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Vorliegende Erfindung betrifft eine beliebig regelbare Dosiervor-
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richtung für eine unbegrenzte Anzahl von Flüssigkeiten. Die erlaubt
beliebige Einstellungen der proportionalen Verhältnisse einfach durch Einspeisen
der proportionalen Anteile der Flüssigkeiten, die dosiert werdeii sollen, und gestattet
die Dosierung einer beliebigen Anzahl von Flüssigkeiten durch Verbindung eines Ein-Weg-Hahns
mit einem Flüssigkeitsbehälter. Sie kann aufgrund der ganz geringen linzalll von
Teilen, die einer Abnutzung unterliegen, als pflegefrei bezeichnet werden.
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Im einzelnen handelt es sich um eine verbesserte Dosiervorrichtung
fär Flüssigkeiten, die einen Vier-Wege-Hahn besitzt, der wahlweise 1) an eine Mehrzahl
von Flüssigkeitszuführungen, zwischen denen und ihm Ein-Weg-Hähne angeordnet sind,
2) an eine Pumpe und 3) an beide Enden eines Zylinders mit zweiseitig wirkendem
beweglichen Kolben angeschlossen ist. Bei der Vorrichtung sind Mittel vorgesehen,
deren Aufgabe es ist, die jeweilige Stellung des Kolbens im Zylinder festzustellen
uiid diese Information an eine Regelvorrichtung zu leiten, welche die Ein-Weg- Hähne
und den Vier-Wege-Hahn steuert. Die Bewegung des Kolbens wird durch den Saug- und
den Druckilub der Pumpe bewirkt.
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In tler einschlägigen technik ist kein Gerät hekannt, das in derselben
Iveise arbeitet, wie , ie regelbare FliissiMkeits-Dosiervorrichtung nach der Erfindung,
oder das dieselben Ergebnisse erzielen lässt.
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Im USA-Patent 3 038 449 von Murphy u.and. ist ein hydraulisches Regelsystem
für Flüssigkeiten offenbart, das einen Rückfluss hat, um den Zufluss der Flüssigkeit
zu einem in einer Kammer befindlichen Kolben zu regeln. Bei dem Regelsystem nach
Murphy sind auch Mittel vorhanden, deren Aufgabe es ist, die jeweilige Stellung'
des Kolbens zu ermitteln. Diese Information wird von einer Regelvorrichtung dazu
benutzt, um auf Ein-Weg-Hähne ("Ein-Aus"-Hähne) einzuwirken, die ihrerseits unter
Druck stehende Flüssigkeitszuführungen beeinflussen. Bei Murphy wird jedoch
Die
Bewegung des Kolbens nicht durch eine Saug- oder Druckwirkung der Pumpe bewirkt;
vor allem ist der Murphy-Apparat nicht fiir die Dosierung verschiedener Flüssigkeiten
in verschiedenen proportiona len Verhältnissen geeignet, wie der Gegenstand der
vorliegenden Lrfindung.
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Las USA-Patent 3 813 990 von Coppola u.and. offenbart ein hydraulisches
Betätigungssystem für die Flüssigkeitsdosierung, das hydraulische Stellmittel und
ein hydraulisch betätigtes Ausstossorgan (Kolben) hat, dazu eine Anzahl von Servoventilen
mit der Aufgabe, Flüssiglteit zu den Stellgliedern zu fördern, um das bewegliche
Ausstossorgan in Stellung zu bringen, weiterhin Riickflussmittel, um unabhängige
Servoventil-Kanäle für jedes dieser Ventile in Abhängigkeit von der Stellung des
ausstossorgans zu schaffen, und Mittel zur Überwachung der Servoventile für den
Fall einer Fehlfunktion dieser Ventile Die patentschriften von Murphy und Coppola
beschrieben Dosiervorrichtungen, welcIIe die Bet.iti,.ung von Ventilen oder Hähnen
unter Benutzung von Rückflussorganen regeln, welche die Stellung eines Noll)ens
in einer Kammer durch Fiihler ermitteln. Keine von beiden bewirkt die Bewegung eines
Kolbens dadurch, dass eine Pumpe Flüssigkeit in einen Zylinder drückt oder aus ihm
herauszieht; keine von beiden veranlasst den Kolben, Flüssigkeit aus einem der Enden
eines Zylinders in kontinuierlicher Weise herauszudrücken. Vor allem aber wird eine
proportionsgerechte Mischung werschiedener Flüssigkeiten durch keinen der Apparate
erreicht, Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine beliebig regelhare Dosiervorrichtung
für Flüssigkeiten zu schaffen, die eine unbegrenzte Anzahl verschiedener Flüssigkeiten
in beliebigen, einstellbaren Mischungsverhältnissen und Mengen kontinuierlich dosiert.
Diese Anlage müsste auch nur wenig Aufwand zu ihrer Unterhaltung und Pflege erfordern.
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Diese Aufgabe wurde durch eine regelbare Dosiervorrichtung gelöst,
die folgende Bestandteile besitzt: a) Line Pumpe, b) einen geschlossenen Zylinder,
der einen zwischen seinen beiden Enden beiderseits frei beweglichen Kolben hat,
c)
eine Mehrzahl getrennter Flüssigkeitszuführungen, von denen jede einen Ein-Weg-Hahn
hat, d) einen Vier-Wege-Hahn, der mit der Pumpe, beiden Enden des Zylinders und
jeden Einlaufhahn verbunden ist, so dass die Pumpe in Abhängigkeit von der Stellung
des Vier-Wege-Hahns -uf jedes der beiden Zylinderenden eine Druck- oder Saugwirkung
ausüben kann, wodurch Flüssigkeiten bei Öffnung der Hähne in den Zylinder dosiert
eingesaugt und bei zweckentsprechend geänderter Hahnstellung aus dem Zylinder in
gewähnschter Zusammensetzung und Menge herausgedrückt werden können, e) ein Organ
zur ständigen Überwachung der Stellung des Kolbens im Zylinder, z.ß. einen Ortungsfühler,
der mit einem ltegelorgan verbunden ist, das die Stellung der Hähne entsprechend
der Stellung des Kolbens im Zylinder steuert.
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Die Zeichnungen stellen Ausführungsformen der Erfindung dar.
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Figur 1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Bestandteile
er Erfindung.
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Figur 2 ist eine schematische Darstellung, die den Flüssigkeitsfluss
zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn eine erste Flüssigkeit in das eine Ende des Zylinders
eingesaugt und der Rest des früheren Flüssigkeitsgemisches aus dem anderen Ende
des Zylinders herausgedrückt wird.
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Figur 3 zeigt ein Schema, das dem der Figur 2 ähnlich ist, das jedoch
zeigt, wie eine zweite Flüssigkeit in das eine Ende des Zylinders eingesaugt wird.
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Figur 4 ist eine schematische Darstellung ähnlich der Figur 3, die
jedoch zeigt,dass noch eine dritte Flüssigkeit in das eine Ende des Zylinders eingesaugt
wird.
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In der Folge werden ale bevorzugten Ausfiihrungsformen der Erfindung
im einzelnen beschrieben.
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In Figur 1 sind die verschiedenen Bestandteile der Dosiervorrichtung
nach der Erfindung gezeigt. Eine Mehrzahl von Flüssigkeitszuführungen ist mit 10A,
10B, 10C, 10D usw. bezeichnet Jede Flüssigkeitszuführung hat einen separaten Ein-Weg-Hahn
(Einlaufhahn) 11A, 11b, 11C, 11D usw. in Abhängigkeit von der Zahl der Flüssigkeitszuführungen.
Jeder dieser Hähne ist mit einer Leitung 12 verbunden, die zu einem Vier-Wege-Hahn
13 führt. Die Flüssigkeit wird aus ihrer Zuführung durch die Leitung 12 je nach
der Stellung des Vier-Wege-Hahns 13 zur Leitung 14 oder zur Leitung 15 geführt.
Die Leitung 14 flihrt zu einem Ende des Zylinders 16, während die Leitung 15 mit
dem anderen Ende dieses Zylinders verbunden ist. er Zylinder enthält einen frei
beweglichen, doppelt-wirkenden Kolben 17, der sich zwischen den beiden Enden des
Zylinders vor- und rückwärts bewegt. Mit dem Vier-Wege-Hahn 13 ist auch eine Leitung
18 verbunden, die ZU einer Ausstosspumpe 19 führt. Pumpe 19 ist mit einem Auslass
U verbunden. Die Flüssigkeit kann zu der Pumpe und dem Auslass entweder von dem
einen Ende des Zylinders durch die Leitungen 14 und 18 oder aus dem anderen Ende
des Zylinders durch die Leitungen 15 und 18 gefiihrt werden. Die ausstosspumpe wirlit
entweder durcii die Leitungen 14 und l8 oder durch die Leitungen 15 und 18 und erzeugt
im Zylinder einen Sog, der dazu dient, den Kolben im Zylinder zu bewegen. Ein Urtungsdetektor
oder -fähler 21 iur den Kolben ist am Zylinder 16 befestigt, um die Stellung des
Kolbens zu jeden Zeitpunkt seiner Bewegung im Zylinder festzustellen. Dieser Fühler
ist seinerseits mit einem Regelorgan 22 verbunden, das die Ein-Weg-Hähne und den
Vier-Weg-Hahn entsprechend der Stellung des Kolbens betätigt0 Dieses Regelorgan
kann so programmiert sein, dass es in der Lage ist, die Flüssigkeiten in jedem Mischungsverhältnis
und in jeder Menge zu dosieren.
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Die Dosiervorrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Anfangs
ist der Vier-Wege-Nahn 18 vom vergangenen Zyklus her in tier Stellung, in der cli.e
Leitung 14 mit der Leitung 18 verbunden ist, durch die der Kolben 37 in das eine
Ende des Zylinders 16 geführt und sie Flüssigkeit aus diesem Ende herausgezogen
wurde (Figur 1). In diesem Stadium sind alle Einlaufventile geschlossen. Die Pumpe
19 übt durch die Leitungen 14 und 18 eine Saugwirkung auf das eine Ende des Zylinders
aus. Der Vier-Wege-Nahn 13 wird dann so geschlatet, dass die Leitung 12 mit der
Leitung 14 und ciie Lu itung 18 mit der Leitung 15 verbunden wird (Figur 2), wodurch
die Pumpe auf das andere Ende des Zylinders einen Sog ausübt und eine ne Bewegung
des Kolbens von dem. einen Ende des Zylinders nach dem anderen veranlasst. Zu demselben
Zeitpunkt wird der Einlauf-Ein-Weg-Hahn für die gewünschte Flüssigkeit geöffnet.
in Fil:ur 2 ist beispielsweise der Ein-Weg-Hahn11A für die Flüssigkeitszuführung
10 A geöffnet. Der sich bewegende Kolben 17 zieht die Flüssigkeit A durch die Leitungen
12 und 14 zu dem einen Ende des Zylinders.
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Der Kolben bewegt sich über eine vorausbestimmte Strecke (entsprechend
dem Anteil der Flüssigkeit A in der Mischung), dann schaltet das Regelorgan den
Hahn 11A ab und öffnet gleichzeitig den Han 11B für die nächste Flüssigkeit. Im
Beispiel der Figur 2 hat der Kolben 50% seiner Gesamtstrecke im Zylinder durchmessen;
dies bedeutet, dass die Mischung 50% der Flüssigkeit A enthalten würde, wenn der
Kolben die ganze Distanz durchmessen hat. Durch den offenen Hahn 11B wird Flüssigkeit
13 in den Zylinder gesaugt, km die Flüssigkeit A zu ergänzen (Figur 3). Wenn der
Kolben die vorbestimmte Strecke durchmessen hat, schaltet das Regelorgan den Hahn
11B ab und öffnet gleichzeitig den Hahn 11C für die nächste Flüssigkeit.
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Im Beispiel durchmisst der Kolben dann 70 % der Gesamtstrecke im Zylinder.
Zu dieser!1 Zeitpunkt würde der Raum im einen Ende des Zylinders 50% der Flüssigkeit
A und 20% der Flüssigkeit B enthalten In derselben Weise wird die Flüssigkeit C
dosiert(Fig.4).
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Dies wird fortgesetzt, his der Kolben seine ganze Distanz durchmessen
hat und alle Flüssigkeiten in den vorgesehenen Proporti onen in den Zylinder eingeführt
sind Das Kontroi lorgan schaltet dann den Vier-Wege-Hahn um und der Arbeitsgang
wird dadurch beendet, dass der Kolben sich in umgekehrter Richtung, wie vorher beschrieben,
bewegt.
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Das Regelorgan kann so programmiert sein, dass bei jedem Kolbenhub
eine beliebige Anzahl von Flüssigkeiten in den Zylinder eingeführt wird, wodurch
eine Mischung mit beliebigen Fliissigkeitsanteilen hergestellt werden kann Dadurc1i
dass man jeweils ein/Ein-Weg-Hahn mehr in den Einlauf zum Vier-Wege-Hahn einschaltext,
kann eine beliebige Anzahl von Flüssigkeiten miteinander gemischt werden (In Figur
1 ist im Einlaufteil schematisch angedeutet, dass eine beliebige Anzahl zusätzlicher
Flüssigkeitszufj;hrungen und Einlaufhähne vorgesehen werden kann) Wie oben beschrieben
und in den Figuren dargestellt ist, ist die Pumpe 19 in der Leitung 18 angeordnet,
so dass sie Flüssigkeit in den Auslauf 20 pumpt. In diesem Falle erzcugt sie in
den Leitungen einen Sog, durch den der Kolben 17 gezogen wird0 Es ist jedoch auch
möglich, die Pumpe vor dem Zylinder in der Leitung 12 anzuordnen und im Leitungssystem
einen Druck zu erzeugen, der den Kolben 17 in Bewegung setzen würde. Verbindet man
dann die Leitung 12 mit der Leitung 14, so würde der Kolben von dem einen Ende des
Zylinders nach dem anderen Ende zu gedriickt werden, während bei einer Verbindung
der Leitung 12 zu der Leitung 15 der Kolben vom anderen Ende des Zylinders zum ersten
Ende geschoben würde Die Flüssigkeiten würden sich auch in diesem Falle wie oben
beschrieben bewegen Die Vorteile der Dosiervorrichtung nach der Erfindung gegenüber
den bekannten bestehen vor allem darin, dass sie es gestattet, Mischungen beliebiger
Proportionen durch einfaches Zuführen der prozentualen Anteile der zu mischenden
Flüssigkeiten
Herzustellen und eine beliebige Anzahl von Flüssigkeiten
durch Zusatz von Einlaufhähnen (Ein-Weg-Hähnen) und Flüssigkeitsbehältern zu dosieren.
Ein weiterer Vorteil ist das Fehlen abnutzbarer Teile, das sie pflegeleicht und
wenig reparaturanfällig macht.
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Der Fachmass wird ohne weiteres erkennen, dass viele Varianten der
Beschriebenen Ausführungsform der Erfindung hergestellt werden können, ohne von
ihrem Gedanken abzuweichen und ihren Schutzbereich zu verlassen.
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L e e r s e i t e