

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Kanal 26 in die Kammer 14. Wenn der Druck in der Kammer 14 einen bestimmten Wert erreicht hat, wird die Feder 15 zusammengedrückt, so daß sich das Rohr 7 nach unten verschiebt. Dies bewirkt, daß eine schlitzförmige Öffnung zwischen den Stirnenden der Rohre 5 und 7 gebildet wird. Aufgrund des Druckes in der Kammer 14 wird die Luft durch die schlitzförmige Öffnung hineingedrückt. Die Luft bildet eine Blase in dem Durchtrittskanal 6, welche die Flüssigkeitsströmung vollkommen unterbricht. Durch die Luftinjektion in das strömende Medium wird der Druck in der Kammer 14 vermindert, was wiederum dazu führt, daß das Stirnende des Rohres 7 nach oben geht und sich abdichtend an das untere Stirnende des Rohres 5 anlegt. Wenn der Stromfluß durch den Magneten 37 unterbrochen wird, kehrt der Kolben 39 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurück. Nunmehr kann das beschriebene Verfahren wiederholt werden. Der Magnet 37 wird vorzugsweise elektronisch gesteuert, so daß man Blasen einer bestimmten Länge in einem bestimmten Abstand voneinander erhält. Wenn das stationäre Rohr 5 ζ. B. aus Glas besteht, dann kann man den Stromfluß durch den Magneten '37 auch dadurch steuern, daß man Änderungen im Brechungsindex des strömenden Mediums abtastet. So kann man beispielsweise zwei Abtasteinrichtungen an dem Rohr 5 vorsehen, welche sich in einem bestimmten Abstand voneinander befinden. Der Abstand ist dann gleich der Länge der Gasblase. Die erste der Einrichtungen wird

Stoßstelle in dem gewünschten Abstand von der ¥e**eßö5Hgsstelie zwischen den Rohren 5 und 7 angeordnet. Wenn die Vorderseite des Flüssigkeitsstromes die erste Abtasteinrichtung erreicht, dann kommt der f^agnet 37 an Spannung. Dies bewirkt, daß dann Luft in die Flüssigkeit, wie oben beschrieben, eingedrückt wird. Wenn die Vorderfront des strömenden Mediums die zweite Abtasteinrichtung erreicht, dann wird die Spannung abgeschaltet, so daß sich eine Blase einer bestimmten Größe in

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der strömenden Flüssigkeit ergibt. Dieses Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden, so daß die erwünschte Anzahl von Flüssigkeitssäulen einer bestimmten Menge erzielt wird.

Die Kanäle 26 in der Fassung 19 dienen dazu, einen gleichmäßigen Druck in der Kammer 14 zu erzielen. Die Anzahl der Kanäle ist dabei zwei oder mehr. Bevorzugt werden drei Kanäle 26, welche im Winkel von fe 120 zueinander angeordnet sind.

Durch Verwendung der oben beschriebenen Anordnungjkann die Luftmenge in verschiedener Weise variiert werden. Durch Drehen der Platte kann dieselbe nach oben oder nach unten verlagert werden, so daß sich der Druck der Feder 15 ändert und damit der Öffnungsdruck der Kammer 14. Durch Änderung der Stellung der Schraube 45 in der Ausnehmung 44 kann die Größe der Kammer 49 und damit die Größe der Blasen variiert werden.

Die oben beschriebene Anordnung kann selbstverständlich im Rahmen & der Erfindung abgewandelt werden. Das wesentliche Merkmal besteht dabei darin, daß das injizierte Medium von der Peripherie/einem strömenden Medium" zugeführt wird, so daß durch einen einzigen kontinuierlichen Stoß der injizierten Flüssigkeit der Strom abgeschnitten wird. Die "den Druck erzeugende Einrichtung kann natürlich beliebig gewählt werden. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte elektromagnetische Steuereinrichtung beschränkt. Es ist z. B. auch möglich, eine Verschiebungspumpe zu verwenden. Das bewegliche Rohr 7 kann aus Teflon hergestellt werden, da dieses Material gut gegenüber Glas abdichtet.

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Claims

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Patentansprüche

^rorrichtung, mittels deren ein erstes Medium in ein in einem Rohr strömendes zweites Medium injiziert wird, vorzugsweise zum Injizieren eines Gases in eine Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (14) vorgesehen ist, in welche zwei axial zueinander bewegliche Rohrabschnitte (5,7) abdichtend eingeführt sind, daß die *

Stirnenden der Rohrabschnitte (5, 7) an der Stoßstelle einerseits mit einem bestimmten Druck aneinandergedrückt werden, dem jedoch andererseits ein in der Kammer herrschender Überdruck im Sinne einer Öffnung der Stoßstelle entgegenwirkt und daß das zu injizierende Medium von Druckerzeugungsmitteln (29, 37) in bestimmten Intervallen auf den Überdruck gebracht wird, wobei das durch Öffnung in der Stoßstelle radial eindringende erste Medium den Strom des zweiten Mediums unterbricht, bis der Überdruck in der Kammer auf den Schließwert der Stoßstelle abgefallen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Rohrabschnitte (5) stationär und der andere (7) axial verschiebbar ist, wobei die Verschiebebewegung durch Federmittel (15) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Rohrabschnitt (7) in einem Kragen (13) gehalten ist, welcher einen Teil des Rohres bildet und welcher gegenüber demanderen Teil des Rohres (5) oder gegenüber einer Fassung (19) abgedichtet 1st, welch letztere den beweglichen Teil des Rohres zur Bildung der Kammer (14) umgibt.

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4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung einen Stempel (37) enthält, welcher vorzugsweise elektromagnetisch gesteuert ist und welcher so angeordnet ist, daß er auf eine Membrane (29) einwirken kann, welcher am Eingang von Leitmitteh(25) angeordnet ist, die das zu injizierende Medium zu der Kammer (14) leiten.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (29) mit einer zentralen öffnung (35) versehen ist, welche von dem Stempel (39) verschlossen wird, wenn dieser an der Membrane zur Anlage kommt, wobei sich durch die Weiterbewegung des Stempels (39) nach der Abdichtung der Membrane ein entsprechender Druckanstieg in dem Kanal ergibt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (49), deren Volumen veränderlich ist, an die Leitmittel (25) angeschlossen ist, so daß das Volumen des zu injizierenden Mediums variiert werden kann.

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