DE2641359C3

DE2641359C3 - Einrichtung zum dosierten Zuführen von Zusätzen zu einer in einem Rohr geführten Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2641359C3
Application number: DE2641359A
Authority: DE
Inventors: Donald Paul De Sycamore Ill. Vale (V.St.A.)
Original assignee: Everpure Inc
Current assignee: Everpure Inc
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DE2641359B2; FR2329009A1; FR2329009B3; US4006752A; CA1030767A; DE2641359A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine sogenannte Zumeßeinrichtung, also auf eine Einrichtung: zum dosierten Zuführen beliebiger Stoffe zu einer Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit zumindest im Bereich der Zumeßeinrichtung in einem Rohr geführt ist.

Derartige Zumeßeinrichtungen sind an sich bekannt, wobei die Menge der Zusätze (Additive) abhängig von der durch das Rohr strömenden Flüssigkeitsmenge dosiert und so in die Flüssigkeit gegeben werden. Im besonderen ist durch die DE-OS 14 98 449 eine Zumeßeinrichtung bekanntgeworden, bei welcher mit Hilfe zweier Meßglieder einmal die Menge der der Zumeßstelle zugeführten Flüssigkeit und eimal die von der Zumeßstelle abgeführte Flüssigkeitsmenge, welche

ίο die Zusätze enthält, gemessen wird. Aus der Differenz der Meßergebnisse wird bei der vorbekannten Einrichtung dann auf die richtige Menge der Zusätze geschlossen und die Zugabe entsprechend gesteuert.
Die vorbekannte Einrichtung ist sowohl in ihren konstruktiven Teilen als auch in ihrem Schaltungsaufwand verhältnismäßig aufwendig und damit auch störanfällig. So müssen bei der vorbekannten Anordnung beispielsweise insgesamt vier elektronische Zähler vorgesehen werden, deren Zählwert jeweils paarweise über zwei Komparatoren verglichen werden. Der hierzu nötige Schallungsaufwand führt dann leicht zu Störungen und insbesondere auch zu Fehlern, da gerade bei der Verwendung von mehreren elektronischen Zählern in dem rauhen Betrieb, wie er bei dem Einsatz derartiger Einrichtungen im allgemeinen herrscht, Fehlimpulse nicht vermieden werden können.

Auch die Einstellung, d.h. die Umstellung von unterschiedlichen Zugabeprozenten ist bei einer derartigen Schaltung verhältnismäßig aufwendig, da die einzelnen Zähler hinsichtlich ihrer jeweiligen Zählkapazität, d. h. ihrer Rückstellung auf Null jeweils getrennt eingestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der vorgenannten Art anzugeben, welche voll elektronisch arbeitet, welche in weiten Grenzen hinsichtlich der Dosiermenge leicht einstellbar ist und welche nur ein Minimum an Schaltgliedern, insbesondere nur einen einzigen elektronischen Zähler benötigt. Darüberhinaus soll die Einrichtung hinsichtlich der Impulserzeugung für den einzigen Impulszähler besonders einfach aufgebaut sein, um den betrieblichen Anforderungen auch gerecht zu werden.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer Einrichtung zum dosierten Zuführen von Zusätzen zu einer in einem Rohr geführten Flüssigkeit durch die im einzelnen im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalskombination gelöst.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung zum dosierten Zuführen wird also der Flüssigkeitsfluß durch die Leitung mit Hilfe eines Drehmagneten an einer einzigen Stelle gemessen, wobei der Drehmagnet mit einem Hallgenerator zusammenarbeitet, dessen Impulsfolge einem einzigen Digitalzähler zugeführt wird. Mit Hilfe eines Komparators wird die abgezählte Impulsfolge mit einem voreingestellten Zählwert verglichen und abhängig von dem Vergleichswert wird die Ausgabe der Zusätze aus dem Vorratsbehälter über eine Zuführventil gesteuert.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung sind außer dem Antriebssystem für den Drahmagneten und dem Zuführventil für die Zusatzstoffe keinerlei sonstige Eingriffe in das Rohrleitungssystem notwendig. Die übrigen Bauteile arbeiten elektronisch und können deshalb mit geringstem Platzbedarf untergebracht werden.

Es ist an sich bekannt (DE-PS 8 77 681) die Durchflußmenge einer Flüssigkeit elektrisch zu erfassen, wobei bei der vorbekannten Ausführungsform

jeweils eine konstante Menge einer Zusatzflüssigkeit nach einer bestimmten Durchflußmenge der Flüssigkeil zugegeben wird. Bei der vorbekannten Anordnung ist jedoch eine Einstellung der Dosiermenge nur in ganz begrenztem Umfang möglich. Bei der Einrichtung nach der Erfindung hingegen kann der Einstellbereich durch die Auslegung des Zählers und !Comparators beliebig gewählt werden. Eine Einstellung kann dabei durch einfaches Einstellen eines Zählwertes am Komparptor unmittelbar und einfach erfolgen.

Auch durch die DE-AS 14 98 377 ist eine Anordnung zum Mischen von Flüssigkeiten bekanntgeworden, bei welcher die in einem Rohr geförderte Flüssigkeit elektrisch gemessen wird. Bei der in dieser Druckschrift gezeigten Anordnung wird abhängig von der Durchflußmenge der Durchfluß der Flüssigkeit selbst über ein Regelventil gesteuert, um in einem nachgeschalteten Behälter genau dosierte Flüssigkeitsmengen miteinander zu vermischen.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung hingegen wird der Durchfluß der Flüssigkeit durch das Rohr nicht gesteuert, sondern abhängig von der jeweiligen Durchflußmenge wird eine genau dosierte Menge Zusatzstoff in die Flüssigkeit selbst im Rohrsystem eingebracht. Ein Eingriff in den Flüssigkeitsstrom mit den Nachteilen der Trägheit und dem Aufwand an gesteuerten Ventilen entfällt dadurch.

Weitere Einzelheiten., Merkmale und Vorteile der Einrichtung nach der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Einrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 die Wellenformen, welche in dem System auftreten.

Die F i g. 1 zeigt eine Zuführungsleitung 10, in welcher eine Flüssigkeit 15 strömt und eine Abflußleitung 11, in welcher die Flüssigkeit dosiert mit einer chemischen oder anderen Substanz durch die Einrichtung nach der Erfindung versehen wurde. Eine Leitung 22 verbindet die Zuführungsleitung 10 und eine Zwischenleitung 21. In der Leitung 22 ist eine Antriebsschraube 23 vorgesehen, welche über eine Welle 24 in einem geeigneten Lager 26 geführt ist, so daß die Antriebsschraube 23 mit einer Geschwindigkeit rotiert, abhängig von der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit 15 in der Leitung 10. Ein Dauermagnet 27 befindet sich in einem Gehäuse 28, welches sich an der Leitung 22 befindet. Der Magnet ist befestigt auf der Welle 24, so daß er zusammen mit der Antriebsschraube 23 rotiert. Ein Hallgenerator 30 ist an der Oberseite 29 des Gehäuses 28 befestigt. Dieser erzeugt Ausgangsimpulse, abhängig von der Drehung des Magneten 27, wenn diener durch die Antriebsschraube 23 gedreht wird. Leiter 31 geben die Ausgangsimpulse des Hallgenerators 30 an einen Digitalzähler 32 weiter, welcher die Ausgangsimpulse des Hallgenerators 30 zählt. Der Zähler 32 speist einen Komparator 38, welcher die Ausgangswerte des Zählers 32 mit einem über einen Knopf 39 voreingestellten Zählwert vergleicht und diesen Wert an einem Meßgerät 41 des Komparators anzeigt. Der Ausgangswert des Komparators 38 ändert sich, wenn die Zahl der durch den Digitalzähler 32 gezählten Umläufe gleich der in dem Komparator 38 voreingestellten Zahl ist. Der Komperator 38 besitzt zwei Ausgänge deren Zustand sich von einem hohen zu einem niederen Pegelwert ändert. Einer der Ausgänge steuert das Zeitglied 19, welches mit einem elektronischen Schalter 18 verbunden ist zur Steuerung eines Zuführventiles 14, welches über die Leitung 13 rnn der Leitung \2 verbunden ist, durch weiche die Flüssigkeit 15 Hießt. Hierdurch wird chemisches oder anderes Material aus dem Vorratsbehälter 17 über eine Leitung 16 der Flüssigkeit 15 zugeführt

Im Betrieb fließt die Flüssigkeit 15 durch den Leiter 22 und treibt die Antriebsschraube 23 und damit den Magnet 27 an, welcher Ausgangsimpulse in dem Hallgenerator 30 induziert, weiche dem Digitalzähler 32 zugeführt werden. Wenn die Antriebsschraube 23 eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen durchgeführt hat, liefert der Zähler 32 einen Ausgangswert, welcher gleich dem gesetzten Wert des Komperators 38 ist und die Ausgangsgröße des Komparators 38 ändert ihren Zustand von einem hohen Wert zu einem niederen Wert, wie die Wellenform 45 in F i g. 2 zeigt Die Ausgangsimpulse des Hallgenerators sind in dieser Fig.2 als impulszug 40 wiedergegeben. Wenn am Ausgang des Komparators 38 ein niederer Zustand herrscht, wird das Zeitglied 19 unmittelbar veranlaßt, den Schalter 18 zu betätigen, um das Ventil 14 zu öffnen, so daß chemisches oder anderes Material von dem Vorratsbehälter 17 der Flüssigkeit 15 zugeführt wird.

Die Menge des zu der Flüssigkeit 15 hinzuzufügenden chemischen oder anderen Materials hängt ab von der Länge der Zeit, während welcher das Ventil 14 durch den elektronischen Schalter 18 abhängig von dem

jo Zeitglied 19 geöffnet ist, ebenso wie von der durch den Knopf 39 in dem Komparator 38 voreingestellten Zahl. Wenn eine kleinere Zahl durch den Knopf 39 in dem Komparator 38 gesetzt wird, wird das Zeitglied 19 öfters gesetzt, da die Flüssigkeitsmenge direkt proportional der Zahl der Umdrehungen des Magneten 27 ist.

Die zweite Funktion des Komperators 38 besteht darin, den Digitalzähler 32 zurückzusetzen und wenn der Ausgangswert des Zählers 32 dem voreingestellten Eingsngswert des Komparators 38 entspricht wird der Ausgangswert 45 des Komparators seinen niedrigen Zustand einnehmen. Das niedrige Signal wird über ein Zeitverzögerungsglied 36 und einen Inverter 34 dem Rückstelleingang 33 des Zählers 32 zugeführt, um diesen zurückzusetzen. Ein hohes Signal am Eingang 33 setzt den Zähler 32 auf Null. Der Zähler gibt dann unmittelbar von neuem einen Ausgangswert an den Komparator 38 ab und da nunmehr der Ausgang des Zählers nicht mit dem vorangestellten Eingangswort des Komparators übereinstimmt, verbleibt die Ausgangsspannung des

so Komparalors auf einem hohem Pegel. Dies hat einen niederen Zustand am Küi'ksicilcingnng i3 des Zählers zur Folge, so daß dieser w icdenim /u /iihlcn beginnt.
Die folgende Verknüpfung tritt bei dem /ahler 32 auf:

1. Rückstelleingang niedrig

— Impulse werden ge/iihlt

2. Rückstelleingang hoch

— Rückstellung des Zahlers uiul seines Ausgangs wertes auf Null

^wl — Impulse werden nicht ge/ählt und /.iihlei bleibt

auch auch bei Auftreten von Eingangsmipulsen auf Null

Zusammengefaßt ist die Folge des Arbeilsablaufes ()'. wie folgt:

I. Ziihler auf Null
Komparator nicht abgeglichen — Ausgangswert hoch.

Inverterausgang niedrig — Rückstelleingang am Zähler niedrig — Zähler bereits zum Zählen von Impulsen,

2. Impulse kommen an,

3. a) Zählwert geich dem voreingestellten Kompara-

torwert

b) Komparatorausgang wird niedrig

c) Inverterausgang wird hoch

d) Zählerrückstelleingang wird hoch

e) Zählerausgang wird auf Null zurückgesetzt

f) Zählerausgang ist ungleich mit Komparatorwert

g) Komparatorausgang wird hoch
h) Inverterausgang wird niedrig

i) Zähler ist bereit, Zählung von impulsen fortzusetzen.

Die Wellenform 46 in F i g. 2 zeigt die Ausgangswerte des Inverters 34.

Das als Stufe 3 beschriebene Verfahren benötigt weniger als eine Mikrosekunde und der Komparatorausgangswert kehrt in weniger als der Hälfte dieser Zeit in seinen niedrigen Zustand zurück. Die Breite von diesem Impuls ist nicht ausreichend, um dem Zeitglied 19 zu erlauben einwandfrei zu funktionieren und die Funktion des Zeitverzögerungsgliedes 36, welches durch einen Knopf 37 eingestellt werden kann, besteht darin, den Rückstellimpuls zu dem Rückstelleingang 33 des Zählers für eine Zeit zu verzögern, die lang genug ist, um das Zeitglied 19 eindeutig zu betätigen.

Es sei angenommen, das Zeitglied 19 werde ausgelöst, um den elektronischen Schalter 18 und das Ventil 14 für eine feste Zeit T zu betätigen. Es ist denkbar, daß der Flüssigkeitsfluß schnell genug ist, um eine weitere Änderung des Ausgangszustandes des Komparators 38 abhängig von der Tatsache zu verursachen, daß der Zähler wieder die vorgewählte Anzahl von Impulsen erreicht hat. Erfindungsgemäß wird das Zeitglied 19

ίο ohne Schließen des Ventils 14 automatisch zurückgesetzt und beginnt erneut für eine Zeitdauer T die Öffnungszeit festzulegen. Solange wie die Frequenz der Ausgangsimpulse des Komparators 38 \IT übersteigt, wird das Zeitglied 19 niemals zurückgesetzt und das Zuführventi! 14 wird fortlaufend geöffnet sein und chemisches oder anderes Material der Flüssigkeit 15 zuführen. Falls das Zeitglied 19 nicht zurückgesetzt war, würden Ausgangsimpulse von dem Hallgenerator 30 fehlen und da der Ausgang des Komparators 38 eine Steuerfolge annimmt, welche l/Tübersteigt, nimmt die Ausgangsmenge des Zuführventils 14 ab.

Die vorliegende Erfindung gibt ein einfaches Verfahren zum genauen Zuführen von Material zu einer Flüssigkeit wieder. Obwohl es im Hinblick auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es doch nicht auf diese begrenzt. Vielmehr können Abwandlungen im Rahmen der Erfindung durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum dosierten Zuführen von Zusätzen zu einer in einem Rohr geführten Flüssigkeit, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

— einen von der Flüssigkeit (15) proportional der Strömungsgeschwindgkeit angetriebenen Drehmagneten (27),

— einen dem Drehmagneten benachbart angeordneten Hallgenerator (30) zur Erzeugung einer der Drehgeschwindigkeit proportionalen Impulsfolge,

— einen Digitalzähler (32) zum Abzählen der Ausgangsimpulse des Hallgenerators,

— einen IComperator (38) zum Vergleich der vom Impulszähler abgezählten Impulsfolge mit einem voreingestellten Zählwert, wobei der Komperator zwei Ausgangsklemmen zur Anzeige, ob der Zählerstand kleiner oder gleich dem vorangestellten Zählwert ist, aufweist und >vobe:i der Zähler vom Komperator zurückgestellt wird, wenn der voreingestellte Zählwert erreicht ist,

— ein mit einem Ausgang des Komperators verbundenes Zeitglied (19), das einen elektronischen Schalter (18) steuert,

— ein mit dem Flüssigkeitsrohr verbundenes vom elektronischen Schalter entsprechend den zwei Zuständen des Komperators gesteuertes Zuführventil (14) und

— einen Vorratsbehälter 17) für die Zusätze, aus welchem über das Zuführventil die Zusätze an die Flüssigkeit abgegeben werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rückstellanschluß (33) des Digitalzählers (32) und Ausgang des Komperators ein vorzugsweise einstellbares Zeitverzögerungsglied (37) eingeschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rückstellanschluß (33) des Digitalzählers (32) und Verzögerungsglied (3(5) ein Inverter (34) geschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das das Zuführventil (14) steuernde Zeitglied (19) dieses jeweils für eine fest vorgegebene Zeit öffnet und jeweils durch einen Ausgan.gsimpuls des Komperators freigegeben wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied eine der Arbeitsweisen des Zeitgliedes entsprechende Verzögerung aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmagnet auf einen Schaft zusammen mit einem durch die Flüssigkeiten getriebenen Propeller angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmagnet auf dem Schaft außerhalb der Flüssigkeil vorgesehen ist.