DE2720334C2 - Dosiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Einspeisen von flüssigem Dosiergut in einen Haupt- h^r> strom eines zu behandelnden flüssigen Mediums mit einer das Medium führenden Hauptleitung mit einem von dem durchströmenden Medium angetriebenen ersten Motor, der eine Dosierpumpe antreibt, die einstellbar proportional zu der die Hauptleitung pro Zeiteinheit durchströmenden Menge des Mediums das Dosiergut dem Hauptstrom zumisdit

Eine solche Dosiereinrichtung eignet sich sowohl für Haushaitungen als auch für den kommunalen und industriellen Bereich. Als Anwendung ist insbesondere an die Wasserenthärtung gedacht wobei also eine Phosphatlösung Brauchwasser zugesetzt wird Bei diesen und anderen AnwendungsfäJlen muß dafür gesorgt werden, daß die Dosiereinrichtung unabhängig von Durchflußschwankungen des flüssigen Mediums das flüssige Dosiergut stets in demselben Mengenverhältnis dem flüssigen Hauptstrom zumischt

Eine Dosiereinrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen beschreibt die DE-AS 17 67 659. Dort ist in die Hauptleitung ein Durchflußmesser eingesetzt der aus einem drehbar gelagerten Flügelrad besteht Dies dreht sich abhängig von der in der Hauptleitung durchströmenden Menge an flüssigem Medium. Bei dieser Drehbewegung gibt der Durchflußmesser in Abhängigkeit von der Durchflußmenge elektrische Signale an ein Schaltgerät ab, das diese Signale in elektrische Impulse umwandelt die an eine Magnetpumpe geliefert werden. Jeder elektrische Impuls entspricht dabei einer vorgegebenen Menge an flüssigem Dosiergut welches über die Magnetpumpe in den Durchflußmesser gefördert und dort mit dem Hauptstrom gemischt wird.

Zum einen ist es an dieser vorbekannten Dosiereinrichtung nachteilig, daß nur in sehr groben Schritten das Mengenverhältnis zwischen flüssigem Medium und flüssigem Dosiergut geändert werden kann. Dies liegt daran, daß eine Änderung dieses Mengenverhältnisses nur über eine Änderung der erzeugten Impulse erfolgen kann, d. h. durch eine Halbierung oder Verdoppelung dieser Impulse. Noch stärker fällt ins Gewicht, daß die vorbeschriebene Dosiereinrichtung insbesondere bei geringen Durchsätzen des Hauptstromes ungenau arbeitet. Bei diesen Betriebsbedingungen besteht nämlich die Gefahr, daß ein ins Gewicht fallender Leckstrom zwischen den Flügeln des Flügelrades hindurchitrömt, ohne das Flügelrad zu drehen, welches durch den Generator für die Erzeugung der Impulse belastet ist. Es werden dann keine oder zuwenig Impulse pro Zeiteinheit abgegeben, woraus die erwähnten Ungenauigkeiten resultieren. Auch in einem mittleren Durchflußmengenbereich zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorbeschriebenen Dosiereinrichtung immer noch Schwankungen an der effektiven Phosphatkonzentration um ±10%.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiereinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich durch eine hohe Konstanz des beigegebenen flüssigen Dosiergutes über einen großen Meßbereic.i (Volumen pro Zeiteinheit) auszeichnet. Außerdem soll das Dosierverhältnis stufenlos fein einstellbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motor eine der Druckerhöhung dienende Pumpe antreibt, die mit einem sie durchströmenden flüssigen Medium einerseits eine einstellbare Drossel und andererseits einen dazu parallelen zweiten Motor beschickt, der seinerseits die Dosierpumpe antreibt.

Durch die Maßnahmen wird sowohl dem zweiten Motor wie auch der dazu parallel geschalteten Drossel ein flüssiges Medium mit ausreichend hohem Druck

zugeführt so daß auch bei geringen Durchflußgeschwindigkeiten in der Hauptleitung in der Ausgangsleitung der der Druckerhöhung dienenden Pumpe stes ein ausreichender Druck herrscht Die Leistung des zweiten Motors wird nunmehr durch eine entsprechende Einstellung der Drossel eingestellt Damit ergibt sich eine entsprechend fein regulierbare Einstellung der Dosierpumpe und damit verbunden eine Feinregulierung des dem Hauptstrom zugemischten flüssigen Dosiergutes. Bei geschlossener Drossel läuft der zweite Motor bis auf den Schlupf bzw. Leckanteil mit dem ersten Motor synchron, was einer Maximaldosierung entspricht Bei voll geöffneter Drossel ist die Dosiermenge NuIL Dazwischen lassen sich alle gewünschten Werte stufenlos einstellen. Die einstellbare Drossel π wirkt also als Regler.

Die Unteransprüche kennzeichnen bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung. Durch die Maßnahmen von Patentanspruch 2 wird erreicht, daß der Ablaufwiderstand durch die D-ossel erhöht wird, wodurch ein Mindestdruckgefälle für den zweiten Motor sichergestellt wird. Diese Maßnahmen sind also besonders wichtig für eine konstante Dosierung bei geringen Durchsätzen.

Die Pumpe kann ihr Medium aus einer getrennten :ί Leitung erhalten, wobei dann die Ausgangsleitung der Drossel in einem Kreislauf mit dieser Zuleitung für die Pumpe verbunden ist Bevorzugt wird es aber, wenn die Pumpe ihr Medium über eine Zweigleitung von der Hauptleitung erhält weil sich dann der erwähnte Kreislauf erübrigt Das die Pumpe betreibende flüssige Medium kann dann am Ausgang des zweiten Motors und der einstellbaren Drossel wieder in die Hauptleitung zurückgeführt werden, so daß dort keine Flüssigkeitsverluste entstehen.

Sofern, wie es bevorzugt wird, die Abgabemengen sowohl des zweiten Motors wie auch der einstellbaren Drossel über das federbelastete Rückschlagventil in einen Stutzen einmünden, mit dem auch die Abgabeleitung der Dosierpumpe verbunden ist so erfolgt in diesem Stutzen bereits eine Vormischung des flüssigen Dosiergutes mit dem zu behandelnden flüssigen Medium. Der Innenraum dieses Stutzens wirkt also als Vormischkammer. Die Vormischung gelangt von dort direkt in die Hauptleitung und wird dort mit dem v> Hauptstrom des zu behandelnden flüssigen Mediums vermischt Die Einströmrichtung aus der Vormischkammer in die Hauptleitung sollte in etwa senkrecht zur Strömungsrichtung in der Hauptleitung verlaufen, um dort eine sofortige und sehr gute Durchmischung zu erhalten. Hierzu trägt bei, daß das Vorgemisch eine relativ große Strömungsgeschwindigkeit hat, bewirkt durch den Zustrom an den Abgabeseiten des zweiten Motors und der einstellbaren Drossel, und zwar unterstützt durch den Druckanstieg, bewirkt durch die ■>> druckerhöhende Pumpe.

Eine konstruktive Ausführungsform der neuartigen Dosiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet daß der erste und der zweite Motor, die Pumpe und die Dosierpumpe in einem einzigen Gehäuse angeordnet wi sind, wobei der erste Motor und die Pumpe bzw. der zweite Motor und die Dosierpumpe jeweils übereinander angeordnet und durch jeweils eine starre Welle miteinander gekoppelt sind. Dadurch wird eine sehr kompakte Bauform erreicht b ϊ

Bevorzugt wird es außerdem, wenn der erste und der zweite Motor als innenverzahnte Flüssigkeitsmotoren und die Pumpe als innenverzahnte Flüssigkeitspumpe

jo

i5

•40 ausgebildet sind. Derartige Bauarten von Motoren bzw. Pumpen sind an sich bekannt Sie zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer bei geringen Herstellungskosten und guter Dosierbarkeit aus.

Fernerhin wird es bevorzugt, wenn die Dosierpumpe als ventillose Trommelpumpe ausgebildet ist, deren Rotor direkt im Fördermedium rotiert Eine solche ventillose Trommelpumpe ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 27 13 009.2 des Anmelders.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt

Fig. 1 — ein Schaltschema mit den wichtigsten Bauelementen der neuartigen Dosiereinrichtung zur Erläuterung ihres Arbeitsprinzips;

F i g. 2 — eine konstruktive Ausführungsform dieser Dosiereineinrichtung in einem Mittel-Längsschnitt;

F i g. 3 — die Dosiereinrichtung nach F i g. 2 in einer Ansicht von links;

Fig.4 — einen Schnitt längs der Linie C-D von Fig. 2;

F i g. 5 — einen Schnitt längs der Linie /-/von F i g. 2;

F i g. 6 — einen Schnitt längs der Linie E-F von Fig. 2;

F i g. 7 — einen Schnitt längs der Linie G-H von Fig. 2.

Zunächst sei die grundsätzliche Arbeitsweise der neuartiger. Dosiereinrichtung anhand der F i g. 1 beschrieben. In einer Hauptleitung 1, die in Pfeilrichtung 2 beispielsweise von Brauchwasser durchströmt wird, sitzt ein erster Motor 3. Dies ist ein innenverzahnter Flüssigkeitsmotor, der gleichzeitig als Meßwerk dient Einzelheiten werden weiter unten anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert

In Strömungsrichtung vor dem ersten Motor 3 ist eine Zweigleitung 4 vorgesehen, die zur Eingangsseite einer Pumpe 5 führt Dies ist eine innenverzahnte Flüssigkeitspumpe, die einen regelbaren Nebenstrom für einen zweiten Motor 6 erzeugt. Der erste Motor 3 und die Pumpe 5 sind durch eine starre Welle 7 drehfest miteinander verbunden. Eine Leitung 8 verbindet die Ausgangsseite der Pumpe 5 mit der Eingangsseite des zweiten Motors 6. Von der Leitung 8 geht eine Zweigleitung 9 ab, die zu einer einstellbaren Drossel 10 (Regler) geführt wird.

Über eine starre Welle 11 treibt der zweite Motor 6 eine Dosierpumpe 12 an. Die Eingangsseite der Dosierpumpe ist über eine Zuleitung 13 mit einem Behälter 14 für ein flüssiges Dosiergut verbunden. Beim Ausführungsbeispiel der Wasserenthärtung ist dies ein? Phosphatlösung.

Die Ausgangsseite der Dosierpumpe 12 mündet über eine Leitung 15 in eine Vormischkammer 16 (vgl. auch F i g. 2). Die Ausgangsseite der Drossel 10 ist über eine Leitung 17 ebenfalls mit der Vormischkammer 16 verbunden, und zwar über ein federbelastetes Rückschlagventil 18, welches am Eingang der Vormischkammer 16 angeordnet ist Der Ausgang des zweiten Motors 6 ist über eine weitere Leitung 19 mit der Leitung 17 verbunden, wobei die Einmündung der Leitung 19 in die Leitung 17 in Strömungsrichtung vor dem Ventil 18 liegt. Die Strömungsrichtungen in den Leitungen sind durch kleine Pfeile dargestellt.

Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Dosiereinrichtung ist wie folgt Das die Hauptleitung in Pfeilrichtung 2 durchströmende flüssige Medium treibt den ersten Motor 3 an, der seinerseits die Pumpe 5 antreibt und einen dem Hauptstromverhällnis konstan-

ten Nebenstrom erzeugt. Die Pumpe 5 wird vor,) flüssigen Medium aus der Hauptleitung 1 gespeist und erhöht deren Druck in den Leitungen 8, 9 beträchtlich. Die parallelgeschalteten Bauelemente, nämlich zweiter Motor 6 und Regler 10, werden mit diesem Druck beaufschlagt. Je nach der Einstellung des Reglers 10 durchströmt ein mehr oder weniger großer Nebenstrom den zweiten Motor 6, der dementsprechend proportional die Dosierpumpe 12 antreibt. Die Dosierpumpe 12 fördert somit das Dosiergut aus dem Behälter 14 im jeweils eingestellten Proportionalverhältnis zur Vormischkammer 16, wo bereits eine Vormischung mit dem flüssigen Medium erfolgt, welches über das Ventil 18 und die Leitungen 17 und 19 in diese Vormischkammer eindringt Von dort wird der quer zum Hauptstrom verlaufende Nebenstrom in den Hauptstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit eingeleitet.

Das Rückschlagventil mit Druckfeder erhöht den Ablaufwiderstand und sichert das Mindestdruckgefälle für den zweiten Motor 6. Das Drehzahlverhältnis zwischen diesem zweiten Motor und dem Meßwerk wird somit durch den Stromregler 10 eingestellt und konstant gehalten. Das Druckniveau des Nebenstroms ist höher als das des Hauptstroms. Bei geschlossenem Stromregler läuft der zweite Motor bis auf den Schlupf bzw. Leckanteil mit dem Meßwerk synchron, was der Maximaidosierung entspricht Bei voll geöffnetem Stromregler und gut abgestimmter Druckfeder 20 ist die Dosiermenge Null. Der zweite Motor 6 treibt eine Dreizylinder-Trommeldosierpumpe an, die von ihrer Geometrie her pulsationsfrei fördert

Im folgenden soll der konstruktive Aufbau der neuartigen Dosiereinrichtung anhand der Fig. 2—7 näher erläutert werden. In diesen Figuren bezeichnen dieselben Bezugsziffern dieselben Bauelemente wie in F i g. 1. Insbesondere aus F i g. 2 wird ersichtlich, daß alle bisher beschriebenen Bauelemente in einem einzigen Gehäuse 21 untergebracht sind. Insbesondere Fig.4 läßt den Aufbau des ersten Motors 3 als innenverzahnten Flüssigkeitsmotor erkennen. F i g. 5 zeigt den Aufbau der Pumpe 5 als innenverzahnte Flüssigkeitspumpe sowie den Aufbau des zweiten Motors 6 als innenverzahnten Flüssigkeitsmotor. Solche Motoren bzw. Pumpen sind dem Fachmann geläufig.

Die einstellbare Drossel 10 ist beim gezeichneten Ausführungsbeispiel als ein konisch sich verjüngender Stift 22 ausgebildet, der über eine Handhabe 23 mehr oder weniger tief in den Strömungsquerschnitt der Leitung 8 oder 9 eingeschraubt werden kann.

Die Dosierpumpe i2 ist in der DE-OS 27 13 009 des Anmelders in Einzelheiten beschrieben. Die wesentlichen Bauelemente einer solchen Dosierpumpe bestehen aus in axialer Richtung der Welle 11 hin und her beweglichen Kolben 24 (vgl. insbesondere F i g. 2,6 und 7), die über eine sinusförmige Führungsbahn 25 geführt werden. Hierzu sind die unteren Enden der Kolbenstangen 26 dieser Kolben als Reiter ausgebildet, die jeweils eine Kugel 27 frei drehbar lagern. Diese Kugeln — beim Ausführungsbeispiel sind es drei Kugeln — laufen in der erwähnten Wellenbahn 25. Vom Führungsring 28 werden die Kugeln in die Wellenbahn geführt Die Kolben laufen in Zylindern. Bei ihrer durch die Drehung der Welle 11 bedingten Drehung, verbunden mit der über die Führungsbahn 25 aufgezwungenen Hubbewegung, wird die Pumpenwirkung pulsationsfrei erzeugt. Zur Erzielung dieser Pumpenwirkung stehen die Zylinderinnenräume über jeweils einen vorbestimmten Winkel durch Schlitze 29 (vgl. F i g. 7) mit der Leitung 15 in Verbindung. Beim Abwärtshub der Kolben ist dagegen die Verbindung zur Zuleitung 13 geöffnet

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Dosiereinrichtung zum Einspeisen von flüssigem Dosiergut in einem Hauptstrom eines zu behandelnden flüssigen Mediums mit einer das Medium führenden Hauptleitung mit einem von dem durchströmenden Medium angetriebenen ersten Motor, der eine Dosierpumpe antreibt, die einstellbar proportional zu der die Hauptleitung pro Zeiteinheit durchströmenden Menge des Mediums ι ο das Dosiergut dem Hauptstrom zumischt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motor (3) eine der Druckerhöhung dienende Pumpe (S) antreibt, die mit einem sie durchströmenden flüssigen Medium einerseits eine einstellbare Drossei (10) und andererseits einen dazu parallelen zweiten Motor (6) beschickt, der seinerseits die Dosierpumpe (12) antreibt

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der einstellbaren Drossel (10) ein federbelastetes Rückschlagventil (18,20) angeordnet ist

3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (5) ihr Medium über eine Zweigleitung (4) von der Hauptleitung (1) erhält

4. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgang der einstellbaren Drossel (10) mit der Hauptleitung (1) verbunden ist. Jü

5. Dosiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (19) des zweiten Motors (6) in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil (18, 20) in die Rückströmleitung (17) zwischen Drossel (10) und Rückschlagventil einmündet.

6. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeleitung (15) der Dosierpumpe (!2) in eine Mischkammer (16) einmündet, die in Strömungsrichtung nach dem Rückschlagventil (18, 20) angeordnet ist und deren Ausgang in die Hauptleitung (1) mündet.

7. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der «weite Motor (3, 6) die Pumpe (5) und die Dosierpumpe (12) in einem Gehäuse (21) angeordnet lind, wobei der erste Motor und die Pumpe bzw. der zweite Motor und die Dosierpumpe jeweils übereinander angeordnet und durch jeweils eine starre Welle (7,11) miteinander gekoppelt sind. ^r>o

8. Dosiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Motor (3, 6) als innenverzahnte Flüssigkeitsmotoren und die Pumpe (5) als innenverzahnte Flüssigkeitspumpe ausgebildet sind.

9. Dosiereinrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (12) als ventillose Trommelpumpe ausgebildet ist, deren Rotor direkt im Fördermedium rotiert.

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