DE2456388C2 - Dosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mengenproportionalen Dosierung von flüssigen Medien in das strömende Wasser einer Hauptwasserleitung mit einem motorischen Durchflußmesser und einer hiervon angetriebenen Dosierpumpe.

Dosiervorrichtungen dieser Gattung sind z. B. aus der DE-OS 21 59 247 bekannt Sie werden üblicherweise gebaut für jeweils bestimmte Dosierverhältnisse. Wenn relativ große Flüssrgkeitsmengen dosiert werden sollen, muß auch der die Dosierpumpe antreibende Durchflußmesser entsprechend groß bemessen werden, damit dieser die für die Dosierpumpe erforderliche Antriebskraft aufbringen kann. Es ist nun eine bekannte Tatsache, daß größere Durchflußmesser erst nach Überschreiten einer gewissen minimalen Wassermenge ansprechen. Das bedeutet, daß derartige Messer erst obe;halb einer gewissen Mindestmenge an durchströ· mendem Wasser in Aktion treten. Dieser Umstand schließt es aus, daß mit für größere Wassermengen einer Wasserleitung vorgesehene Durchflußmesser, welche eine Flüssigkeitsdosierpumpe antreiben, auch Flüssigkeiten dosiert werden können, Wenn nur relativ wenig Wasser durch die Wasserleitung fließt. Nun gibt es Anwendungsfälle, wo sowohl bei sehr geringen als auch bei relativ großen strömenden Wassermengen in der Wasserleitung dort hinein Flüssigkeiten dosiert werden müssen. In diesen Fällen versagen die bekannten Dosiervorrichtungen.

Die Aufgabe bestand deshalb darin, eine Dosiervorrichtung anzugeben, womit Flüssigkeiten in eine Wasserleitung dosiert werden können, in welche die durchströmende Wassermenge bis zu etwa 1 :500 schwanken kann,

Die Lösung besteht bei einer Vorrichtung der oben beschriebenen Gattung darin, daß dar Durchflußmesser in einem Bypass zu der mit einem Regelkörper versehenen Hauptleitung angeordnet ist und daß der Regelkörper in Abhängigkeit von der Druckdifferenz des Durchflußmessers vermittels eines damit verbundenen und in einem Zylinder gegen die Wirkung einer Druckfeder verschiebbaren, beidseitig mit dem Differenzdruck beaufschlagbaren Kolbens steuerbar ist

Der Grundgedanke besteht also darin, daß der in einem Bypass angeordnete Durchflußmesser nur von

is einem Bruchteil der gesamten durch die Hauptleitung strömenden Wassermenge durchflossen wird. Der Messer kann deshalb entsprechend klein gewählt werden. Um nun sicherzustellen, daß das Verhältnis der durch die Hauptleitung bzw. durch den Bypass strömenden Wassermenge stets konstant ist ist in der Hauptleitung ein Regelkörper vorgesehen. Dieser Regelkörper ist seinerseits in Abhängigkeit von der am Durchflußmesser auftretenden Druckdifferenz des Wassers steuerbar. Dies geschieht vermittels eines mit dem Regelkörper verbundenen und in einem Zylinder verschiebbar gelagerten Kolbens. Der Kolben wird beidseitig mit dem Differenzdruck beaufschlagt Die Anordnung ist so getroffen, daß der Kolben entgegen der Wirkung einer Druckfeder mit steigender Druckdif-

ferenz im Sinne zunehmender Öffnung der Hauptleitung durch den Regelkörper verschoben wird. Hierbei muß die Kraft der Druckfeder dem Produkt aus Differenzdruck und Querschnitt der vom Regelkörper verschlossenen Hauptleitung entsprechen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die Dosierpumpenleistung von der relativen Lage des Regelkörpers vermittels einer, aus einer mit dem Regelkörper verbundenen Linearisierungskurve und einem damit in Eingriff stehenden, mit der Dosierpumpe gekoppelten Taststift bestehenden Kulissensteuerung beeinflußbar ist.

Durch diese Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß die Vorrichtung im unteren Durchflußbereich bis zu einem zulässigen Differenzdruck am Durchflußmesser allein durch die ausschließlich von dem Messer angetriebenen Dosierpumpe Zusatzflüssigkeit in die Hauptleitung dosiert Weil der Durchflußmesser entsprechend der durch den Bypass strömenden kleineren Wassermenge relativ klein sein kann, treten hierbei keine Anlaufschwierigkeiten des Messers auf.

Erst oberhalb eines gewissen Differenzdruckes öffnet der Regelkörper einen mehr oder weniger großen Querschnitt der Hauptleitung und läßt eine entsprechende Wassermenge dort hindurch. Um die mengenproportionale Dosierung der Zusatzflüssigkeit weiterhin sicherzustellen, ist eine Kulissensteuerung vorgesehen. Diese Steuerung besteht aus einer Linearisierungskurve, welche mit dem Regelkörper verbunden ist und einem Taststift, der mit der Dosierpumpe gekoppelt ist.

6ö Eine Verschiebung des Regelkörpefs bewirkt gleichzeitig auch eine Verschiebung der Linearisierungskurve. Hierdurch erfährt nun seinerseits der Taststift eine entsprechende axiale Verschiebung dergestalt, daß mit zunehmender Verschiebung die Förderleistung der

Dosierpumpe proportional zunimmt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die vom Durchflußmesser bewirkte und auf den Kolben einwirkende Druckdifferenz über einen

Mehrwegschieber, der seinerseits vermittels eines mit dem Schieber verbundenen und vom Differenzxjruck beaufschlagten Steuerkolbens entgegen der Wirkung einer verstellbaren Druckfeder verschiebbar ist, in die vom Kolben gebildeten Zylinderkammern einleitbar ist Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Differenzdruck am Durchflußmesser, bei welchem der Regelkörper öffnet, einzustellen. Dies geschieht durch eine mehr oder weniger weite Vorspannung der den Steuerkolben abstützenden Druckfeder. Entsprechend der Stärke dieser Feder verschiebt sich infolge Einwirkung des Differenzdruckes zunächst der Steuerkolben und damit dann der Mehrwegschieber, welcher seinerseits dann die Druckdifferenz in die von dem mit dem Regelkörper verbundenen Kolben gebildeten Zylinderkammern einleitet

In den folgenden Figuren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft dargestellt

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 besteht aus dem Durchflußmesser 1, der hiervon angetriebenen Dosierpumpe 2, dem Bypass 18, dem Regelkörper .\5. der Hauptleitung 19, den Differenzdruckabnahme-iellen 14, 15, dem Zylinder 20, dem Kolben 8, der Druckfeder 9, dem Mehrwegschieber 11, dem Steuerkolben 10, der Druckfeder 12 sowie den Zylinderkammern 20a, 20b.

Diese Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Unterhalb einer bestimmten strömenden Wassermenge schließt der Regelköper 5 die Hauptleitung 19 ab. Das Wasser kann nur durch den Bypass 18 strömen und treibt den Durchflußmcsscr 1 an, der seinerseits die Dosierpumpe 2 antreibt Es erfolgt eine mengenproportionale Dosierung von Zusatzflüssigkeit in die Hauptleitung.

Steigt nun der Differenzdruck 14,15 über seine durch den Anlaufbereich des Durchflußmessers 1 festgelegte Grenze, so wird der Steuerkolben 10, der auch als Membran ausgebildet nein kann, entgegen der Wirkung der Druckfeder 12 bewegt und damit gleichzeitig auch der Mehrwegeschieber 11 verschoben. Hierdurch wird wiederum eine Verbindung der Zylinderkammern 20a, 20b mit den Differenzdruckanschlüssen 14, 15 hergestellt und der Kolben 8 entgegen der Wirkung der Druckfeder 9 entsprechend verstellt Dies bewirkt dann eine gleiche Verschiebung des Regelkörpers 5, der seinerseits einen bestimmten Querschnitt der Hauptleitung 19 freigibt

Die Feder 9 bewirkt ferner, daß der Regelquerschnitt der Hauptleitung 19 im Anlaufbereich des Durchflußmessers 1 dicht ist

Es strömt nunmehr eine gewisse zusätzliche Wassermenge durch die Hauptleitung 19. Um auch in diese Wassermenye proportional Zusatzflüssigkeit zu dosieren, bewirkt die mit dem Regelkörper 5 verbundene Linearisierungskurve 4 in Verbindung mit dem auf die Dosierpumpe 2 einwirkenden Taststift 3 eine proportionale Erhöhung der Dosierpumpenleistung.

Die Formgestaltung der Linearisierungskurve 4 liegt im Rahmen fachmännischen Könnens und kann leicht durch einfache Versuche festgelegt werden. Hierzu ist es erforderlich, die bei bestimmten Stellungen des Regelkörpers 5 durch die Hauptleitung 19 strömenden Wassermengen festzustellen und die Linearisierungskurve 4 dergestalt zu formen, daß zu den jeweiligen Stellungen des Regelkörpers 5 dann ganz bestimmte Stellungen des Taststiftes 3 gehören, wodurch die erforderliche Leistungsänderung der Dosierpumpe % veranlaßt wird,

Die Einwirkung des Taststiftes 3 auf die Pumpenmechanik geschieht folgendermaßen;

Der Taststift 3 ist mit dem Kolben verbunden. Die Vergrößerung des von ihm zurücklegbaren Weges durch die Bewegung der Linearisierungskurve 4 ίο bedeutet auch eine Vergrößerung des Kolbenweges nach Eintauchen in den Zylinder, so daß sich auch die Fördermenge erhöht

Die Verstellspindel selbst dient der Veränderung der speziellen Zugabemenge der Dosierflüssigkeit Um den Durchflußmesser 1 vor Überlastung zu schützen, ist der Regelkörper 5 zusätzlich mit der Feder 7 belastet Falls der Differenzdruck W, 15 ein zulässiges Maß überschreitet kann der Regelkörper 5 entsprechend ausweichen und für einen Abbau des zu hohen Druckes sorgen.

Das Sieb 16 verhindert ein Blockieren des Durchflußmessers 1 durch Schmutzteilchen.

Die Ausgestaltung der Dosiervorrichtung gemäß F i g. 2 ist prinzipiell so aufgebaut wie diejenige gemäß Fig. 1. Gleiche Bezugszahlen bedeuten gleiche Teile. In diesem Falle wirkt jedoch der Differenzdruck 14, 15 direkt über die Zylinderkammern 202, 206 auf beide Seiten des Kolbens 8 ein. Die Kraft der Feder 9 muß dem Produkt aus Differenzdruck 14, 15 und dem vom Regelkörper 5 eingenommenen Querschnitt der Hauptleitung 19 entsprechen.

Auch die Ausgestaltung gemäß Fig.3 entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1. Allerdings sind die Funktionen des Kolbens 8 und des Zylinders 20 J5 gegenüber der obigen Anordnung kinematisch umgekehrt

Bis zur unteren Anlaufgrenze des Durchflußmessers 1 ist die Hauptleitung 19 vom Regelkörper 5 geschlossen. Bei steigendem Differenzdruck 14,15 wird der Kolben ■to 10, der mit dem Mehrwegeschieber 11 verbunden ist entpsgen der Wirkung der Druckfeder 12 verschoben. Dadurch gelangt der Differenzdruck 14, 15 über den Schieber 11 in die Zylinderkammern 20,3, 20Z>. Im Gegensatz zur Ausgestaltung der Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und Fig.2 steht hier der Zylinder 20 mit dem Regelkörper 5 in Verbindung und ist damit gegenüber dem feststehenden Kolben 8 verschiebbar. Der vom Regelkörper 5 jeweils freigegebene Querschnitt der Hauptleitung 19, der sich aus dem jeweils vorliegenden ji> Differenzdruck 14,15 ergibt muß so angepaßt sein, daß sich zwischen dem Durchflußmesser 1 und dem am Regelkörper jeweils vorhandenen freien Querschnitt ein festes Durchströmverhältnis einstellt Die von dem im Bypass 18 angeordneten Durchflußmesser 1 angetriebene Dosierpumpe 2 dosiert nunmehr proportional zur gesamten durchströmenden Wassermenge die Zusatzflüssigkeit in die Hauptleitung 19.

Durch die vorgeschlagenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung ist es möglich, eine genaue mengenproportionale Dosierung von Zusatzflüssigkeiten in den Wasserstrom einer Wasserleitung zu erreichen, auch wenn die Wassirmenge im Verhältnis von 1 :500 schwankt

Hierzu 3 Blati Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur mengenproportionalen Dosierung von flüssigen Medien in das strömende Wasser einer Hauptwasserleitung mit einem motorischen Durchflußmesser und einer hiervon angetriebenen Dosierpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser 1 in einem Bypass 18 zu der mit einem Regelkörper 5 versehenen Hauptleitung 19 angeordnet ist und daß der Regelkörper 5 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz 14, 15 des Durchflußmessers 1 vermittels eines damit verbundenen und in einem Zylinder 20 gegen die Wirkung einer Druckfeder 9 verschiebbaren beidseitig mit dem Differenzdruck 14, 15 beaufschlagbaren KoI-bens 8 steuerbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpenleistung von der relativen Lsge des Regelkörpers 5 vermittels einer, aus einer mit dem Regelkörper 5 verbundenen Linearisierungskurve 4 und einem damit in Eingriff stehenden, mit der Dosierpumpe 2 gekoppelten Taststift 3 bestehenden Kulissensteuerung beeinflußbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Durchihißmesser 1 bewirkte und auf den Kolben 8 einwirkende Druckdifferenz 14, 15 über einen Mehrwegeschieber 11, der seinerseits vermittels eines mit dem Schieber 11 verbundenen und vom Differenzdruck 14, 15 beaufschlagten Steuerkolbens 10 entgegen der Wirkung einer verstellbarer; Druckfeder 12 verschiebbar ist, in. die /om Kolben 8 gebildeten Zylinderkammern 20a, 20Z>einlc tbar ist