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"Dosiervorrichtung" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren
von Chemikalienlösungen in strömendes Wasser einer Wasserleitung mit einem Produktvorratsbehälter,
einer mittels Wassermotor über ein Getriebe sowie einem Exzenter angetriebenen Kolbendosierpumpe
sowie einem mit einem Regulierventil versehenen Bypass.
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Eine Dosiervorrichtung dieser Gattung ist aus der DOS 2 159 247 bereits
bekannt. Bei dieser Konstruktion ist dafür Vorsorge getroffen zu verhindern, daß
der meist kompliziert aufgebaute Pumpenant#rieb keinen Schaden erleidet, wenn Fördermittel
verarbeitet werden sollen, welche zum Verdampfen neigen und dann zum Festfressen
des Pumpenkolbens wegen Fördermittelmangels Veranlassung geben. In dem Bypass zum
Wassermotor, welcher über ein Planetengetriebe sowie einen Exzenter die Kolbendosierpumpe
antreibt, ist weiterhin ein federbelastetes Ventil eingebaut. Dieses Ventil öffnet
sich automatisch, wenn das Verhältnis des Staudrucks vor dem Ventil zu dem von dem
Wassermotor bewirkten Druckabfall des Wassers in der Wasserleitung einen gewissen
Maximalwert überschreitet. Es wird dann ein Teil des Wassers durch den Bypass geleitet.
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Es gibt nun Anwendungsfälle, wobei die hiermit verbundene relative
Verminderung der Konzentration der Chemikalienlösung unerwünscht ist.
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Die Aufgabe bestand deshalb darin, das an sich bekannte Pumpenprinzip
zum Dosieren von Chemikalienlösungen dergestalt zu verbessern, daß bei Ansprechen
des im Bypass angeordneten Ventils keine relative Verminderung der Konzentration
des Dosiermittels im strömenden Wasser eintritt.
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Die Lösung besteht bei einer Vorrichtung der oben beschriebenen Gattung
darin, daß die Länge des Tauchkolbens durch ein verschiebbares Element in proportionaler
Abhängigkeit von der Stellung des Bypassventils veränderbar ist.
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Das erfindungsgemäße verschiebliche Element wird also formschlüssig
in den Verschiebungsweg des Tauchkolbens der Kolbendosierpumpe bewegt, wobei Je
nach Stellung des Elementes eine mehr oder weniger starke Vergrößerung des Kolbenhubes
erreicht wird.
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Es konnte überraschend festgestellt werden, daß es auf diese Weise
möglich ist, die Eindringtiefe des Tauchkolbens in den Zylinder der Dosierpumpe
feinfühlig dergestalt zu verändern, daß Jeweils die Proportionalität der Menge des
Dosiermittels zur Wassermenge erhalten bleibt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Element keilförmig
ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Element als Zahntrieb ausgebildet ist. Dies kann dergestalt bewerkstelligt
werden, daß man den Tauchkolben zweiteilig ausführt und die einander zugewendeten
Enden des Tauchkolbens mit entgegengesetzt orientierten Gewinden versieht.
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Mittels einer die beiden Gewinde übergreifenden und mit Außenverzahnung
versehenen Gewindehülse, welche entsprechende korrespondierende Gegengewindejesitzt,
können nun die beiden Tauchkolbenteile relativ gegeneinander bewegt werden.
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Selbstverständlich muß in allen Fällen dafür gesorgt werden, daß der
Tauchkolben stets in kraftschlüssigem Eingriff mit dem Antriebsexzenter des Wassermotors
verbleibt. Dies geschieht in bekannter Weise durch die Einschaltung einer Druckfeder,
welche den Tauchkolben gegen den Exzenter drückt.
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Es ist schließlich zweckmäßig, daß das Element durch zwei entgegengesetzte
Kraftrichtungen aufweisende Hydraulikzylinder verschiebbar ist, wobei der eine durch
eine zusätzliche Druckfeder unterstützte Zylinder mit der Kammer des Wassermotors
und der andere Zylinder mit einem dritten Zylinder hydraulisch verbunden sind, der
in dem Bypass in Strömungsrichtung mittig hinter dem Bypassventil angeordnet und
in welchem ein mit dem Bypassventil verbundener Kolben einführbar ist, der bei seiner
Einführung in diesen Zylinder das darin befindliche Wasser in den mit ihm durch
eine Leitung verbundenen Zylinder verdrängt.
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Das Element wird also vermittels Hydraulikzylinder durch den Differenzdruck
des strömenden Wassers vor und hinter dem Wassermotor mehr oder weniger weit verschoben.
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Wesentlich ist hierbei, daß der Querschnitt des mit dem Bypassventil
verbundenen- Kolbens kleiner ist als der Querschnitt des Bypassventils selbst. Es
ist ferner wichtig, daß die wirksamen Querschnitte der beiden anderen Hydraulikzylinder
gleich groß sind. Schließlich ist es erforderlich, daß sich der wirksame Querschnitt
des Elements proportional mit seiner Verschiebung verändert und zwar mit steigendem
Differenzdruck größer werdend.
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Dies kann, wie oben dargestellt, durch eine keilförmige Ausbildung
des Elements, aber auch vermittels Zahntrieb mit zwei gegenläufigen Gewinden geschehen.
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Durch das Element wird mithin proportional zum steigenden Differenzdruck
der Tauchkolben der Dosierpumpe verlängert. Dadurch vergrdgert sich ebenfalls proportional
der Hub der Pumpe und damit die Flüssigkeitsmenge.
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In den folgenden Figuren ist die Erfindung beispielhaft dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 Die Dosiervorrichtung mit einer Hubverstellung der Dosierpumpe
in Form eines Zahntriebes.
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Fig. 2 Die Dosiervorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer Hubverstellung
in Form eines keilförmigen Elements.
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Fig. 3 Die Dosiervorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer Hubverstellung
durch ein Element in Form eines Exzenters.
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Die Vorrichtung (Fig. 1) besteht aus dem Produktvorratsbehälter 19,
der mittels Wassermotor 2 angetriebenen Kolbendosierpumpe 17, 18 sowie dem mit dem
Regulierventil 3 versehenen Bypass 21. Der formschlüssig zwischen dem Pumpenzylinder
18 und dem Exzenter 9 des Wassermotors 2 angeordnete Tauchkolben 17 besitzt an seinem
antriebsseitigen Ende den Zahntrieb 12, 13. Der Tauchkolben 17 ist zweiteilig ausgeführt.
Die einander zugewendeten Enden 17a, 17b des Tauchkolbens 17 sind mit entgegengesetzt
orientierten Gewinden 17c, 17d versehen. Mittels der die beiden Gewinde 17c, 17d
übergreifenden Gewindehülse 13, welche entsprechende korrespondierende Gegengewinde
besitzt, werden die Tauchkolbenteile mit den Gewinden 17c, 17d relativ gegeneinander
bewegt. Die Bewegung der Zahnstange 12 wird bewirkt durch die hydraulischen Kolben
11,15. Der Kolben 15 bewegt sich in dem Zylinder 16, der seinerseits durch die Leitung
7 mit dem Zylinder 6 verbunden ist. Der Zylinder 6 ist in dem Bypass 21 in Strömungsrichtung
mittig hinter dem Bypassventil 4 angeordnet. In den Zylinder 6 ist der Kolben 5
einführbar. Bei der Einführung des Kolbens 5 in den Zylinder 6 wird das in letzterem
befindliche Wasser über die Leitung 7 in den Zylinder 16 verdrängt.
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Demgegenüber wird der Zylinder 10 vermittels Leitung 8 mit Wasser
aus der Kammer des Wassermotors 2 beaufschlagt. Es ist ferner
noch
eine Druckfeder 23 vorgesehen, welche der Verschiebung des Kolbens 11 der Zahnstange
12 in den Zylinder 10 hinein entgegenwirkt und damit bei Druckausgleich in den beiden
Zylindern 10, 16 die Rückstellung der Zahnstange 12 in die Ausgangslage bewirkt.
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Der Tauchkolben wird durch eine nicht gezeichnete Druckfeder gegen
den Exzenter 9 des Wassermotors 2 gedrückt.
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Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung ist im Prinzip gleich ausgestaltet
wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und funktioniert genauso. Gleiche Teile sind mit
den gleichen Bezugszahlen versehen. Anstelle des Zahntriebs ist hier Jedoch das
verschiebliche Element 24 In Keilform vorgesehen. Das Element 24 bewegt sich bei
Druckdifferenz in der Wasserleitung 1 vor und hinter dem Wassermotor 2 formschlüssig
in den Verschiebungsweg des Tauchkolbens 17 hinein. Je nach Stellung des Elements
24 tritt eine mehr oder weniger starke Vergrößerung des Hubes des Tauchkolbens 17
ein. Die Hubvergrößerung ist der durch den Bypass strömenden Wassermenge proportional.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 3 ist das Element 25 in Form einer
Exzenterstange auszebildet. Der Exzenter 9 ist um die Achse 26 des Wassermotors
2 drehb#r,wobei die Drehung durch die entgegengesetzte Kraftrichtungen besitzenden
Hydraulikkolben 11, 13 in den Zylindern 10, 1 6 bewirkt wird. Hierdurch wird dann
die proportionale Verlängerung des Hubes des Tauchkolbens 17 mit zunehmender durch
den Bypass 21 strömender Wassermenge erzielt.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen.
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Das durch die Leitung 1 strömende Wasser treibt den Wassermotor 2
an. An der Achse 26 des Motors 2 ist der Exzenter 9 befestigt, welcher seinerseits
den Tauchkolben 17 betätigt. In dem Vorratsbehälter
19 ist der
Dosierpumpenzylinlrr 18 angeordnet. Die Pumpe 17, 18 dosiert die in dem Vorratsbehälter
19 befindliche Flüssigkeit proportional der Menge des strömenden Wassers durch die
Dosterleitung 20 in die Hauptleitung 1 hinter dem Wassermotor 2.Bei Überschreiten
einer gewissen Wassermenge übersteigt auch der von dem Motor 2 bewirkte Druckabfall
einen bestimmten Wert. Hierbei wird dann das von der Druckfeder 22 zunächst in Schließstellung
gehaltene Bypassventil 3 geöffnet und eine gewisse Wassermenge strömt im Kurzschluß
an dem Wassermotor 2 vorbei.
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Durch die Bewegung des Bypassventils 3 wird nun der damit verbundene
Kolben 5 in den Zylinder 6 eingeführt und verdrängt das darin befindliche Wasser
in die Leitung 7 und in den Zylinder 16. Dies bewirkt wiederum eine Verschiebung
des darin befindlichen Kolbens 15, welcher mit der Zahnstange 12 verbunden ist in
Richtung 14. Die Zahnstange 12 dreht ihrerseits die mit Außenverzahnung versehene
Gewindehülse 13. Die entgegengesetzte Gewinde besitzenden beiden Teile 17a, 17b
des Tauchkolbens 17 werden dadurch auseinander bewegt und bewirken eine Verlängerung
des Tauchkolbens 17. Durch die hiermit verbundene Hubyergrößening in dem Zylinder
18 ergibt sich eine Erhöhung der Fördermenge und zwar p#portional zum Verschiebungsweg
des Bypassventils 3. Diese Verschiebung ist wiederum der Menge des durch den Bypass
21 strömenden Wassers proportional.
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Selbstverständlich ist die Größe der Verschiebung des Ventils 4 abhängig
von der entgegenwirkenden Kraft der Feder 22. Die Dimensionierung dieser Feder liegt
im Rahmen fachlichen Könnens und kann durch einfachen Versuch festgestellt werden.
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Der Verschiebung der Zahnstange 12 in Richtung 14 wirkt der dydraulikzylinder
10 mit dem darin befindlichen Kolben 11 sowie die Druckfeder 23 entgegen. Der Zylinder
10 steht vermittels Leitung 8 mit der Kammer des Wassermotors 2 in Verbindung.
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Der Tauchkolben 17 wird mittels einer nicht gezeichneten Feder in
Kontakt mit dem Exzenter 9 gehalten.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 funktioniert im Prinzip genauso wie diejenige
gemäß Fig. 1. Anstelle des Zahntriebs ist hier das keilförmige Element 2 4vorgesehen,
welches formschlüssig in den Verschiebungsweg des Tauchkolbens verschiebbar ist.
Es versteht sich von selbst, daß das Element 24 und die damit verbundenen Zylinder
10, 15 beweglich ausgeführt werden müssen, damit diese Teile der Bewegung des Exzenters
9 folgen können.
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Auch die Vorrichtung gemäß Fig. 3 funktioniert wie diejenige gemäß
Fig. 1. Das keilförmige Element 24 hat hier die Form eines Exzenters, welcher mittels
Hebel 25 sowie der Hydraulikzylinder 10, 16 um den Exzenter 9 verdrehbar ist. Der
Exzenter 9 ist auf der Achse 26 befestigt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dosierpumpe mit Veränderung
der Länge des Tauchkolbens in proportionaler Abhängigkeit von der den Bypass durchströmenden
Wassermenge wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß bei überschreiten der maximal
zulässigen Wassermenge für den Wassermotor und das hierbei gewollte öffnen des Bypassventils
trotzdem die Konzentration des Dosiermittels im Leitungswasser konstant gehalten
wird.