DE2356010C3

DE2356010C3 - Auslaufdosiervorrichtung

Info

Publication number: DE2356010C3
Application number: DE2356010A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Schindler
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1973-11-09
Filing date: 1973-11-09
Publication date: 1982-04-01
Also published as: IT1023173B; FR2251050A1; US3982665A; GB1485509A; CH577213A5; BE821848A; DE2356010A1; FR2251050B1; JPS5078927A; DE2356010B2; USB521480I5

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslaufdosiervorrichtung für Flüssigkeiten zum Dosieren eines zeitlich konstanten Flüssigkeitsstromes bei Atmosphärendruck mit einem in einem Vorratsbehälter angeordneten Schwimmer und einem mit dem Schwimmer verbundenen Dosierkörper, der in einem unterhalb des Vorratsbehälters angeordneten zylindrischen Auslaufrohr in konstantem Abstand von dem Schwimmer beweglich angeordnet ist und zusammen mit der Innenwand des Auslaufrohres einen Ringspalt bildet.

Häufig wird die Aufgabe gestellt, zu einer festen oder flüssigen Substanz eine andere Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in zeitlich konstantem Volumenstrom zuzudosieren. Normalerweise wird zu diesem Zweck eine Dosierpumpe verwendet. Ferner werden Regelventile benutzt, deren Querschnitt über eine Niveauhöhenmessung und Regelschaltung entsprechend vermindert wird. Abgesehen vom technischen Aufwand müssen diese Einrichtungen öfter gewartet werden. Dazu sind Betriebspausen erforderlich.

Aus der DE-PS 8 51 135 ist eine Vorrichtung bekannt, in der der aus einem Behälter ausströmende Flüssigkeitsstrom durch einen Schwimmer in einem Behälter und einem oder mehreren an dem Schwimmer befestigten, in ein Auslaufrohr ragenden, Dosierkörper geregelt wird. Eine Änderung der Niveauhöhe in dem Behälter bewirkt die Veränderung der Länge eines kapillaren Spaltes zwischen dem Dosierkörper und dem Ausflußrohr. Der Druckunterschied Δ ρ durch den Niveauunterschied in dem Behälter wird durch kapillare Reibung in dem Spalt ausgeglichen.

Ap =

32 -

d²

mit w = mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit

η = Viskosität

L = Länge der Kapillare

d = Durchmesser der Kapillare

/ = Faktor

Re = der Reynoldschen Zahl.

Wie aus der Formel zu ersehen ist, geht die Kapillarenlänge L nicht linear in der Formel ein. Durch das Korrekturglied

H ■ *)

entstehen Fehler die durch eine Formgebung nicht ausgleichbar sind.

Die Viskosität η geht linear in die Formel ein, so daß für Flüssigkeiten mit verschiedenen Viskositäten erhebliche gerätetechnische Änderungen erforderlich sind.

Die Vorrichtung ist jeweils nur für eine Dosierungsaufgabe und für eine bestimmte Flüssigkeit einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Auslaufdosiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, unabhängig von der Niveauhöhe im Vorratsgefäß und von der Viskosität der Flüssigkeit eine stets konstante Flüssigkeitsmenge zu dosieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Auslaufdosiereinrich-

j-, tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dosierkörper als flache Scheibe oder als Kegel mit scharfen Kanten ausgebildet ist und daß der Ringspalt zwischen dem Dosierkörper und der Innenwand des Auslaufrohres eine Breite von mehr als

4n 0,2 mm und eine im Verhältnis zur Breite sehr kleine Länge aufweist.

Der Dosierkörper im Auslaufrohr wirkt so wie eine Blende und gibt einen Ringspalt mit der Fläche (F) frei, so daß unabhängig von der Füllhöhe des Behälters das 4-, Auslaufvolumen Vm der Zeit t gemäß der Formel

V = F ■ -/2F⁷I ■ /

in engsten Grenzen konstant bleibt, wobei sowohl der

v.) Zulauf in den Behältern als auch der Ablauf aus dem Ausflußrohr unter atmosphärischen Druck erfolgen.

Durch die Konstruktion ist die Ringspaltfläche zwischen dem Dosierkörper und der Innenwand des Auslaufrohres stets gleich groß und somit F= konstant

r, Die Flüssigkeitshöhe h über dem Ringspalt am Dosierkörper ist durch das Verbinden des Schwimmers mit dem Dosierkörper ebenfalls gleich und somit h = konstant. Hiermit ist erreicht, daß stets eine gleiche Flüssigkeitsmenge V in der Zeiteinheit ausströmt. Wird

ho als Dosierkörper eine, wie eine Blende wirkende, flache Scheibe verwendet, so ist die Vorrichtung überraschenderweise in weiten Grenzen von der Viskosität der Flüssigkeit unabhängig und eignet sich für die unterschiedlichsten Dosieraufgaben. Die Dosierrate bleibt konstant, wenn sich die Füllhöhe im Vorratsbehälter ändert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Abstand Schwimmer/Dosierkörper

mittels einer Stellschraube einstellbar ist Damit läßt sich mit Hilfe der Stellschraube die Dosierrate verändern.

Zweckmäßig ist der Vorratsbehälter als Rohr ausgebildet dessen Durchmesser um maximal 10% größer ist als der Durchmesser des Schwimmers. Der Schwimmer ist dann im Vorratsbehnlter geführt und kann nicht zur Seite ausweichen. Der Dosierkörper kann im Prinzip jede beliebige Gestalt ζ- B. Kugelform oder Doppelkegel, haben. Besonders bewährt hat sich jedoch eine Ausführung, bei der der Dosierkörper als flache Scheibe ausgebildet ist In diesem Fall ist die Dosierrate nämlich in erster Näherung unabhängig von der Viskosität der Flüssigkeit Entsprechend einer verbesserten Ausführung der Erfindung wird die i> geometrische Form des Schwimmers der Bodenform des Vorratsbehälters am Auslaufrohr angepaßt Mit dieser Formgebung erreicht man, daß die Dosierrate praktisch bis zum vollständigen Auslaufen des Vorratsgefäßes konstant bleibt und dann schlagartig auf Null absinkt

Die Vorteile der Erfindung liegen in erster Linie in der Einfachheit und dem kompakten Aufbau der Dosiervorrichtung. Es sind keinerlei zusätzliche Regel- und Steuerorgane erforderlich. Die Lebensdauer ist praktisch unbegrenzt, da kein Verschleiß an beweglichen Teilen eintritt

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung ist ein Vorratsbehälter 1 mit Auslaufrohr 2 dargestellt. Der Dosierkörper 3 ist mktels der Verbindungsstange 4 am Schwimmer 5 befestigt Der Schwimmer ist hier als Hohlkugel und der Dosierkörper als Doppelkegel ausgebildet Mittels der Stellschraube 6 kann der Abstand Dosierkörper/ r> — <

Schwimmer und damit die Dosierrate verändert β

werden. Das Vorratsgefäß 1 ist ein zylindrisches Rohr und geht am Boden trichterförmig in das Auslaufrohr 2 h ^ H.

über. Der Durchmesser 2R des Schwimmers ist nur um maximal 10% kleiner als der Durchmesser D des Vorratsgefäßes. Auf diese Weise wird der Schwimmer 5 im Vorratsgefäß 1 geführt. Der Trichter 7 am Boden des Vorratsgefäßes 1 hat einen Winkel von etwa 90°. Die Länge Lk des Auslaufrohres 2 wird zweckmäßig größer gewählt als die Höhe des Vorratsgefäßes 1 zuzüglich der 4 > Höhe des Auslauftrichters 7. Der Schwimmer 5 muß so dimensioniert sein, daß er nur geringfügig in das Flüssigkeitsniveau des Vorratsgefäßes 1 eintaucht.

Bei einer besonders günstigen Ausführung ist der Schwimmer 5 auf der Eintauchseite dem trichterförmi- >o gen Auslauf 7 angepaßt. Die Dosierrate bleibt dann praktisch bis zum völligen Auslaufen des Vorratsgefäßes 1 konstant, bis der Auslauf schlagartig gestoppt wird.

Der Dosierkörper 3 bildet mit seinem größten Durchmesser gegenüber der Innenwand des Auflaufrohres 2 einen freien Ringspalt, dessen Fläche F unabhängig von der jeweiligen Höhen- oder Seitenlage des Dosierkörpers konstant bleibt. Die Geschwindigkeit der durch die Fläche F fließenden Flüssigkeit ist annähernd bestimmt durch die Gleichung w=2g - h ■ h

bedeutet dabei den Abstand zwischen dem größtem Durchmesser des Dosierkörpers 3 und dem Flüssigkeitsniveau im Vorratsbehälter 1 - g ist die Erdbeschleunigung. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß h unabhängig vom jeweiligen Flüssigkeitsniveau im Vorratsbehälter \ konstant bleibt Damit gilt für die Dosiervorrichtung die Beziehung F ■ w= konstant
Der pro Zeiteinheit dosierte Volumenstrom ist dann

V=F- w- x=konstant.

Dabei ist χ der sogenannte Kontraktionsfaktor, der der effektiven Querschnittsverminderung am Ringspalt F Rechnung trägt (0,5 < χ < 1).

Der zudosierte Volumenstrom V bleibt bei realen Flüssigkeiten mit newtonischem Fließverhalten nur solange konstant als die Viskosität der Flüssigkeit konstant bleibt Verwendet man jedoch als Dosierkörner 3 eine flache zylindrische Scheibe, so kann man innerhalb eines weiten Bereiches eine annähernd viskositätsunabhäpgige Dosierung erreichen. Die Dicke der Scheibe kann zwischen 1 und 3 mm liegen. Der Ringspalt zwischen Dosierkörper und Innenwand des Auslaufrohres sollte größer als 0,2 mm gewählt werden.

Die Größenverhältnisse der Dosiervorrichtung sind innerhalb weiter Grenzen unkritisch. Bei der praktischen Dimensionierung geht man zweckmäßig nach folgenden Regeln vor:

_Lk> _Hf AzIJLy 100s 10.

-40 Dabei bedeuten:

H =

h =

D =

R =

U =

Gesamthöhe des Vorratsbehälters 1

schließlich trichterförmigem Auslauf 7

Flüssigkeitshöhe über dem Ringspalt am

Dosierkörper

Durchmesser des Vorratsbehälters 1

Schwimmerradius

Gesamtlänge der Dosiervorrichtung über

dem Ringspalt zwischen Dosierkörper 3

und Auslaufrohr 2

Länge des Auslaufrohres.

Die erste Regel besagt, daß die Länge L_k des Auslaufrohres 2 in jedem Falle so groß gewählt werden soll, daß der Dosierkegel 3 auch bei niedrigstem Füllstand im Vorratsbehälter 1 noch innerhalb des Auslaufrohres 2 bleibt. Die zweite Regel bezieht sich auf die Dimensionierung des Schwimmerdurchmessers. Der Schwimmerdurchmesser soll nur wenig kleiner sein als der Innendurchmesser des Vorratsbehälters 1, damit ein Torkeln der Dosiereinheit vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auslaufdosiervorrichtung für Flüssigkeiten zum Dosieren eines zeitlich konstanten Fiüssigkeitsstro- -, mes bei Atmosphärendruck mit einem in einem Vorratsbehälter angeordneten Schwimmer und einem mit dem Schwimmer verbundenen Dosierkörper, der in einem unterhalb des Vorratsbehälters angeordneten zylindrischen Auslauf rohr in konstan- ι υ tem Abstand von dem Schwimmer beweglich angeordnet ist und zusammen mit der Innenwand des Auslaufrohres einen Ringspalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkörper (3) als flache Scheibe oder als Kegel mit scharfen Kanten ausgebildet ist und daß der Ringspalt zwischen dem Dosierkörper (3) und der Innenwand des Auslaufrobres (2) eine Breite von mehr als 0,2 mm und eine im Verhältnis zur Breite sehr kleine Länge aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Schwimmer (5) und Dosierkörper (3) und damit die Dosierrate (V) mittels einer Verstellschraube (6) einstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (1) ein Rohr ist, >> dessen Durchmesser (D) um maximal 10% größer ist als der Durchmesser des Schwimmers (5) so daß der Schwimmer (5) im Vorratsbehälter (1) geführt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Schwimmers (5) der jo Bodeiiform des Vorratsbehälters (1) am Auslauf (2) angepaßt ist.

In erster Annäherung gelten hier die physikalischen Gesetzmäßigkeiten nach der Formel