DE2931496C2 - Mechanisch-hydraulische Dosiervorrichtung - Google Patents

Description

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, mit einer bei im Vorratsbehälter vorhandenen oder eintretender.! Chemikalienmangel selbsttätigen Schaltvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betrieb der Einrichtung.

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. 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. 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. Aus US-PS 36 08 869 ist es prinzipiell bekannt, bei Dosierpumpen auf Kreislauf-Forderung zu schalten, wenn kein Nutz-Flüssigkeitsstrom gebraucht wird.

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 Frischflüssigkeit, insbesondere mit dem Frischwasser, des Flüssigkeitssystems in Verbindung kommen. Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine bei im Vorratsbehälter vorhandenem oder eintreten-

dem Chemikalienmangel selbsttätig geöffnete Kurzschlußleitung zwischen einer von der Dosierpumpe zur Impfstelle führenden Dosierleitung einerseits und einer Verbindungsleitung zwischen der Dosierpunpe und dem Vorratsbehälter andererseits.

Durch die Erfindung ist eine Dosiervorrichtung 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 Vorratsbehälter 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 jnd Vorratsbehälter eingeschalteten Rücklaufleitung kurzzuschließen ist, da dann die Restchemikalienmenge im Vorratsbehälter Bestandteil des Kurzschlußkreislaufs ist.

Die zugrunde liegende Aufgabe wird auch 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 durch eine Kurzschlußleitung über die Dosierpumpe und den Vorratsbehälter gepumpt wird. Diese Umsteuerung wird durch ein bei Chemikalienmangel selbsttätig geöffnetes Ventil bewirkt.

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. 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 Rücklrufleitung ebenso wie die in umgekehrter Richtung vom Dosierchemikal zu durchfließende Saugleitung immer unterhalb des minimalen Chemikalienniveaus im Vorratsbehälter enden.

Anhand eines in der einzigen Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es handelt sich dabei um eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung mit Trokkenlaufschutz einer mechanisch-hydraulisch angetriebenen Dosierpumpe. Erfindungsgemäß ist die Dosierpumpe ohne elektrische Fremdenergie gegen ein Trokkenlaufen und die damit verbundene Zerstörung geschützt. Die beschriebene Dosiervorrichtung betrifft ein Fall des Eindosierens eines Chemikals in eine Wasserleitung.
In der Dosiervorrichtung treibt das durch die Leitung

I 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 einer« Dosierkolben 8 bewegt.

ίο 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

I1 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.

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 Rücklaufleitung 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.

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 Auslösehebel 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 Federvorspannung. Bei diesen Bedingungen und bei eventuell zusätzlicher Übersetzung durch den Auslösehebel 25 kann mit Hilfe eines relativ kleinen Schwimmers 23 eine ausreichende Energie zum Öffnen eines Ventils gegen den Dosierdruck aufgebracht werden.

Bei dem letztgenannten Ventil handelt es sich um das erfindungsgemäß einen Kurzschluß zwischen Dosierleitung 18 und einer Verbindungsleitung 9 oder 17, vorzugsweise der Rücklaufleitung 17, zwischen Dosierpumpe 11 und Vorratsbehälter 20 normalerweise verhinderndes Sperrventil 28. Erfindungsgemäße Bestandteile der gezeichneten 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.

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 diese m 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.

Ist nun das Sperrventil 28, zum Beispiel auf vorgenannte Weise, geöffnet, so kann der Chemikalienspiegel nicht mehr unter das Niveau 22 des Vorratsbehiäiters 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 Rückiaufleitung 17 nach dem 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.

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. 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.

Vorzugsweise wird das Absinken des Chemikalienspiegeis 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 Vorratsbehiilters 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. 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.

Die Größe des Kraftvektors zum Auslösen der Feder 26 kann im bezeichneten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Justierschraube 34 vorangestellt 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.

Das ganze System der erfindungsgemäßen mechanisch-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 und unabhängig 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. 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, mit einer bei im Vorratsbehälter vorhandenen oder eintretenden Chemikalienmangel selbsttätigen Schaltvorrichtung, gekennzeichnet durch eine durch die Schaltvorrichtung zu öffnende Kurzschlußleitung zwischen einer von der Dosierpumpe (11) zui Impfstelle (19) führenden Dosierleitung (18) einerseits und einer Verbindungsleitung (9,17} zwischen Dosierpumpe (11) und Vorratsbehälter (20) andererseits.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer zwischen Dosierpumpe (II) und Vorratsbehälter (20) eingeschalteten Rücklaufleitung (17) der Pumpe (11) als Verbindungsleitung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein bei Absinken des Vorratsbehälterniveaus (21, 22) mit Hilfe eines auf dieses gesetzten Schwimmers (23) zu öffnendes Sperrventil (28) in der Kurzschlußleitung (30).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zum öffnen des Sperrventils (28) vorgespannte Feder (26), deren Arretierung (27) durch den Schwimmer (23), insbesondere über einen Hebelmechanismus, zu lösen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen durch den Schwimmer (23) zwecks Auslösung der Federarretierung (27) anzustoßenden und durch die zu entspannende Feder (26) bis zum öffnen des Sperrventils (28) der Kurzschlußleitung (30) weiterzuschwenkenaen Hebel (25).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine durch den zwecks Sperrventilöffnung auszuschwenkenden Hebel (25) auszulösende Leeranzeige.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen anzuhebenden Knopf (33) als Leeranzeige.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Knopf (33) gleichzeitig einen Startknopf zum Inbetriebsetzen des Systems, zum Vorspannen der Feder (26) und zum Schließen des Sperrventils (28) bildet.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Justierschraube (34) zum Voreinstellen des minimalen Niveaus (22) des Vorratsbehälters (20).

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein zwischen die Hebelausgangsstellung und die Schwenkstellung beim Hebelanschlag an einen zum Betätigen des Sperrventils (28) vorgesehenen Stößel (32) befindliches Spiel, bei dessen Durchfahren der Hebel (25) auf seiner Schwenkbewegung eine zum öffnen des Sperrventils (28) ausreichende kinetische Energie erhält.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine

Membran (31) zum Abdichten des Stößels (32) des Sperrventils (28) gegen dessen Ventilinnenraum.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Riicklaufleitung (17) und die Saugleitung (9) unter dem minimalen Niveau (22) des Vorratsbehälter* (20) endet.

13. Verfahren zum Betrieb der mechanisch-hydraulischen Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Chemikalienmangel in dem Vorratsbehälter (20) das Eindosieren des zu versorgenden Flüssigkeitssystems (1,3) unterbrochen und Dosierchemikal im Kreislauf durch eine Kurzschlußleitung über die Dosierpumpe (11) und den Vorratsbehälter (20) gepumpt wird.