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Mechanisch-hydraulische Dosiervorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine mechanisch-hydraulische Dosiervorrichtung
mit einer zum Eindosieren eines Chemikals aus einem Vorratsbehälter in eine Impfstelle
eines Flüssigkeitssystems, insbesondere einer Wasserleitung, in ein Leitungssystem
eingeschalteten sowie vorzugsweise über einen in dem Flüssigkeitssystem befindlichen
Wassermotor angetriebenen Dosierpumpe. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein
Verfahren zum Betrieb der Einrichtung.
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Da Dosierpumpen, insbesondere, wenn sie mit auskristallisierenden
Chemikalien betrieben werden, beim Trockenlaufen, als bei Chemikalienmangel, zerstört
werden, sind bereits verschiedene Trockenlaufsicherungen gegen ein Festfressen vorgeschlagen
worden. Bei einer solchen Einrichtung sind die Trockenlaufsicherung und der Chemikalienbehälter
fest mit dem übrigen Gerät, also insbesondere der Pumpe, verbunden, das heißt, ein
Auswechseln des Gebindes durch ein solches anderer Größe ist nicht möglich.
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Das Gebinde kann auch von der Anlage her nicht beliebig groß gewählt
werden, da es von der zugehörigen Vorrichtung zu tragen ist. - Bei einer weiteren
Trockenlaufsicherung ist eine Schwimmerkammer vorgesehen, mit Hilfe derer bei Chemikalienmangel
Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus dem zu versorgenden Flüssigkeitssystem nachzuspeisen
ist.
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Speziell im Falle von nachgefülltem Wasser hat das den Nachteil, daß
das Mischen bestimmter Chemikalien mit Wasser zu Ausfällungen führt, zum Beispiel
gilt das für meist bei der Wasseraufbereitung verwendete silikathaltige Produkte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Dosierpumpe der
mechanisch-hydraulischen Dosiervorrichtung eingangs genannter Art einen Trockenlaufschutz
zu schaffen, bei dem elektrische Fremdenergie nicht benötigt wird, Chemikaliengebinde
bzw. -Vorratsbehälter beliebiger Größe zu verwenden und an beliebiger Stelle auch
in der Nähe der Dosierpumpe anzubringen sind und bei dem weder die Chemikalien noch
die Dosierpumpe - außer an der Impfstelle - mit der h.lschflüssigkeit, insbesondere
mit dem Frischwasser, des Flüssigkeitssystems in Verbindung kommen. Die erfindungsgemäße
Lösung ist gekennzeichnet durch eine bei im Vorratsbehälter vorhandenem oder eintredendem
Chemikalienmangel selbsttätig geöffnete Kurzschlußleitung zwischen einer von der
Dosierpumpe zur Impfstelle führenden Dosierleitung einerseits und einer Verbindungsleitung
zwischen der Dosierpumpe und dem Vorratsbehälter andererseits.
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Durch die Erfindung ist sinngemäß eine Dosierkombination geschaffen
worden, mit der es möglich ist, bei eintretendem Chemikalienmangel rechtzeitig die
Dosierleitung so mit einer Verbindungsleitung Pumpe/Vorratsbehälter, zum Beispiel
mit Hilfe einer schwimmerbetätigten mechanischen Steuerung, kurzzuschließen, daß
das Chemikal nicht mehr in das Flüssigkeitssystem sondern nur noch im Kreislauf
durch die Pumpe und gegebenenfalls den Vorratsbe-
hälter gepumpt
wird. Dies hat den Vorteil, daß die Dosierpumpe nicht trockenlaufen kann, da immer
eine bestimmte Restchemikalienmenge in dem Kreislauf verbleibt. Ein besonders guter
Schutz gegen ein Trockenlaufen ist dann gegeben, wenn die Dosierleitung mit der
zwischen Dosierpumpe und VorratsLehälter eingeschalteten Rücklaufleitung kurzzuschließen
ist, da dann die Restchemikalienmenge im Vorratsbehälter Bestandteil des Kurzschlußkreislaufs
ist.
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Gemäß weiterer Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß bei im Vorratsbehälter auftretendem Chemikalienmangel
das Eindosieren des zu versorgenden Flüssigkeitssystems unterbrochen und Dosierchemikal
im Kreislauf über die Dosierpumpe und den Vorratsbehälter gepumpt wird. Vorzugsweise
wird diese Umsteuerung durch ein bei Chemikalienmangel selbsttätig geöffnetes Ventil
bewirkt.
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Bei Absinken des Niveaus im Vorratsbehälter unter einer vorgegebenen
Marke kann gemäß noch weiterer Erfindung eine Federkraft über einen Hebelmechanismus
ausgelöst und der Hebel weitergeschwenkt werden, so daß ein das Umsteuern bzw. Kurzschließen
bewirkendes Sperrventil geöffnet wird.
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Vorteilhaft soll dabei der durch die Federkraft auszuschwenkende Hebel
über ein etwa in Schwenkrichtung verlaufendes Langloch mit einem sogenannten das
Ventil über einen Stößel betätigenden Ventilsteuerhebel gekuppelt sein, dadurch
wird erreicht, daß der durch die Federkraft angestoßene Hebel eine gewisse kinetische
Energie erhält, bevor er gegen den Ventilsteuerhebel stößt. Es hat sich ferner als
günstig erwiesen, wenn der das Ventil unmittelbar betätigende Ventilstößel nicht
wie üblich durch
einen O-Ring oder eine Manschette sondern mit Hilfe
einer Membran gegen die Atmosphäre abgedichtet ist. Durch die Membran wird nämlich
erreicht, daß auch im Bereich des Stößels selbst Chemikalienmengen nicht austreten
und damit auch nicht kristallisieren können. Zu demselben Zweck ist es günstig,
wenn die von der Dosierpumpe zum Vorratsbehälter führende Rücklaufleitung ebenso
wie die in umgekehrter Richtung vom Dosierchemikal zu durchfließende Saugleitung
immer unterhalb des minimalen Chemikalienniveaus im Vorratsbehälter enden.
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Anhand eines in der einzigen beiliegenden Figur schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es handelt
sich dabei um eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung mit Trockenlaufschutz einer
mechanisch-hydraulisch angetriebenen Dosierpumpe. Erfindungsgemäß ist die Dosierpumpe
ohne elektrische Fremdenergie gegen ein Trockenlauten und die damit verbundene Zerstörung
geschützt. Die beschriebene Dosiervorrichtung betrifft den Fall des Eindosierens
eines Chemikals in eine Wasserleitung.
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In der Dosiervorrichtung treibt das durch die Leitung 1 eintretende
Frischwasser der mit Chemikalien zu versehenden Wasserleitung einen volumetrischen
Wassermotor 2 an und fließt dann durch die Leitung 3 wieder ab. Der Wassermotor
2 betätigt über ein zwischengeschaltetes Getriebe 4 einen Exzenter 5, welcher wiederum
über eine Kolbenstange 6 eine Membran 7 und einen Dosierkolben 8 bewegt.
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Beim Rückhub der Kolbenstange 6 (in der Zeichnung: Bewegung
nach
links) wird in Folge der Volumenvergrößerung im Vorförderraum 10 über eine Saugleitung
9 Chemikal in den Vorförderraum 10 der allgemein mit 11 bezeichneten Dosierpumpe
gefördert. Bei dem Saughub ist das Saugventil 12 geöffnet, während sich das Druckventil
13 und das Dosierventil 14 der Pumpe schließen. Unabhängig von der Größe der mit
Hilfe einer Verstellschraube 15 eingestellten Dosiermenge taucht der Dosierkolben
8 beim Rückhub stets vollkommen aus dem Dosierraum 16 aus und ermöglicht somit das
Befüllen des letzteren mit Chemikal.
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Beim Vorhub der Kolbenstange 6 (in der Zeichnung: Bewegung nach rechts)
wird das Chemikal wegen der Volumenverkleinerung des Vorförderraums 10 über eine
Rücklaufleitung 17 in den Chemikalienvorratsbehälter 20 zurückgefördert. Hierbei
wird das Saugventil 12 geschlossen, während sich das der RUe!laufleitung 17 vorgeschaltete
Druckventil 13 öffnet. Bei dem Verdrängungsvorgang dichtet ein O-Ring 37 des Dosierkolbens
8 den Dosierraum 16 gegen den Vorförderraum 10 ab, so daß der Dosierkolben 8 das
im Dosierraum 16 befindliche Chemikal über das Dosierventil 14 in die diesem nachgeschaltete
Dosierleitung 18 verdrängen kann. Das Dosierventil 14 öffnet dabei erst, wenn der
Dosierraum 16 gegenüber dem Vorförderraum 10 abgedichtet ist. Die dosierte Chemikalienmenge
fließt über eine Dosierleitung 18 zur Impfstelle 19 und wird dort in dem Wasserlauf
eingebracht. Insoweit handelt es sich um eine übliche Einrichtung.
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Sinkt der Chemikalienspiegel im Vorratsbehälter 20 von dem Niveau
21 auf das Niveau 22 ab, so wird durch das Gewicht des Schwimmers 23 über eine Schwimmerstange
24 ein Aus-
lösehebel 25 betätigt und damit eine vorgespannte Feder
26 so über den toten Punkt bewegt, daß diese sich frei entspannen kann. Zweckmäßig
soll die Federarretierung 27 so gestaltet sein, daß der Kraftvektor für das Auslösen
der Arretierung um ein vielfaches kleiner ist als der Kraftvektor in Richtung der
Ferdervorspannung. Bei diesen Bedingungen und bei eventuell zusätzlicher Übersetzung
durch den Auslösehebel 25 kann mit Hilfe eines relativ kleinen Schwimmers 23 eine
ausreichende Energie zum Uffnen eines Ventils gegen den Dosierdruck aufgebracht
werden.
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Bei dem letztgenannten Ventil handelt es sich um das erfindungsgemäß
einen Kurzschluß zwischen Dosierleitung 18 und einer Verbindungsleitung 9 oder 17,
vorzugsweise der RUcklaufleitung 17, zwischen Dosierpumpe 11 und Vorratsbehälter
20 normalerweise verhinderndes Sperrventil 28.
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Erfindungsgemäße Bestandteile der gezeichreten Dosiervorrichtung sind
daher die Teile der Kurzschlußleitung zwischen Dosierausgang der Pumpe 11 bzw. Dosierleitung
18 einerseits und Sperrventil 28 andererseits, das Sperrventil selbst zusammen mit
dessen Betätigungsmittel und die Leitung zwischen Sperrventil und Rücklaufleitung
17, an deren Stelle grundsätzlich auch die Saugleitung 9 treten kann.
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Aus der gezeichneten Darstellung ergibt sich, daß der Ventilkegel
des Sperrventils 28 gegen den Dosierdruck mit Hilfe eines Stößels 32 zu betätigen
ist. Es ist also wichtig, die vom Schwimmer 23 aufgebrachte relativ geringe Energie
so zu verstärken, daß ein einwandfreies Schalten des Ventils 28 sichergestellt ist.
In diesem Sinne ist günstig, wenn
der Auslösehebel 25 mit Schwung
gegen den Ventilstößel 32 schlagen kann. Das wird beispielsweise erreicht, wenn
der Auslösehebel 25 über ein Langloch mit einem Ventilsteuerhebel 29 gekuppelt ist,
welches so angeordnet ist, daß der Auslösehebel 25 erst kurz vor Ende seines Schwenkweges
an das Langlochende anstößt und damit das Sperrventil 28 über den Stößel 32 betätigt.
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Ist nun das Sperrventil 28, zum Beispiel auf vorgenannte Weise, geöffnet,
so kann der Chemikalienspiegel nicht mehr unter das Niveau 22 des Vorratsbehälters
20 sinken, da dosiertes Chemikal über die am Sperrventil 28 geöffnete Kurzschlußleitung
30 unmittelbar von der Dosierleitung 18 zur Rücklaufleitung 17 und damit im Kreislauf
gefördert wird. Diese Umsteuerung des Dosierstroms stellt sich wegen des größeren
Druckes an der zweckmäßig durch ein Rückschlagventil gesicherten Impfstelle 19 gegenüber
beispielsweise der Rücklaufleitung 17 nach dein öffnen des Sperrventils 28 von selbst
ein, so daß das daraufhin einsetzende Kreislauffördern des Chemikals eine durch
Trockenlaufen begründete Zerstörung der Pumpe 11 unmöglich macht.
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Ein Auskristallisieren des Chemikals im Sperrventil 28 erfolgt nicht,
wenn das Ventil über den Stößel 32 betätigt und mit einer Membran 31 gegen die Außenluft
abgedeckt ist.
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Auch am Austritt des Chemikals aus der Rücklaufleitung 17 findet ein
Auskristallisieren des Chemikals nicht statt, wenn das freie Ende der Rücklaufleitung
17 unter dem Niveau 22 des Vorratsbehälters 20 liegt.
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Vorzugsweise wird das Absinken des Chemikalienspiegel im
Vorratsbehälter
20 unter das Niveau 22 durch eine Leeranzeige signalisiert. Als solche kann ein
Startknopf 33 dienen, der beim Ausschwenken des Auslösehebels 25 sichtbar nach oben
aus dem zugehörigen Gehäuse austreten kann. Mit Hilfe dieses Startknopfes 33 können
nach dem Auffüllen des Vorratsbehälters 20 der Auslösehebel 25 und die Feder 26
wieder in den Betriebszustand gebracht werden, wobei sich dann das Sperrventil 28
schließt und der Dosierstrom seinen Weg über die Dosierleitung 18 zur Impfstelle
19 nimmt.
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Wird der Startknopf 33 jedoch betätigt, das heißt im Ausführungsbeispiel
wieder eingedrückt, bevor der Chemikalienvorratsbehälter 22 gefüllt ist, so löst
der Schwimmer 23 beim Loslassen des Startknopfes sofort wieder den vorher beschriebenen
Vorgang aus.
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Die Größe des Kraftvektors zum Auslösen der Feder 26 kann im bezeichneten
Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer JusteF schraube 34 voreingestellt werden. Eine
solche Einstellung hat unmittelbaren Einfluß auf die Stellung des minimalen Niveaus
22 im Vorratsbehälter 20, da bei Veränderung des Kraftvektors mehr oder weniger
Schwimmergewicht zum Auslösen der jeweiligen Federarretierung erforderlich ist.
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Das ganze System der erfindungsgemäßen machanisch-hydraulischen Dosiervorrichtung
arbeitet ohne jegliche Fremdenenergie und ist deshalb mit dem Einbau in ein Wassernetz
sofort betriebsbereit. Das System ist außerdem unabhängig von der Größe des Vorratsbehälters
20, da ein zu verschiebender Verschluß 35 an der gezeichneten Sauglanze 36 in jedem
Falle ein Verschließen des Vorratsbehälters 20 möglich macht. Wegen der separaten
Ausführung von Dosierpumpe 11 und Vorratsbehälter 20 können die Einzelteile der
Einrichtung
in beliebiger Weise undunabhängig voneinander angeordnet werden. Schließlich besteht
ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung darin, daß Frischwasser
und Chemikal - bis zu der Reinigung an der Impfstelle 19 - in der gesamten Anlage
strikt getrennt sind.
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Liste der Bezugszeichen 1 = Leitung 28 = Sperrventil 2 = Wassermotor
29 = Ventilsteuerhebel 3 = Leitung 30 = Kurzschlußleitung 4 = Getriebe 31 = Membran
5 = Exzenter 32 = Stößel 6 = Kolbenstange 33 = Startknopf 7 = Membran 34 = Justierschraube
8 = Dosierkolben 35 = Verschluß 9 = Saugleitung 36 = Sauglanze 10 = Vorförderraum
37 = O-Ring 11 = Dosierpumpe 12 = Saugventil 13 = Druckventil 14 = Dosierventil
15 = Verstellschraube 16 = Dosierraum 17 = Rücklaufleitung-18 = Dosierleitung 19
= Impfstelle 20 = Vorratsbehälter 21 = oberes Niveau 22 = unteres Niveau 23 = Schwimmer
24 = Schwimmerstange 25 = Hebel 26 = Feder 27 = Arretierung
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