DE3129365A1

DE3129365A1 - Statisches dosiergeraet, insbesondere dosier- oder zuteilpumpe

Info

Publication number: DE3129365A1
Application number: DE19813129365
Authority: DE
Inventors: Vladimir 07624 Closter N.J. Horak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE3129365C2

Description

Statisches Dosiergerät, insbesondere Dosier- oder Zuteilpumpe
Die Erfindung betrifft ganz allgemein Pumpgeräte, insbesondere statische Dosiergeräte bzw. -pumpen zur Abgabe bzw. Forderung dosierter, zugeteilter oder abgemessener Fluidmengen.
Herkömmliche Einrichtungen zur Abgabe dosierter Fluidmengen umfasen zahlreiche Beispiele, die nach Art von Verdrängerpumpen arbeiten, bei denen die Verdrängung der Pumpe bekannt ist und zum Dosieren der geförderten Fluidmenge verwendet wird. Diese Verdrängerpumpen sind mit mehreren, ihnen innewohnenden Problernen behaftet, wie durch Verschleiß von Baukomponenten bedingten Ungenauigkeiten oder Fehlern, Ungenauigkeiten, die infolge von durch Schwankungen der Eingangs leistung verursachten Schwankungen in der Betriebsgeschwindigkeit bedingt sind, und solchen Ungenauigkeiten, die durch Fluidleckage im Bereich der Pumpendichtungen entstehen. Zusätzlich zu Undichtigkeitsproblesen, die Dosierungenauigkeiten verursachen, kann die Leckage von Fluid oder von Gasen bzw. Dämpfen bei Anwendungen, die das Dosieren von explosionsgefährdeten Fluiden betreffen,zu bedeutsamen Sicherheiteproblemen führen, die den wirtschaftlichen Betrieb des betroffenen Systems beinträchtigen können. Dichtungen und Verschlüsse herkömmlicher Hochgeschwindigkeit-Dosierpumpen unterliegen einer Vielzahl von Betriebsstörungen, die ein Abschalten der Pumpe verursachen können. Bei kritischen Einsatzen, bei denen eine Unterbrechung des Dosierungsablaufs zu einer kostenaufwendigen Abschaltung des Pumpenbetriebs führen kann, ist es für den Fall des Versagens einer Pumpe in der Regel notwendig, eine Ersatzpumpe vorrätig zu halten.
Die Verdrängung einer herkömmlichen, nach dem VerdrSngungsprinzip arbeitenden Dosierpumpe ist üblicherweise im Vergleich zu dem herkömmlich in einer einzigen Dosis zugeteilten Fluidvolumen relativ klein. Daraus ergibt sich die Forderung nach einer relativ großen Zahl vor Zyklen (Arbeitshüben) oder Drehbewegungen der Pumpe, um das Dosierungsvolumen zu erzielen. Die in einem einzigen Zyklus einer herkömmlichen Pumpe vorhandene Ungenauigkeit kumuliert während des Dosiervorganges. Selbst wenn die bei einem einzigen Zyklus gegebene Ungenauigkeit einer solchen Pumpe klein ist, resultiert die Verwendung einer solchen Pumpe bei einer großen Zahl von Zyklen in einem neenenswerten, in dem geförderten Fluidvolumen auftretenden Gesamtfehler. Eine weitere Problemquelle bei der Verwendung herkömmlicher Pumpen liegt darin, daß sich d Gonauigkeit solcher Pumpen bei Gebrauch bzw. infolge ihres Botriebes verschlechtert. Diese Pumpen müssen regelmäßig nachgeeicht werden.
Herkömmliche Dosierpumpen verursachen außerdem in dem abgegebenen Fluidstrom Schwingungen oder ein Pulsieren, was sich in bestimmten Anwendungsfällen nachteilig auswirkt.
Weiterhin sind herkömmliche Dosierpumpen für den Betrieb mit Fluiden konzipiert, deren Viskosität in engen Grenzen liegt.
Z.B. kann die-selbe Pumpe nicht zum Dosieren von Glyzerinalkohol und Äthylalkohol verwendet werden.
Nach alledem besteht die Aufgabe zur Erfindung darin, unter Beseitigung der Nachteile der bekannten Geräte eine mit hoher Präzision und hohem Wirkungsgrad arbeitende statische Dosierpumpe zum Dosieren, Zu- oder Austeilen von Fluid- oder Flüssigkeitsdosen zu schaffen, wobei diese Pumpe eine relativ kleine Zahl einfacher und wirtschaftlich herstellbarer Bauelemente ohne bewegliche Bauteile unfaßt und das während eines einzigen Betriebszyklus geförderte Volumen im Vergleich zu dem gesamten Dosier- oder Zuteilvolumen relativ groß ist.
Diese Aufgabe wird mit der statiscen Dosier- oder Zuteilpumpe nach dem Hauptanspruch gelöst.
Ein solches Dosiergerät umfaßt ein Paar Behälter, die durch eine mit oberen Abschnitten der Behälter in Verbindung stehende Rohrleitung verbunden sind. Jeder Behälter weist ein elektrisch betriebenes Einlaßventil und elektrisch betriebenes Auslaßventil auf. Die beiden Auslaßventile stehen mit einem elektrisch betriebenen Dreiwegeventil, das zu einer Abgabe-Rohrleitung führt, in Verbindung. An die beiden Einlaßventile führt eine Zulaufrohrleitung. Es ist ein elektrisch betriebenes Flüssigkeitsatand-Steuersystem vorgesehen, das an jedem Behälter FlUssigkeitsstand-Sensoren, eine Schalttafel bzw. ein Steuerpult und elektrische Verbindungen zwischen Schalttafel, Einlaßventilen, Auslaßventilen, Dreiwegeventil und Flüssigkeitsstand-Sensoren umfaßt.
Bei Betrieb der statischen Dosierpumpe füllt Flüssigkeit abwechselnd einen ersten der beiden Behälter, während Flüssigkeit aus den zweiten Behälter abgegeben wird. Wenn die Flüssigkeit darauf unter einen vorgewählten Pegelstand in dem ersten Behalter fällt, werden die Einlaßventile, die Auslaßventile und das Dreiwegeventil automatisch zurückgestellt, um Flüssigkeit aus dem ersten Behälter abzugeben, während der zweite Behälter gefüllt wird. Dieser Falls und Entleerungszyklus der Behälter läuft automatisch ab, bis eine vorgewählte Zyklenzahl abgeschlossen ist. Zu dieser Zeit ist ein vorgewähltes FlUsssgkeitsvolumen dosiert oder zugeteilt, und die Dosierpumpe wird abgeschaltet. Falls das abzußebende Volumen einen Bruchteil des vollen Behälterinhalts bildet oder einschließt, ist ein Teil-Senior vorgesehen, um einen der beiden Behälter auf einen Teilwert zu füllen und den Dosierungsbetrieb mit diesem BehAlter zu beginnen.
In Ausbildung der Erfindung kann der Flüssigkeitsstrom aus der Dosierpumpe allein durch Schwerkraft bewirkt werden. Andererseits kann Luft oder Gas über dem Flüssigkeitsspiegel in den Behältern unter Druck gesetzt sein, wobei eine äußere Druckquelle verwendet werden kann. Die Flüssigkeit selbst kann unter Verwendung einer äußeren Druckquelle wie Druckpumpe oder Druckflasche unter Druck gesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Dosierpumpe unter hohem Druck stehende Flüssigkeit abgeben.
Dabei ist die Auslaßrohrleitung mit einem dritten Behälter verbunden, der ein Paar einstellbar angeordneter, elektrisch betriebener Flüssigkeitsstand-Sensoren umfaßt. Der Auslaß des dritten Behälters ist mit einer Hochdruckpumpe verbunden. Die Hochdruckpumpe und die Flüssigkeitsstand-Sensoren sind über elektrische Verbindungen mit einer elektrisch betriebenen Pumpen- oder Fördergeschwindigkeitsregelung- oder Steuerung verbunden. Wenn beim Betrieb der Dosierpumpe nach diesem Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitsspiegel in dem dritten Behälter über den als Hoch- oder Höchststandpegel-Sensor bezeichneten Flüssigkeitsstand-Sensor ansteigt, so vergrößert die Fördergeschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit der Hochdruckpumpe.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel unter den als Niedrigstand-Sensor bezeichneten Flüssigkeitsstand-Sensor fällt, verkleinert die Fördergeschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit der Hochdruckpumpe. Auf diese Weise kann die Fördergeschewindigkeitsregelung Änderungen in der Pumpengeschwindigkeit ausgleichen, die durch Änderungen in der für den Betrieb der Hochdruckpumpe vorgesehenen Eingangsleistung verursacht sind. Aufgrund der Erzeugung hoher Drücke durch die Druckpumpe besteht ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform darin, daß ein unter hohem Druck stehender, dosierter Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, obwohl die Behälter der statischen Dosierpumpe ausgelegt sind, um relativ geringen Drücken zu widerstehen.
Wesentliche, mit der 1?rfindung erzielbare Vorteile bestehen darin, daß die erfindungsgemäße statische Dosierpumpe nicht mit den Problemen behaftet ist, die in der Regel durch die in den konventionellen Dosierpumpen vorhandenen Rotationsdichtungen oder -Verschldsse sowie durch die dort vorgesehenen Kolben oder Drehkolben hervorgerufen werden. So benötigt die erfindungsgemäße Dosierpumpe nur eine verhältnismäßig geringe Zahl relativ einfacher Bauteile, die wirtschaftlich herstellbar sind, und vor allem keine beweglichen Teile oder Förderelemente, wodurch wiederum in besonderem Maße Leckagen oder Undichtigkeiten im Hinblick auf Flüssigkeit, Fluid und/oder Gese sowie Dämpfe vermieden werden. Weiterhin ist erreicht, daß die Austrittsströmung im Gegensatz zu dem durch herkömmliche Dosierpumpen geförderten, pulsierenden Fluß frei von Schwingungen bleibt.
Die Dosierpumpe nach der Erfindung läßt sich besonders leicht ftir den Einsatz von Flüa.igkeiten unterschiedlicher Viskosität einrichten bzw. daran anpassen. Außerdem kann die Dosierpumpe nach der Erfindung Erwarmungen bzw. Erhitzungen zum Zwecke des Sterilisierens und Säubern ausgesetzt werden, ohne daß dadurch Beschädigungen eintreten.
Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutern. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der statischen Dosierpumpe nach der Erfindung mit einem Paar verbundener Behälter, mit zugeordneten Ventilen und Sensoren sowie mit einem Steuerpult, Fig. 2 ein Funktionsdiagramm (Schaltbild) der statischen Pumpe der Fig. 1 mit einer Übersicht über den Fluß elektrischer Signale zwischen den verschiedenen Komponenten bzw. Bausteinen, Fig. 3 eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels der statischen Pumpe der Fig. 1 mit einer eine Schwerkraftzuführung verwendenden statischen Pumpe, Fig. 4 eine Ansicht eines anderen Anwendungsbeispiels der statischen Pumpe der Fig. 1 mit Speisung der statischen Pumpe aus einem druckbeaufschlagten Lager-oder Sammelbehälter, Fig. 5 eine Ansicht eines weiteren Anwendungsbeispiels der statischen Pumpe der Fig. 1 mit zusätzlicher Druck pumpe, Fig. 6 eine Seitenansicht eines abgewandelten Aus£dhrungsbeispiels der statischen Pumpe der Fig. 1 unter Verwendung eines zusätzlichen Behälters und einer Hochdruckpumpe zur Abgabe von unter extrem hohem Druck stehenden Fluiden und Fig. 7 ein Funktionsdiagramm (Schaltbild) des Ausführungsbeispiels der in dg. @ gezeigte statischen Pumpe.
In Fig. 1 ist ein statisches Dosier- oder Zuteilgerät 10, im folgenden als Dosierpumpe 10 beschrieben, nach der Erfindung dargestellt. Die statische Dosierpumpe 10 umfaßt ein Paar Behälter 12, 14, die durch eine Rohrleitung 16 verbunden sind, so daß Luft oder irgendein anderes Gas von einem Behälter zum anderen fließen kann. weiterhin umfaßt die statische Dosierpumpe 10 ein Paar elektrisch betriebener Ansaug- oder Einlaßventile 18, 20, die über eine Ansaug- oder Einlaß-Rohrleitung 22 gespeist werden. Die Einlaßventile 1, 20 sind mit Rohrleitungen 24, 26 verbundene die jeweils in den unteren Abschnitten oder Teilen der Behälter 12, 14 enden, wodurch eine Ausbildung von Turbulenzen während der Füllung der Behälter 12, 14 so gering wie möglich gehalten wird.
Die Behälter 12, 14 umfassen je ein auswechselbares Mündungselement oder Mundstück 28, 30, die durch Paare anderer, ähnlich aufgebauter Mündungselemente mit Öffnungen verschiedener Größe ersetzt werden können, wodurch die statische Dosierpumpe 10 Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität dosieren oder abmessen kann.
Die Mündungselemente 28, 30 führen über Rohrleitungen 36, 38 zu einem Paar elektrisch betriebener Auslaß- oder Auslaufventile 32, 34. Die Auslaßventile 32, 34 sind über Rohrleitungen 42, 44 mit einem elektrisch betriebenen Dreiwegeventil 40 verbunden.
Dieses gibt die dosierte oder abgemessene Flüssigkeit über eine Rohrleitung 46 ab.
Jeder Behälter 12, 14 umfaßt eine elektrisch betriebene Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtung bekannter Bauart. Eine geeignete Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtung 48 ist in der US-PS 3 703 246 "Liquid Level Control" beschrieben und im folgenden in dem für das Verständnis des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels erforderlichen Umfang erläutert. Für jeden Behälter 12, 14 vorgesehene Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtungen 48 sind identisch und umfassen jeweils ein Magnet-Schwimmerelement 50, 52, das aus einem nicht gezeigten Scheibenmagneten (Magnetscheibe) oder sonstiges Magnetkdrper besteht, der in eine (auf) schwimmende Kunststoff- oder Plastikkapsel eingeformt ist. Jedes Magnet-Schwimmerelement 50, 52 ruht auf der FlAssigkeitsoberfläche in jeweiligen Vertikalröhren 54, 56, die mit dem Kopfteil und Boden der Behälter 12, 14 verbunden sind. Außerhalb jeder Vertikalröhre 54, 56 sind jeweils Paare von Reed-Schaltern (Rohrkontakten oder -schaltern) 58, 60 bzw. 62, 64 angeordnet, die auf nicht gezeigten Gleitstücken oder Schiebern gehalten sein können, um eine Positionseinstellung der Reed-Schalter 58, 60, 62, 64 in senkrechter Richtung zu gewährleisten. Wenn ein von den Schwimmerelementen 50, 52 gehaltener Magnet an einem Reed-Schalter 58, 60,. 62, 64 vorbeiläuft, betätigt der Magnet den Reed-Schalter, wodurch ein elektrischer Schaltkreis geschlossen wird. Die Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtung 48 ist über elektrische Verbindungen mit den Ansaugventilen 18, 20 und den Auslaßventilen 32, 34 zum Zwecke der Betätigung dieser Ventile verbunden, um gewünschte der Fltssigkeitspegel in den Behältern in der nachstehend beschriebenen Weise zu erhalten.
Die Reed-Schalter 58, 60, 62, 64 sind neben Skalen 66, 68 angeordnet, die in Volumen- oder Mengeneinheiten geeicht sind. Jede Skala 66, 68 kann eine Mehrzahl von auf ihr markierten Satzen von Skalenteilen aufweisen, damit eine Anpassung an Flassigkei ten unterschiedlicher Dichte oder an infolge von Betriebstemperatur-Änderungen auftretende Dichte-Änderungen eines einzelnen Fluids gewährleistet ist.
Die US-PS 3 703 246 liefert lediglich ein Beispiel für eine Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtung 48. Mit der statischen Dosierpumpe 10 kann aber jede beliebige Flüssigkeitsspiegel-Steuereinrichtung verbunden sein, dis infolge einer Änderung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter ein elektrisches Signal liefert, sendet oder umwandelt.
Jeder Behälter 12, 14 umfaßt weiterhin jeweils einen Notausschalter oder Sensor 70, 72, die oberhalb der höchsten Position der Reed-Schalter 58, 62 angeordnet sind, um im Falle des Versagens oder einer Funktionsstörung der Reed-Schalter 58, 62 ein Notlagen- oder Hilfssignal abzugeben, so daß eine unbeabsichtigte Überfüllung der Behlter ia, 1g vermieden wird.
Die statische Dosierpumpe 10 umfaßt ein Steuerpult bzw. eine Steuer (Schalt) tafel 74 mit Schaltern und Steuerungen, die eine Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76, einen Ein-/Ausschalter 78, einen Eratfüllung-Schalter 80, einen Start- oder Anlaßschalter 82 und einen ersten Notausschalter 84 sowie einen zweiten Notausschalter 86 aufweisen. Das Steuerpult 74 und die verschiedenen Bauelemente der statischen Doerpumpe 10 sind über eine Mehrzahl elektrischer Leitungen 88 verbunden, die im einzelnen anhand des nachstehenden Betriebsablaufs beschrieben werden.
Der Dosier- oder Abmeßbetrieb vollzieht sich durch abwechselnde und aufeinanderfolgende Leerung der Behälter 12, 14, wobei ein Behälter gefüllt wird, während dr andere geleert wird. Aufgrund der voreingestellten Positionen dor oberen Reed-Schalter 58, 62 und der unteren Reed-Schalter 60, 64 kann jeder Behälter ein genau bemessenes Fluidvolumen von z.B 10 Gallonen (ca. 37,85 1) abgeben. Ebenso gut kann aber au6h jede andere Menge in irgendeiner anderen, jeweils gewünschten Maßeinheit bestimmt werden, z.B. 40 1 im metrischen Maßsystem; die Maßeinheiten richten sich ganz nach den Erfordernissen z.B. des betreffenden Landes, der Einsatzstätte oder des Einsatzzwecks. Die oberen Reed-Schalter 58, 62 dienen als Sensoren, d0f. Meßfühler und Meßwertgeber für den Höchststandpegel eines r s in dem jeweiligen Behälter 12, 14, während die unteren Reed-Schalter 60, 64 als Sensoren, d.h. Meßfühler und Meßwertgeber für den Leer- oder AuslaLstand-Pegel eines Fluids in den Behältern, d.h. den Pegel am Ende der Behälterentleerung, dienen. Zwischen den H8chststandpegel-Sensoren 58, 62 und den Niedrigstandpegel-Sensoren 60, 64, die - wie beschrieben - als Schutzrohrschalter ausgeführt sein kdnnen,.befindet sich das bestimmte, auszuteilende oder abzugebende Fluidvolumen, nämlich im Beispielsfall 10 Gallonen. Auf diese Weise wird mit jedem Abgabezyklus jedes Behälters 12 und 14 ein genaues Volumen von 10 Gallonen abgegeben.
Das abzugebende Gesait-Fluidvolumen wird durch eine Bedienungsperson an der Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76 auf dem Steuerpult 74 eingestellt. Z.B. kann ein Gesamtvolumen von 60 Gallonen (ca. 227,1 1) vorgegeben werden. Die statische Dosierpumpe 10 arbeitet dann automatisch, indem sie die Behälter 12, 14 abwechselnd sechsmal leert, so daß genau 60 Gallonen Fldssigkeit abgemessen werden.
Um ein Gesamt-Fluidvolumen zu dosieren, das nicht ein genaues (ganzes) Vielfaches des voreingestellten, durch die Behälter 12, 14 abgegebenen Volumens ist, sondern z.B. 64 Gallonen (ca.
242,24 1) beträgt, ist die statische Pumpe 10 mit einem in Fig. 2 gezeigten Bruchteil-Sensor (Teilflüssigkeit-Pegel-Sensor) 85 ausgestattet, und zwar in Form eines Magnet-Reed-Schalters 87, der dem Behälter 14 zugeordnet ist. Der Reed-Schalter 87 ist gleitend neben einer Skala 89 angeordnet, die in Bruchteilen des Abgabevolumens des Behälters 14 geeicht ist. Der Bruchteil-Sensor 85 kann von Hand für ein gewünschtes Teilvolumen eingestellt sein. Wenn das Dosiersystem in Betrieb genommen wird, wird der Behälter 14 bis zu dem Pegel des Bruchteil-Sensors 85 teilgefüllt und gibt zunächst seinen Teilinhalt ab. Danach geben die Behälter 12, 14 abwechselnd ihr Voll- oder Höchststandvolumen ab, bis die gewünschte Gesamt-Flüssigkeitsmenge dosiert oder abgemessen ist.
Der Betrieb der statischen Dosierpumpe 10 wird im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben. Vor Beginn des Dosierungsbetriebs stellt eine Bedienungsperson das gewünschte Gesamtvolumen an der Zähler-Voreinstellung und Steuerug- 76 auf dem Steuerpult 74 ein.
Dieses Gesamtvolumen kann ein geradzanliges Vielfaches der z.B.
10 Gallonen-Füllung jedes Behälters 12 und 14 sein, z.B. 60 Gallonen. Wenn das gewünschte Gesa@tvolumen jedoch kein solches ganzzahliges Vielfaches, sondern z.B. 64 Gallonen beträgt, stellt die Bedienungsperson auf der Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76 ebenfalls den Teilbetrag ein, @ämlich vier Gallonen. Außerdem stellt die Bedienungsperson den Gleit-Reed-Schalter 87 des Teil-Sensors 85 auf den Punkt der geeichten Skala 89 ein, der zwei Fünftel des Volumens des Behälters 2ß, nämlich 4 Gallonen anzeigt.
Die Bedienungsperson betätigt dann den Ein-/Ausschalter 78, um das System zu erregen, und drückt darauf auf dem Steuerpult 74 den Erstfüllung-Schalter 80, der einen von zwei möglichen Ftllsorgängen einleitet. Wenn auf der Zähler-Voreinstellung 76 und auf dem Teil-Sensor 85 kein Teilbetrag eingestellt ist, gibt der Erstfüllung-Schalter 80 ein elektrisches Signal über die Leitung 90 ab, das die Einlaßventile 18 und 20 dffnet, und außerdem sendet er ein elektrisches Signal über die Leitung 92, das das Dreiwegeventil 40 einstellt, um den fluidstrom aus dem Behalter 12 zu ermöglichen und den Fluß aus den Behälter 14 zu verhindern.
Von einer (nicht gezeigten) Quelle fließt Flüssigkeit durch die Rohrleitung 22 in Richtung des Pfeils 94 in Fig. 2 und füllt die Behälter 12 und 14. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in den BehAltern 12 und 14 den Pegel der Reed-Schalter 58, 62 erreicht, werden über Leitungen 96, 98 Signale ausgesendet, die die Einlaßventile 18, 20 schließen. Die Dosierpumpe 10 ist dann für einen Dosierbetrieb bereit, der mit der Leerung des Behälters 12 beginnt und mit abwechselnder Leerung der Behälter 12 und 14 weiterläuft, bis das gewünschte Gestvolumen erreicht ist. Wenn ein Gesamtvolumen von 60 Gallonen gefordert ist, werden also 6 Entladungen der beiden Behälter ausgeführt.
Falls andererseits das gesamte, anszuteilande Flüssigkeitsvolumen einen Teil des Inhalts der Behäter umfaßt und dieser Teilbetrag auf der Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76 eingestellt wird, so werden, wenn die Bedienungsperson den Erstfüllung-Schalter 80 betätigt, die Einlaßventile 18 und 20 aber die Leitungen 90 geöffnet, und Uber die Leitung 92 wird ein elektrisches Signal abgegeben, um das Dreiwegeventil 40 einzustellen und so den Flüssigkeitsfluß aus dem Behälter 14 zu ermöglichen sowie den Fluß aus dem Behälter 12 zu unterbinden. Daher fließt die Flüssigkeit über die Rohrleitung 22 und die gedffneten Einlaßventile 18 und 20 in die Behälter 12 und 14. Bis der Flüssigkeitsspiegel den Reed-Schalter-Sensor 58 erreicht und darauf das Einlaßventil 18 geschlossen ist, ist der Behälter 12 auf sein volles 10 Gallonen-Fassungsveratogen gefüllt. Dagegen ist der Behälter 14 nur bis zu dem gewählten Teilvolumen gefüllt, das durch den den Reed-Schalter 87 des Teil-Sensors 85 erreichenden Pegel bestimmt ist, wobei dann der Reed-Schalter 87 das Einlaßventil 20 über eine Leitung 91 abschaltet.
Daraus ist ersichtlich, daß ein Niederdrucken bzw; Betätigen des Erstfüllung-Schalters 80 eine "Vorbereitung" (Operationsbeginn) der statischen Dosierpumpe in der Weise bewirkt, daß beide BehAlter 12 und 14 bis zu ihren gewünschten Inhalten <Fassungsvermögen) gefüllt werden. Wenn ein Teil-Gesamtvolumen eingestellt ist, wird der Behälter 14 bis zu diesem Teilvolumen, z.B. 4 Gallonen gefüllt. Der Behälter 14 ist dann der erste Behälter, der während'des Dosierzyklus entladen wird. Wenn dagegen kein Teil-Gesamtvolumen gefordert ist, wird der Behälter 14 auf sein volles Volumen von 10 Gallonen gefüllt, und der Behälter 12 stellt den ersten während des Dosierzyklus zu entladenen BehAlter dar.
Wenn.die statische Dosierpumpe 10 richtig vorbereitet ist, leuchtet auf dem Steuerpult 74 eine in der Figur nicht gezeigte Signallape auf, um die Bedienungsperson aufmerksam zu machen, daß die Vorbereitung abgeschlossen ist. Darauf betätigt die Bedienungsperson eine Taste des Start- oder Anlaßschalters 82, um den Dosierbetrieb zu beginnen. Wenn auf dem Steuerpult 74 kein Teil-Gesamtvolumen eingestellt ist, gibt der Startschalter 82 über eine Leitung 100 ein'elektrisches Signal an das Auslaßventil 32, wobei dieses Signal das Auslaßventil 32 öffnet. Die.FlUssigkeit beginnt aus dem Behälter 12 durch die Rohrleitung 42,. das Dreiwegeventil 40 und die Rohrleitung 46 auszufließen. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter 12 den Pegel oder die Höhenposition des Reed-Schalter3 60 erreicht, wird über eine Leitung 102 ein Signal gesendet, das das Auslaßventil 32 schließt. AuBerdem werden über eine Leitung 104 ein das Auslaßventil 34 öffnendes Signal und über eine Leitung 106 ein Signal abgegeben, das eine Positionsänderung des Dreiwegeventils 40 bewirkt, um den Flüssigkeitsstrom aus dem Behälter 1ß zu ermöglichen und den Flüssigkeitsstrom aus den Behälter 12 zu verhindern. Ebenfalls wird ein das Einlaßventil 18 Öffnendes Signal über eine Leitung 108 abgegeben.
Nun beginnt die Flüssigkeit aus dem Behälter 14 auszufließen, während der Behälter 12 wieder gefüllt wird. Wenn der Fldsslgkeitsspiegel in dem Behälter 14 i Höhenposition des Reed-Schalter-Sensors 64 erreicht, wird über eine Leitung 110 ein das Auslaßventil 34 schließendes Signal gesendet. Zugleich werden ein das Auslaßventil 32 öffnendes Signal über eine Leitung 112 und über die Leitungen 104 und 106 ein Signal abgegeben, das eine Positionsänderung (Schaltung) des Dreiwegeventils 40 bewirkt, um den Flüssigkeitsfluß aus dem Behälter 12 zu gewährleisten und den Flüssigkeitsfluß aus dem Behälter 14 zu verhindern. Außerdem wird ein das Einlaßventil 20 öffnendes Signal über eine Leitung 914 gesendet. Nun beginnt die Flüssigkeit aus dem Behälter 12 herauszufließen, während der Behälter 14 wieder gefüllt wird. Dieser Betriebszyklu@ wiederholt sich automatisch, bis die auf dem Steuerpult 74 vorgewählte Zyklenzahl erreicht ist. Zu dieser Zeit ist das gewünschte Fluidvolumen abgegeben, und die Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76 stoppt den Betrieb der statischen Dosierpumpe 10.
Wenn ein Teil-Gesamtvolumen auf dem Steuerpult 74 eingestellt ist, bewirkt ein Betätigen des Stnrtschalters 82 die Abgabe eines elektrischen Signals an das Auslaßventil 34 des Behälters 14 über die Leitung 93, wobei dieses Signal das Auslaßventil 34 öffnet. Die Flüssigkeit flieht nun auf dein Behälter 14 durch die Rohrleitung 44, das Dreiwegeventil 40 und die Rohrleitung 46. Wenn der Flüssigkeitspegel in dem Behälter 14 die Höhenposition des Reed-Schalters 64 erreicht, so daß die Abgabe des Teilvolumens von vier Gallonen abgeschlossen ist, wird ein das Auslaßventil 34 schließendes Signal über die Leitung 110 gesendet.
Außerdem werden ein das Auslaßventil 32 öffnendes Signal über eine Leitung 112 und über eine nicht gezeigte Leitung ein Signal abgegeben, das eine Positionsänderung des Dreiwegeventils 40 bewirkt, um den Flüssigkeitsfluß aus dem Behälter 12 zu gewShrleisten und den Flüasigkeitsfluß aus dem Behälter 14 zu vermeiden. Zugleich wird ein das Einlaßventil 20 öffnendes Signal über eine Leitung 114 gesendet. Die Flüssigkeit fließt jetzt aus dem Behälter 12 ab, während der Behälter 14 auf seinen vollen 10 Gallonen-Inhalt gefüllt wird. Darauf füllen und leeren sich die Behälter 12 und 14 abwechselnd, bis das geforderte, gesamte Teil-Volumen der gewünschten dosierten Flüssigkeit abgegeben ist.
Somit ist ersichtlich, daß durch die statische Dosierpumpe 10 ein genau dosiertes Flüssigkeitsvolumen zugeteilt wird, indem das gewünschte, auszuteilende Volumen (einschließlich irgendeinem Teilbetrag) lediglich auf der Zähler-Voreinstellung und Steuerung 76 eingestellt wird. Die Amordneng dosiert das gewünschte Volumen automatisch durch abwechselndes Füllen und Leeren der Behälter 12 und 14. Die Wirkungsweise erlaubt ein automatisches Dosieren des gewünschten volumens durch abwechselndes Fullen und Leeren der Behälter 12 und 14. Das Leistungsvermögen bzw.
der Wirkungsgrad der statischen Dosierpumpe bleibt stets konstant, und zwar ungeachtet der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit oder des Flüssigkeitsdurchsatzes, die durch wahlweisen Austausch von auswechselbaren Mündungselementen 28 und 30 geändert werden können. Dieses genaue Dosieren oder Zuteilen eines gewünschten Volumens bei beliebig gewählter Strömungsgeschwindigkeit oder beliebig gewählten Durchsatz kann durch herkömmliche Drehkolben- oder Kolbendosierpumpen, die von innerer mechanischer Bewegung abhängig sind, nicht erreicht werden.
Anwendungsbeispiele der statischen Dosierpumpe 10 sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Fig. 3 zeigt eine statische Dosierpumpe 10, die durch Schwerkraft (GefElle) aus einem höher gelegenen Lager- oder Sammelbehälter 116 über eine Rohrleitung 118 beschickt oder gespeist wird und Flüssigkeit mittels Schwerkraft oder Gefälle über eine Rohrleitung 120 an eine in Fig. 3 durch einen Behälter 122 angedeutete Funktionsstufe liefert.
Fig. 4 zeigt-ne statische Dosierpumpe 10, die aus einem unter inneren Überdruck gesetzten Lager- oder Sammelbehälter 124 über eine Rohrleitung 126 gespeist wird und Flüssigkeit unter Druck huber eine Rohrleitung 128 an eine Funktionsstufe, die durch einen Behälter 130 angedeutet ist, abgibt.
Fig. 5 zeigt eine statische Dosierpumpe 10, die aus einem Lager- oder Sammelbehälter 132 über eine Rohrleitung 134 beschickt wird und Flüssigkeit an einen in Fig. 5 durch einen Behälter 136 angedeuteten Hochdruck-Prozeß liefert. Eine Druckpumpe oder sonstige Druckquelle 138 sitzt in einem Rohr 140 zwischen der Dosierpumpe 10 und dem Behälter 136 und pumpt die Flüssigkeit durch das System in den Behälter 136.
In einer weiteren, in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die statische Dosierpumpe 10 für die Abgabe von unter hohem Druck stehender Flüssigkeit ausgelegt, wobei der Druck in der Größenordnung von 100 pounds je Quadratzoll (10er-Größenordnung von kp/cm2) sein kann. Diese Ausführungsform zeigt insbesondere die Verwendung einer Hochdruckpumpe 142, die die Flüssigkeit unter Druck setzt und dennoch die Ausbildung einer relativ geringen Drücke standhaltenden statischen Dosierpumpe 10 erlaubt, wodurch sich eine wirtschaftliche Konstruktion ergibt. Gemäß Fig. 6 ist die von dem Dreiwegeventil 40 abgehende Rohrleitung 6 mit einem Einlaß 144 eines Druckbehälters 146 verbunden. Dieser ist über eine Rohrleitung 148 mit der Hochdruckpuppe t42 verbunden. Diese fordert Flüssigkeit unter hohem Druck über eine Rohrleitung 150. Der Druckbehälter 146 umfaßt ein Paar Flüssigkeitstand-Sensoren 152, 154, die ein- oder verstellbar an dem Drucehälter 146 angeordnet sind und unter Zusammenwirken mit einem Magnet-Schwimmer der in Fig.
1 und 6 gezeigten nrt für den Flüssigkeitsspiegel in dem BehAlter 146 folgende elektrische Signale liefern.
Eine (Pumpen-)Steuer- oder Regeleinrichtung für die Fördergeschwindigkeit 156 ist über Leitungen 158, 160 an Fldssigkeitsstand-Sensoren 152, 154 und über eine Leitung 162 an die Hochdruckpumpe 142 angeschlossen. Falls die Hochdruckpumpe 142 aus irgendeinem Grund einen Leistungsabiall oder eine Betriebsstokkung zeigt, die z.B. durch ein ganz normales Absinken der äu-Leeren, die Pumpen-Kraftstromleitung 162 speisenden Netzspannung auftreten kann, steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter 146 an. Wenn der'Flüssigkeitsspiegel den Pegel des Fldssigkeitsstand-Sensors 152 erreicht, wird ein Signal an die F6rdergeschwindigkeit-Regeleinrichtung 156 über die Leitung 158 abgegeben, um die Fördergeschwindigkeit der Pumpe 142 zu erhöhen, so daß diese dem Behälter 146 Flüssigkeit unter einer vergrößerten Durchflußgeschwindigkeit entzieht. Wenn der Flüssigkeitsspiegel den Stand des Flüssigkeitsstand-Sensors 154 erreicht, wird über die Leitung 160 ein Signal an die Fördergeschwindigkeit-Regelungseinrichtung 156 gegeben, um die Fördergeschwindigkeit der Pumpe 142 zu verringern. Die Positionen der Fltssigkeitsstand-Sensoren 152, 154 sind einstellbar und können wahlweise gesetzt werden, so daß änderungen in der Durchflußgeschwindigkeit der durch die Rohrleitung 150 austretenden FlUssigkeit vernaclässigbar sind. Diese Anordnung für die Geschwindigkeitsregelung der Puppe 142 verhindert, daß in der die Druckpumpe 142 beaufschlagenden Eingangsspannung bzw. Eingangsleistung auftretende Schwankungen Probleme wie ein zeitweiliges Überschreiten der zulässigen Geschwindigkeit der Druckpumpe 142 verursachen, wodurch die Druckpumpe 142 mit einer Geschwindigkeit fordern würde, die hoher als die von der statischen Pumpe 10 lieferbar Geschwindigkeit ist, und wodurch eine Unterbeaufschlagung oder ein Leerlaufen der Druckpumpe 142 verursacht würde.
Die beschrieben. Fördergeschwindigkeit-Regelung 156 gleicht ebenfalls ein zeitweiliges Unterschreiten der zulässigen Geschwindigkeit der Druckpumpe 142 aus, wobei diese Geschwindigkeitsunterschreitung üblicherweise darin resultiert, daß die Druckpumpe 142 nicht die gesamte von der Pumpe 10 geförderte Flüssigkeit aufnehmen kann, wodurch eine Ungenauigkeit in dem Dosierungs-oder Zuteilvorgang verursacht ist.
Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, ist es ersichtlich, daß natürlich zahlreiche Bauelemente fortgelassen, geindert und/oder andere hinzugefügt werden können, ohne daß der Gegenstand und grundlegende Gedanke der Erfindung verlassen wArd.
Leerseite

Claims

Statisches Dosiergerät, insbesondere Dosier- oder Zuteilpumpe P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Statisches Dosiergerät, insbesondere Dosier- oder Zuteilpumpe g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a) ein Paar Behälter (12, 14), b) Rohrleitungsmittel (16), die die Behälter (12, 14) zwecks Druckausgleich innerhalb der Behälter (12, 14) an deren oberen Teilen verbinden, c) ein Paar elektrisch betrieben Einlaßventile (18, 20), von denen jedes an oberes Teilen der Behälter (12, 14) angeordnet ist, d) ein Paar elektrisch betriebener Auslaßventile (32, 34), von denen jedes an unteren Teilen der Behälter (12, 14) angeordnet ist, e) entsprechende Auslaß-Rohrleitungen (36, 38, 42, 44), die mit den Auslaßventilen (32, 24) jedes Behälters (12, 14) sowie mit einer gemeinsamen Entnahme-Rohrleitung (46) in Verbindung stehen, f) obere und untere Flüssigkeitssensormittel (48; 58, 60; 62, 64), die an jedem Behälter (12, 14) zur Feststellung voreingestellter, gewählter Höchststandpegel sowie Leerpegel in den Behältern (12, ) angeordnet sind und zwischen denen ein normaler, voreingestellter Flüssigkeitsraum von gleichem Rauminhalt in jedem Behälter (12, 14) gebildet ist, wobei diese Räume in der Große so gewählt sind, daß sie eine übliche, voreingestellte Flüssigkeitsmenge fassen, g) Schaltungsmittel, die die Einlaßventile (18, 20), die Auslaßventile (32, 34) und die oberen und unteren FlAssigkeitsstand-Sensormittel (58, 60; 62, 64) untereinander verbinden, wobei die oberen und unteren Flüssigkeitsstand-Sensormittel (58, 60; 62, 64) und die Schaltungs-Mittel zum öffnen und Schließen der Einlaßventile (18, 20) und Auslaßventile (32, 34) ausgebildet sind, um den ersten Behälter (12> von einer äußeren Flüssigkeitsquelle (116, 124, 132) während der Flüssigkeitsentleerung aus dem zweiten Behälter (14) zu füllen und um darauf Fldssigkeit aus del ersten Behälter (12) während der Füllung des zweiten Behälters (14) zu entleeren, h) elektrisch betriebene Regel- oder Steuermittel (76), um eine vorgewählte, ein Mehrfaches der nominalen, voreingestellten Menge darstellende Anzahl von Zyklen für die Behälterfüllung und Behälterentleerung zu ermöglichen, die bis zur Abgabe einer gewählten Flüssigkeitsagesamtmenge aus beiden Behältern (12, 14) automatisch ablaufen, worauf die Dosierpumpe (10) zu arbeiten aufhört, wodurch die Abgabe einer vorgewählten Flüssigkeitsmenge gewährleistet ist, und i) einen einstellbaren Teilflüssigkeit-Pegelsensor (87), der zum Feststellen eines gewählten Teilfüllungspegels für den einen Behälter (14) bei Beginn des Dosierungsvorgangs an einem der Behälter (12, 14) zwischen den oberen und unteren Flüssigkeitssensoren (62, 64) angeordnet ist, wobei die Regel- oder Steuermittel (76) die Dosierungszyklen aufgrund der Leerung dieses einen Behälters (14) beginnen.
2. Dosiergerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die einstellbaren Flüssigkeitsstand-Sensormittel (58, 60; 62, 64) einen einstellbaren, bezüglich des einen Behälters (14) wählbar vertikal-verschieblichen und einer Skala (66, 68, 89) zugeordneten Flüssigkeitsstand-Sensor umfassen, wobei die Skala in Einheiten von Teilen der Höchststandmenge oder des Füllvolumens des einen Behälters (14) geeicht ist, so daß der einstellbare Flüssigkeitssensor (58, 60; 62, 64) auf einen gewählten Teil des Füllvermögens des Behälters (12, 14) setzbar ist.
3. Dosiergerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c c h g e -k e n n z e i a h n e t , da3 die Flüssigkeitsstand-Sensormittel (58, 60; 62, 64) einen Hoch- oder Höchststandpegel-Sensor (58, 62) und einen @iedrigstandpegel-Sensor (60, 64) umfassen, die an jedem Behälter (12, 14) angeordnet sind.
4. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flüssigkeitsstand-Sensormittel (48, 85) einen Magnet-Schwimmer (50, 52) umfassen, der jedem Behälter (12, 14) zugeordnet ist, wobei jeder Magnet-Schwimmer (50, 52) angeordnet ist, um dem Flüssigkeitsstand in dem jeweiligen Behälter (12, 14) zu folgen, und daß ein Paar Reed-Schalter (Schutzrohrkontakte oder -schalter) (58, 60; 62, 64) neben jedem Behälter (12, 14) angeordnet sind, wobei der eine Reed-Schalter (58; 62) jedes Paars in Einklang mit dem gewählten Voll- oder Höchststandpegel des jeweiligen Behälters (12, 14) und der andere Reed-Schalter (60, 64) jedes Paars neben dem gewählten Leerpegel des Behälters (12 bzw. 14) angeordnet sind.
5. Dosiergerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Reed-Schalter (58, 60; 62, 64) für eine bezüglich der Behälter (12, 14) einstellbare, vertikale Bewegung zur wahlweisen Änderung des gewählten Höchststandpegels und Niedrigstandpegels eines jeden Behälters (12, 14) angeordnet sind.
6. Dosiergerät nach Änspruch O oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e 8 , daß jeder Behälter (12, 14) eine ihm zugeordnete, äußere Vertikalröhre (54, 56) umfaßt, die mit oberen und unteren Teilen des Behälters (12, 14) in Verbindung steht, wodurch sich die Flüssigkeit innerhalb der Vertikalröhre (54, 56) auf dem gleichen Stand wie die Flüssigkeit in dem jeweiligen Behälter (12, 14) befindet, wobei sich jeder der Magnet-Schwimmer (50, 52) in der Vertikalröhre (54, 56) befindet sowie auf der darin enthaltenen Flüssigkeitsoberfläche ruht und wobei die Reed-Schalter (58, 60; 62, 64) neben der Vertikalröhre (54, 56) angeordnet sind.
7. Dosiergerät nach einer der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es einen Gaseinlaß umfaßt, der an einem oberen Abschnitt des ersten Behalters (12) angeordnet ist, um über dem Flüssigkeitspegel in dem Behälter (12) unter Druck stehendes Gas einzuleiten.
der 8. Dosiergerät nach einem Ansprüche 1 bis 7, g e k e n n -zeichnet durch a) einen dritten BehAlter (146), der mit der Auslaß-Rohrleitung (42, 44) in Verbindung steht, b) einen Höchststandpegel-Flüssigkeitssensor (152) und einen Niedrigstandpegel-Flüssigkeitssensor (154), die an dem dritten Behälter (146) angeordnet sind, c) eine Auslaßrohrleitung (148), die mit dem dritten Behälter (146) verbunden ist, d) eine Druckpumpe (142), die an der Auslaßrohrleitung (148) angeordnet ist, und e) Puipgeschwindigkeit-Steuermittel (156), die mit der Druckpumpe (142), mit dem Höchststandpegel-Flüssigkeitssensor (152) sowie mit dem Niedrigstandpegel-Flüssigkeitssensor (154) verbunden sind, wobei die Fördergeschwindigkeit-Steuerung so ausgebildet ist, daß die Geschwindigkeit der Pumpe (142) bei einem in dem dritten Behälter (146) ueber den Höchststandpegel-Sensor (152) ansteigen Flüssigkeitsspiegel großer und bei einem in dem dritten Behälter (146) unter den Niedrigstandpegel-Sensor (154) abfallenden Flüssigkeitsspiegel kleiner wird.
9. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n a e i G h n e t , daß jeder Behälter (12, 14) ein auswechselbares Mündungselement (28, 30) umfaßt, das mit dem Au@laßventil (32, 34) in Verbindung steht.
10. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e t o h n e t , daß jedem Behälter (12, 14) ein Not-Sensorschalter (70, 72) zugeordnet und über dem Höchststandpegel-Sensor Q5.8, 62) angeordnet ist, wobei der Not-Sensorschalter (70, 72) bei Störung des Höchststandpegel-Sensors (58, 62) ein ein Überfüllen des Behälters (12 bzw. 14) vermeidendes Not-Warnsignal verursacht.