-
Alle
Pumpen die im Saugmodus arbeiten und mehr als 0,5m oder 1m Höhenunterschied
zu überwinden
haben, haben es schwer, wenn Druckseitig ein hoher Gegendruck ansteht,
mit trockenem Pumpenkopf die Dosierflüssigkeit einzusaugen und gegen
den anstehenden Gegendruck zu fördern.
Wenn der Druckunterschied zwischen der Saug- und Druckseite über 2 Bar
liegt, gibt es so gut wie keine Chance die Flüssigkeit bis in den Pumpenkopf
einzusaugen. Das führt
zum Trockenlauf, der hohe Verschleiß- und Wärmeentwicklung als Folge hat.
Bei einer Kolbenpumpe, endet der Trockenlauf fast immer mit der
Zerstörung
des Hülsen-Kolben-Systems.
-
Um
diese Probleme zu überwinden,
werden heutzutage verschiedene Methoden eingesetzt.
-
Die
einfachste Möglichkeit
ist die manuelle Entlüftung.
Dies kann ohne große
Zeitverluste bei der Inbetriebnahme der Installation erfolgen. Als
Dauerlösung
ist diese aber ungeeignet, da eine Extraarbeitskraft eingestellt
werden, muss die 24 Std./Tag die Pumpe überwacht und in gegebenen Fall
entlüftet.
-
Außerdem haben
nicht alle größeren Pumpen
einen Schlauchanschluss für
die Entlüftung.
In diesem Fall, wenn druckseitig der Schlauch von dem Schlauchstutzen
gelockert oder abgezogen wird, um den Gegendruck abzubauen, fließen mindestens
2–5 Pumpenkopffassvolumen
direkt auf den Boden oder auf den Pumpenkörper. Wenn ein nicht aggressives Medium
gefördert
wird, kann nicht viel passieren, aber wenn es um stärkere Basen
oder Säuren
geht, kann dies sehr gefährlich
werden.
-
Aus
diesem Grund, wurden Pumpen entwickelt, die druckseitig mit einer
einstellbaren Leckagestellschraube versehen sind. Diese Pumpen haben einen
Schlauchanschluss für
die Flüssigkeit
die zusammen mit den eventuellen Gasen in den Dosiermittelbehälter zurückgeführt werden.
Die Leckagemenge liegt in der Größenordnung
von 25–30%
der Dosierleistung. Der Nachteil dieser Lösung liegt genau in den sehr
hohen Verlusten und in der zeitaufwendigen Leckageeinstellung. Um
die gleiche Dosierung zu erreichen, ist eine um 25–30%ige Überdimensionierung der
Pumpe unumgänglich.
Dies führt zu
höheren
Beschaffungskosten bzw. größeren Aufbauflächen.
-
Eine
andere Maßnahme
ist, mittels eines Timers eine periodische Ansteuerung der Pumpe
zu realisieren, sodass die eventuelle Entgasung der Flüssigkeit
keine vollständige
Austrocknung des Pumpenkopfes und/oder der Ein-/Auslassventilen verursachen
kann. Die Ansteuerung wird meist in Abstanden von 30 Sek. bis 45
Min. eingestellt. Die Öffnungsdauer
selbst, zwischen 0,5 Sek. bis 10 Sek.. Die ausgelöste Hubanzahl
pro Zyklus ist mindestens drei. Das heißt dass mindestens 30–40 Hübe/Std. ausgeführt werden.
Mit dieser Methode wird die Pumpe auch dann angesteuert, wenn der
Pumpenkopf nicht trocken ist (Zeitsteuerung) sodass das Dosiermittel
unnötig
hin und her bewegt wird, was zu einem Wirkstoffverlust führen kann.
Eine sinnlose Entgasung kann auch nicht verhindert werden. So wird
eine durchgehende Minderung von mindestens 3% der Pumpenleistung
und auch eine gefährliche
und unkontrollierte Wirkstoffdegenerierung verursacht.
-
Eine
andere Methode, eine durch die Entgasung des Dosiermittels verursachte
Pumpenkopfaustrocknung entgegenzuwirken ist ein verlangsamter Ansaugzyklus.
Wenn die Pumpe das Medium sehr langsam ansaugt, entgast es weniger.
Leider ist diese Methode sehr unsicher. Nicht alle Medien entgasen
gleich leicht. Eine Einstellung für ein Medium kann bei einem
anderen Medium ungeeignet sein. Der Dosierleistungsverlust ist hoch
(wenige mögliche Hübe pro Zeiteinheit)
und schwer einzuschätzen (verschieden
Medien, verschiedene Sauggeschwindigkeiten).
-
Außer der
manuellen Entlüftung,
können
keine älteren
oder schon installierten Pumpen Entlüftet oder nachgerüstet werden.
-
Der
im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung, liegt das Problem zugrunde,
ein Entlüftungssystem
zu konzipieren, das diese Nachteile behebt und eine fast 100%ige
Anlagenverfügbarkeit
sichert ohne eine extra Arbeitskraft, ohne unnötige Dosiermittelentgasung,
ohne umständliche
Einstellungsarbeiten, ohne Überdimensionierung
der Pumpen, eine sichere und vollautomatische Pumpenbetrieb ermöglicht.
-
Außerdem sichert
diese Erfindung die Möglichkeit,
Ausführungs-
und Modelunabhängig,
auch sehr alte und/oder schon installierte Pumpen nachzurüsten.
-
Diese
Probleme werden mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen
gelöst.
-
Das
Entlüftungsmodul
arbeitet 100%ig selbständig.
Es braucht keine extra Arbeitskraft und auch keine umständlichen
Einstellungen.
-
Es
werden keine unnötigen
Hübe ausgeführt. Nur
wenn die Pumpenleistung wegen Trockenlauf abnimmt, werden Extrahübe ausgeführt, aber nur
genau so viele, bis die Dosierleistung wieder auf 100% angestiegen
ist. Somit wird eine unnötige
Entgasung bzw. Wirkstoffzersetzung verhindert.
-
Die
mit diesem Modul ausgestattete Dosierpumpe kann ihre maximale Förderleistung
entfalten.
-
Absolut
alle Kolben- oder Membranpumpen, Alters- und Modelunabhängig, können mit
diesem Modul problemlos nachgerüstet
werden.
-
Für die Installation/Nachrüstung wird
kein hochqualifiziertes Personal gebraucht. So gut wie jeder kann
dieses Modul einbauen und in Betrieb nehmen.
-
Funktionsbeschreibung
-
Das
Entlüftungsmodul
arbeitet 100%ig selbständig.
Die Saugleistung der Dosierpumpe (1, DP) wird
mittels einem Sensor (1, S & 2, S) welches
zwischen dem Saugstutzen der Pumpe und dem Saugschlauch (1,
X) eingebaut ist, überwacht.
-
Wenn
die Pumpe (1, DP), egal aus welchem Grund
auch immer, zu wenig oder kaum mehr Saugleistung aufweist, wird
die Pumpenansteuerung (1, Takt) ausgeschaltet.
-
Als
nächstes
wird das Magnetventil (1, MV) angesteuert und der druckseitiger
Druck abgebaut. Das in der Impfstelle (1, Impf) eingebaute Rückschlagventil
verhindert dass die zu impfende Flüssigkeit (1,
HA) in die Pumpenrichtung fließt. Nach
0,5 Sek. wird die Pumpe (1, DP) mit ihrer maximalen Hubzahl
pro Minute angesteuert. Da druckseitig kein Gegendruck mehr ansteht,
kann die Pumpe 1, DP) die Flüssigkeit aus dem Dosierbehälter mittels
Saugschlauch (1, X) ansaugen und durch das
Magnetventil (1, MV) zusammen mit den in dem
Pumpenkopf befindlichen Gasen, durch den Schlauch (1,
Y) zurück
in den Dosierbehälter
(1, B) fördern.
-
Drei
Sekunden nachdem der Sensor (1, S & 2,
S) die volle Pumpenleistung auswertet, hört die Pumpenansteuerung auf
und 0,2 Sek später wird
auch das Magnetventil (1, MV) nicht mehr angesteuert.
-
Ab
jetzt kann die Pumpe wieder ihre 100%ige Leistung aufbringen. Die
Impulse des Durchflusssensors (1, Flow) werden
wieder an die Pumpe weitergeleitet.
-
Wenn
innerhalb einer bestimmten Zeit, die zwischen 0 Sek und 60 Sek.
eingestellt werden kann, die volle Pumpenleistung nicht erreicht
wurde, wird die Pumpenansteuerung (1, Takt) abgeschaltet und
eine Störmeldung
(1, W) an das Zentralleitsystem gesendet.
-
Ausführungsabhängig kann
die Anzahl der Entlüftungsprozeduren
in einen Speicher abgelegt und auf Tastendruck ausgelesen werden.
-
Der
Sensor (1, S & 2,
S) wandelt die Druckänderungen
die in dem Saugschlauch (1, X) entstehen in eine Elektrische
Spannung um. Diese Spannung ist eine Wechselspannung. Wenn die Pumpe
(1, DP) nicht angesteuert ist, ist der Schlauch
(1, X & 2,
X) entweder leer oder mit dem Medium befüllt. Auf jeden Fall, ist der Druck
in dem Schlauch (1, X & 2, X) konstant.
An dem Drucksensor (2, S) liegt eine konstante Gleichspannung
an. Diese Spannung wird als Null-Spannung bezeichnet. In dem Moment
wenn die Pumpe (1, DP) anfangt zu saugen, entsteht
in dem Schlauch (1, X & 2, X) ein
Unterdruck. Die Trennmembran (2, J) bewegt
sich in einer zum Sensor (1, S & 2, S) entgegengesetzte Richtung.
Diese Trennmembranbewegung bewirkt einen Spannungsabfall auf dem
Sensor (1, S & 2,
S). In diesem Moment, liegt eine niedrigere Spannung auf dem Sensor
an, als in der Ruhezeit (wenn der Druck konstant war). Diese Spannung
wird als negative Halbwelle bezeichnet. Wenn der Hub abgeschlossen
ist, wird das zu dosierende Medium augenblicklich abgebremst, der
einen Druckstoß (Drucksteigerung)
in dem Saugschlauch (1, X & 2, X) auslöst. Dieser
Stoß bewegt
die Trennmembran (2, J) in die Richtung des Sensors (1,
S & 2,
S). Die Trennmembranbewegung bewirkt eine Spannungssteigerung auf
dem Sensor (1, S & 2, S). Diese
Spannung wird als positive Halbwelle bezeichnet.
-
Dieser
Druck der durch das abbremsen des Mediums entstanden ist, baut sich
sehr schnell ab, die Trennmembran nimmt wieder ihre Mittelstellung an
und die Spannung die an dem Sensor (1, S & 2,
S) anliegt, sinkt wieder auf den Startwert (NullSpannung) zurück. Dieser
Wert bleibt so lange unverändert,
bis ein neuer Hub ausgelöst
wird.
-
Diese
Wechselspannung (negative Halbwelle/Null-Spannung/positive Halbwelle)
wird mittels eines Filters, von den Störsignalen befreit (Tiefpassfilter),
in Rechteckspannung umgewandelt und dem Prozessor zur Verfügung gestellt.
-
Der
Flowmeter (1, Flow) gibt einen elektrischen
Impuls, nach dem eine bestimmte Menge der zu impfenden Flüssigkeit
durch die Leitung (1, V) durchgeflossen ist. Dieser
Impuls (1, Set) löst
in der Steuerung ein Taktsignal (1, Takt) aus,
welches die Dosierpumpe (1, DP) ansteuert. Wenn innerhalb
von einer Sekunde der Sensor (1, S & 2,
S) keine Druckänderung
wahr nimmt, obwohl ein Taktsignal (1, Takt) generiert wurde,
werden die folgenden Impulse die von dem Flowmeter (1,
Flow) kommen vernachlässigt, das
Magnetventil (1, MV) angesteuert und der Druck
an der Druckseite der Pumpe abgebaut. Mittels Taktausgang (1,
Takt), werden Steuerimpulse an die Pumpe (1, DP) geschickt.
-
Diese
Impulse lösen
so viele Hübe
aus, bis der Sensor (1, S & 2, S) in
dem Saugschlauch (1, X & 2, X) Druckstöße wahrnimmt.
Wenn nach einer bestimmten Anzahl von Hüben immer noch keine Rückmeldung
(1, Reset & 2,
Reset) von dem Sensor (1, S & 2, S) kommt,
wird die Ansteuerung (1, Takt) der Pumpe (1,
DP) abgeschaltet und eine Störmeldung (1,
W) an die Zentralleitstelle gesendet. Die Anzahl der Hübe nachdem
die Störmeldung
(1, W) gesendet wird, kann zwischen eins und 1024
eingestellt werden. Die Einstellung hängt von der Länge des
Saugschlauches (1, X & 2, X) ab.
-
Wenn
eine Rückmeldung
(1, Reset & 2,
Reset) von dem Sensor (1, S & 2, S) kommt,
wird die Entlüftungsphase
zurückgesetzt,
die Pumpe (1, DP) nicht mehr angesteuert
und das Magnetventil (1, MV) abgeschaltet (kein Durchgang
in der Richtung des Entlüftungsschlauches – 1,
Y –).
-
Der
Weg für
die Flowmeterimpulsen (1, Set) wird freigeschaltet und
die Pumpe (1, DP) steht jetzt betriebsbereit.
Wie lange nach jedem Flowmeterimpuls (1, Set) auch
eine Rückmeldung
(1, Reset) des Sensors (1, S & 2, S)
kommt, wird kein Entlüftungsprozess
ausgelöst. Wenn
aber nach einem Flowmeterimpuls (1, Set) keine
Rückmeldung
(1, Reset) kommen sollte, wird gleich der automatische
Entlüftungsvorgang
ausgelöst.