DE3321542A1

DE3321542A1 - Steuersystem fuer fluidvorrichtungen und verfahren fuer seine herstellung

Info

Publication number: DE3321542A1
Application number: DE3321542A
Authority: DE
Inventors: John T. 55435 Edina Minn. Olson
Original assignee: Economics Laboratory Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-03-01
Also published as: GB2126285A; NZ204260A; GB8319734D0; US4511311A; FR2532369A1

Description

Economics Laboratory, Inc.

Osborn Building

Saint Paul,. Minnesota 55102, USA

1Q Steuersystem für Fluidvorrichtungen und Verfahren für seine Herstellung

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist im weitesten Sinne auf Fluidverteiler- und Abgabesysteme ausgerichtet. Insbesondere ist sie auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Einsatz in einem System ausgerichtet, in dem eino sich in einem Behälter befindendes Fluid von einer Vielzahl von Pumpen durch eine Zufuhrleitung und einen Regler zu einem Gerät gepumpt wird, in dem das Fluid verwendet wird, und bei dem der Regler die von dem Gerät nicht benötigte, zugeführte Fluidmenge zurück in den Behälter leitet. Die bevorzugte Ausführungsart der Erfindung beinhaltet eine Vorrichtung und ein Verfahren, um die Fluidmenge zu variieren, die vom Behälter als Reaktion von dem von dem Gerät geforderten Bedarf aus dem Behälter gepumpt wird,

Grundlage der Erfindung

Es gibt zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für Fluid- und insbesondere Flüssigkeitsversorgungssysteme, bei denen das Fluid durch einen Verteiler geleitet wird, der eine Vielzahl von Auslassöffnungen aufweist. Beispielhaft für solch eine Einsatz möglbhkeit sind Schlachthäuser und Verpackungsanlagen. In verschiedenen Stadien der Fleischverarbeitung sind Reinigungsrohre vorgesehen, in die eine Flüssigkeit eingegeben wird. Das System gewährleistet einen automatisch gesteuerten, unter ^

Druck stehenden Heiswasserstrahl oder andere Fluide, die über feststehende KopfStationen an die eigentlichen VerwenduBgspunkte in der Anlage verteilt werden. Die Rohrzuleitungen können für generelles Sprühen, Reinigung und Spülen eingesetzt werden.

Wegen der Vielzahl der vorgesehenen Stationen kann der Bedarf des gesamten Verteilersystem sehr unterschiedlich sein. In einer typischen Anlage ist eine Vielzahl von Pumpen vorgesehen, um die Reinigungsflüssigkeit aus dem Lagerbehälter zu den verschiedenen Stationen zu pumpen. In gewissen früheren Strukturen sind Pumpen mit ausreichender Aggregatkapazität, um dem maximalen Flüssigkeitsbedarf zu entsprechen, während der gesamten Betriebszeit der Anlage in Serie geschaltet. Bei diesen Strukturen tritt immer eine gewisse Energieverschwendung beim Transport des Fluids durch eine Zuleitung zum Verteiler auf«, Wenn der Bedarf der verschiedenen Stationen hoch ist, ist die eigentliche Energieverschwendung niedrig. Der Kraftstoffverbrauch bei Betrieb aller Pumpen ist maximal, aber wegen des hohen Bedarfes ist der Kraftstoffverbrauch für den Betrieb der Pumpen gerechtfertigt.

Wenn jedoch andererseits der Bedarf relativ niedrig ist, so arbeitet eine grössere Anzahl von Pumpen, als notwendig ist, um den Bedarf zu decken. Unter diesen Umständen wird die für den Betrieb der Pumpen zusätzlich verwendete Energie verschwendet. .

Es wurden verschiedene System entwickelt, um automatisch zusätzliche Pumpen zu- oder abzuschalten, um jeweils dem Bedarf der Verteilerstationen zu entsprechen. Bis heute reagierten solche System jedoch auf die in dem System gemessenen Drücke oder Druckabfälle. Beispielhaft für ein solches System ist dasjenige, das in dem US Patent Nr. 3 639 081 offenbart ist, das am 1.2.1972 an John Gray und Gene W. Anderson erteilt wurde.

Alle anderen, dem Anmelder bekannten Systeme funktionieren als Reaktion auf die Messung von Drücken und Druckanstiegen und Druckabfallen*

Diese Systeme weisen jedoch gewisse Nachteile auf* Die Genauigkeit solcher System hängt vollkommen von der korrekten Messung und der Kalibrierung der verschiedenen Messinstrumente ab. Zusätzlich reagieren Veränderungen in der Anzahl von in Serie geschalteten Pumpen nicht sehr genau auf den wirklichen Bedarf, da zwiscEuen dem verringerten Bedarf und der Messung eines verringerten Druckes im System ein. Zeitabstand liegt,

^ßie Erfindung ist auf diese Nachteile früherer Systeme gerichtet, -¹He in der Anmeldung offenbarte Erfindung sieht Mittel vor, um die Anzahl von in Serie geschalteten Pumpen zu erhöhen oder zu verringern, ohne die Nachteile auzuweisen, die früheren Systemen innewohnen,

Zusammenfassung der Erfindung

Vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren für die Steuerung der Fluidmenge, die zu einem Einsatzgerät, wie einen viel fältigen Verteilersystem, durch eine Verteilerleitung aus einem Behälter gepumpt wird. Sin erster Schritt des Verfahrens beinhaltet die Ableitung von- von dem Verteiler nicht direkt benötigtem Fluid zurück zu einem Behälter, aus dem das Fluid gepumpt wurde. Die volumetrische Fliessrate dieses Fluids wird gemessen und das Volumen des Fluidflusses wird als Antwort auf das pro Zeiteinheit zurückgeführte Volumen erhöht oder verringert* Wenn die zurückgeführte Fluidmenge ansteigt, wird weniger Fluid aus dem Behälter durch die Versorgungsleitung gepumpt«

Das Verfahren kann durch Verwendung von Pumpen ausgeführt werden, die ,wahlweise betätigt oder abgeschaltet werden, um jewei

die in die Versorgungsleitung gepumpte Fluidmenge zu erhöhen oder zu verringern. Die Schritte für die Einschaltung und Abschaltung der Pumpen können in Übereinstimmung mit der Funktion einer Steuereinheit automatisch gesteuert werden.

Die Erfindung beinhaltet weiterhin eine Vorrichtung für die Druchführung des. erfindungsgemässen Verfahrens. Di_e. Vorrichtung enthält Mittel für die Messung der volumetrisehen Fliessrate des abgeleiteten Fluids, zum Beispiel einen Regler in der Versorgungsleitung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält zusätzlich Mittel, die auf die gemessene volumetrische Fliessrate des abgeleiteten Fluids reagieren, um zusätzliche Pumpen einzuschalten, wenn der abgeleitete Fluss geringer ist, als eine vorbestimmte Menge. Ausserdem sind Mittel vorgesehen, die reagieren und Pumpen abschalten, wenn der abgeleitete Fluss eine zweite vorbestimmte Menge übersteigt.

In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung können die Mitfeel für die Messung der volumetrischen Rate durch den Regler der abgeleiteten Flüssigkeit eine Kammer beinhalten, die in einer ihrer Seitenwände einen weitgehnd vertikalen Schlitz aufweist. Dear abgeleitete Fluss wird in die Kammer durch eine Einlassöffnung eingeleitet, die in einer Bodenwand der Kammer vorgesehen ist. ^Ein. erster Messgeber ist in dex· Kammer so angeordnet, dass er sich weitgehend vertikal erstreckt und sein Bodenteil, wenn er in abgeleitetes Fluid eintacht, das in der Kammer ansteigt und durch den Schlitz austritt, zumindest eine minimale Anzahl von Pumpen feststellt, die einen minimalen gewünschten Rückfluss in der Leitung gewährleisten. Ein zweiter Messgeber, der in Struktur und Anordnung dem ersten ähnlich ist, kann in der Kammer monjttiert werden, wobei sein unteres Ende so angeordnet ist, dass es, wenn dieses untere Ende in den in die Kammer zurückgeführten Fluss eintaucht, feststellt, dass, eine grössere Anzahl von Pumpen als notwendig, in die Leitung eingeschaltet ist.

Vorzugsweise sind die Pumpen in Serie geschaltet und haben die gleiche Kapazität» Es kann daher je nachdem ein© Ptintfje ein- oder ausgeschaltet werden, ohne dass es notwendig ist, dass eine spezifische Pumpe eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung bezieht sich daher auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung, um die Probleme früherer Vorrichtungen zu lösen. Spezifischere Vorteile sind in dem Abschnitt DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG, den Ansprüchen und in den beigefügten Zeichnungen dargelegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig, 1 ist eine schematische Ansicht, die die Erfindung in Verbindung mit einem Fluidverteilersystem veranschaulicht, in dem sie eingesetzt werden kann;

Fig, 2 ist eine vergrösserte perspektivische Ansicht einer Überlaufkammer entsprechend der Erfindung der vorliegenden Anmeldung, bei der einige Teile weggebrochen sind; und

Fig. 3 ist ein seitlicher Querschnitt der in Fig. 2 gezeigten Überlaufkammer, der die relative Anordnung von Messgebern für die volumetrische Durchflussrate zeigt.

Detaillierte Beschreibung

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsnummern gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigt Fig, 1 ein Fluidverteilersystem 10, in dem die Erfindung der vorliegenden Anmeldung eingesetzt wird. In einem besonderen Verwendungsfall wird das System 10 für die Abgabe einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel heisses Wasser oder eine andere

Reinigungslösung an einen (nicht dargestellten) Verteiler verwendet, der eine Vielzahl von Reinigungsstationen aufweist. JS]FLs typisch würde dieser Verwendungszweck in einer Fleisch- oder Lebensmittelverpackungsanlage funktionieren, in der eine Vielzahl von Reinigungsrohren vorgesehen ist, um an verschiedenen Stationen der Verarbeitung eine Reinigung vorzunehmen.

Der Verteiler wird mit einem Fluid 12 beschickt, das sich in einem Behälter Ik befindet. Der Behälter 1k wird durch eine Einlassleitung i6 gefüllt- und der Stand des Fluid 12 in dem Behälter Ik kann durch geeignete Mittel gesteuert werden, wie zum Beispiel einen Schwimmerschalter 18, der einen Schwimmerfühler 20 aufweist, um den Stand der Flüssigkeit 12 in dem Behälter Ik zu kontrollieren. Wenn der Schwimmerfühler 2O einen Anstieg der Flüssigkeit in dem Behälter ~\kauf einen Stand misst, über den die Flüssigkeit nicht ansteigen soll, können automatische Vorrichtungen, wie ein (nicht gezeigtes) Magnetventil betätigt werden, um das weitere Einfliessen von Fluid 12 in den Behälter I^ auszuschliessen.

Das Fluid 12 im Behälter Ik wird über eine Versorgungsleitung 22 in den Verteiler transportiert. Eine Vielzahl von Pumpen Zk, von denen jede durch ihren eigenen Antriebsmotor 26 betätigt wird, ist in der Versorgungsleitung 22 angeordnet.

Dadurch wird die Versorgungsleitung 22 in einen ersten Teil flussaufwärts der Pumpen Zk und einen zweiten Teil 3© flussabwärts der Pumpen Zk unterteilt. Zu jeder Zeit kann eine oder mehrere der Pumpen Zk betätigt werden, um Fluid 12 aus dem Behälter 14 zu dem Verteiler oder einem anderen Gerät leiten, das Fluid aus der Quelle benötigt. In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung können die Pumpen Zk in Serie geschaltet werden, so dass nicht eingeschaltete Pumpen Zk nicht den Fluidflusa durch die Versorgungsleitung 22 behindern,

·

Zwischen den Pumpen 2k und dem Verbrauchergerät kann in der Versorgungsleitung 22 ein Durchflussregler 32 angeordnet werden. Bei verschiedenen Einsatzzwecken, bei denen das Verteilersystem 1o verwendet werden kann, wird der von dem Ve-rbraudergerät geschaffene Bedarf von den Umständen abhängen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das Verbrauchergerät der oben erwähnte Verteiler ist. Fluid kann zu jedem Zeitpunkt an irgendeine Anzahl von mehreren Stationen in dem Verteilersystem abgegeben werden. Wenn eine Abgabe an zusätzlichen Stationen erfolgt, so steigt der durch den Verteiler verursachte Bedarf« Wenn jedoch die Abgabe an einer steigenden Anzahl von Stationen unterbrochen wird, so sinkt der durch den Verteiler verursachte Bedarf. Der Durchflussregler 32 ist in der Versorgungsleitung 22 zwischengeschaltet, um eine gewisse Menge Fluid 12, die von dem Verbrauchergerät angefordert wird, zu diesem Gerät zu leiten, und um den Fluss von Fluid 12 aus dem Behälter 14, der von dem Verbrauchergerät nicht benötigt wird, zurück in den Behälter 14 zu leiten.

Ein Kontrollventil ^h kann in der Versorgungsleitung 22 flussabwärts von dem Durchflussregler 3² angeordnet werden. Durch diese Anordnung eines Kontrollventils Jk wird der Fluidfluss daran gehindert, zurück zum Regler 32 zu fliessen, nachdem er zum Verteiler geleitet wurde.

·

Der von dem Regler 32 abgeleitete Fluss läuft durch eine Fluidrückführleitung 36. Diese Leitung J6 erstreckt sich durch den Boden 38 des Behälters lh zu einer Höhe, die über dar Höhe liegt, die den Stand bildet, auf dem das Fluid im Behälter Ik gehalten wird.

Die Rückführleitung 36 reicht durch eine Einlassöffnung k2,

die in der Bodenwand kk vorgesehen ist, in die Überlaufkammer kO, Rest fluid, das aus der Versorgungsleitung 22 durch den , Regler 32^~abgeleitet wird, fliesst durch die Einlassöffnung

in die Überlaufkammer 4θ. Eine Seitenwand 46 der Kammer ho weist eine Öffnung auf, die in Fig. 1 als ein sich weitgehend ■vertikal erstreckender Schlitz 48 dargestellt ist. Wenn die Kammer 4ö von dem Restfluid überflutet wird, läuft das Fluid, wenn es das untere Ende 50 des Schlitzes 48 erreicht, über, und, wenn sich die Überlaufkammer in dem Behälter 14 befindet, so gelangt es in den Behälter 14 selbst.

Der Stand, auf den das Restfluid in der Überlaufkammer 4θ ansteigt, ist Funktion der volumetrischen Fliessrate des abgeleiteten Fluidflusses, Während sich die Kammer 40 mit Fluid füllt, beginnt dieses, aus dem Schlitz 48 zu fliessen. Bei

jeder gegebenen Flussmenge stabilisiert sich der Stand innerhalb der Kammer 4θ an einem entsprechenden Höchstpunkt, Eine niedrige Flussrate entspricht einem niedrigen Höchstpunkt und jeweils einer niedrigen volumetrischen Rate des Rückflusses, Dagegen entspricht eine hohe Flussrate einem hohen Höchststand und jeweils einer grossen volumetrischen Flussrate des Rückflusses. Wie man sieht, wird der Rückfluss in einen spezjiellen Höchststand umgewandelt, der von der volumetrischen Flussrate des Rückflusses abhängt.

Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 und im Sinne einer detaillierteren Darstellung der Überlaufkammer 40 und anderer Merkmale der Erfindung, zeigt Fig. 3 ein Paar Messgeber 52, 54, die in der Kammer 4θ angeordnet sind. Ein erster Messgeber 52 für niedrigen Fluidstand ist an dem Schlitz 48 angeordnet, wobei sein unteres Ende 56 leicht über dem untersten Ende des Schlitzes 48 angeordnet ist.

Es zeigt sich, dass wenn kein Fluss durch die Rückführleitung 36 erfolgt, kein Fluid durch den Schlitz 48 in der Überlaufkammer 4θ läuft. Wenn ein Rückfluss als Ergebnis der Fluidmenge verursacht wird, die durch die Versorgungsleitung 22 gepumpt wird, die den Bedarf des Verteilers übersteigt, so

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• /ft.

steigt die Höhe entlang dem Schlitz 48, auf die das Fluid ansteigt, als Unterschied zwischen dem an den Regler 32 gelieferten Fluid und dem steigenden Bedarf des Verteilefs»

Um sicherzustellen, dass jeweils ausreichend Fluid gepumpt wird, um den Bedarf des Verbrauchergerätes zu decken, ist es wünschenswert, dass immer ein minimaler Rückfluss vorhanden ist. Der erste Messgeber 52 erfüllt diesen Zweck. Er ist in der Überlauf kammer 4o angeordnet, wobei sein unteres Ende z>6 leicht über dem untersten Ende 50 des Schlitzes 48 liegt.

Wie nachstehend im Einzelnen erklärt, werden, wenn der erste-Messgeber 52 keinen Höchststand von Fluid in der Kammer 40 feststellt, zusätzliche Pumpen eingeschaltet, um einen zusätzlichen Fluss in der Versorgungsleitung 22 einzuleiten,

Der Abstand, in dem das untere Ende 56 des Messgebers 52 über dem unteren Ende 50 ^des Schlitzes 48 angeordnet ist, ist beliebig, jedoch klein genug, um die durch die Erzeugung eines grossen Rückflusses durch die Rückführleitung 36 versehendete Energie so klein wie möglich zu halten. Dies hängt selbstverständlich von der Kapazität des Pumpen 24 ab, die in der Versorgungsleitung 22 angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsart werden vier Pumpen 24 mit einer Kapazität von 10 Gallonen/Minute verwendet. Wenn die Pumpen 24 diese Abmessung haben, sollte der Rückfluss zwei Gallonen/Minute betragen, bevor der höchste Fluidstand in der Uberlaufkammer 4o soweit

ansteigt, dass das Fluid von dem ersten Messgeber 52 gemessen wird»

In der Überlaufkammer ist ebenfalls ein zweiter Messgeber 54 vorgesehen. Das untere Ende 58 des zweiten Messgebers 54 ist in einer Höhe angeordnet, die über der Höhe liegt, in der das untere Ende 56 des ersten Messgebers 52 angeordnet ist. Der zweite Messgeber 54 dient dazu, einen grossen Rückfluss zu messen, der für vergeudete Pumpenenergie repräsentativ ist.

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Wenn der Rückfluss in der Überlaufkammer kO einen Höchststand erreicht, der von dem zweiten Messgeber 54 gemessen wird, werden eine oder mehrere Pumpen 2k der Versorgungsleitung 22 abgeschaltet, um die Menge des zu dem Regler 32 gelangenden Fluidfluss«s zu verringern.

Um den Betrieb zu vereinfachen, ist es wünschenswert, dass alle Pumpen 2k in dem System 1O die gleiche Kapazität haben. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass der Unterschied in der volumetrischen Rate des Fluidflusses, der durch die Höchststände repräsentiert wird, die von den Messgebern 5², 5k gemessen werden, grosser ist, als die Kapazität einer der Pumpen 2k. Sonst könnte das System 1© einen schwingenden Zustand erreichen, in dem, wenn eine Pumpe 2k eingeschaltet wird, weil der erste Messgeber 5² nicht den Anstieg eines Fluidstandes in der Überlaufkammer an dessen unterem Ende 56 misst, der Hödisstand auf einen Punkt ansteigt, an dem das untere Ende 58 des zweiten Messgebers $k einen Höchsstand misst. Die gerade eingeschaltete Pumpe 2k würde daher sofort wieder abgeschaltet. Daraufhin würde der Fluidstand in der Überlaufkammer kO auf ein Niveau absinken, bei dem der erste Messgeber 52 keinen Höchsstand misst. Diese Schwingungen würden so lange andauern, wie der durch das Verbrauchergerät verursachte Bedarf gleich bleibt.

· Mit erneutem Bezug auf Fig« 1 erstrecken sich von den Messgebern 52, 54 (nicht dargestellte) Verbindungen zum Verbindungskasten 60, der wieder über geeignete Mittel 6i mit Mitteln zur Einschaltung und Ausschaltung der verschiedenen Pumpen 2k verbunden ist. Die Vorrichtung für die Ein- und Ausschaltung der Pumpen kann eine Steuereinheit 62 sein, von dev die Signale für Ein- und Ausschaltung über Kabel 6k zu den die Pumpen 2k antreibenden Motore 26 übermittelt werden. Pie Steuereinheit der Pumpen 62 kann von einer Art sein, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.

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Betrieb der Vorrichtung

Zum Zwecke der Beschreibung des Betriebes des Verteilersystems 10, in dem die Erfindung eingesetzt wird, wird angenommen, dass alle Pumpen die gleiche Kapazität haben. Aüsserdem wird angenommen, dass diese Kapazität zehn Gallonen/Minute beträgt.

Angenommen, es wird gewünscht, den Betrieb des Ve art eilersystems 10 zu beginnen, wenn es sich in Schiiesstellung befindet, so erfol)gt die Einschaltung der Pumpen 2k für die Beförderung von Fluid 12 aus dem Behälter Ik durch den Regler 32, wenn mindestens in einer der Reinigungsstationen ein Bedarf für Fluid 12 auftritt. Wenn durch den Verteiler ein Bedarf von dreizehn Gallonen/Minute geschaffen wird und wenn zu Anfang kein Fluid durch die Versorgungsleitung 22 fliesst, so erfolgt natürlich kein Rückfluss durch die Rückführleitung 36, und folglich wird auch kein Restfluid von dem ersten Messgeber 52 gemessen. Der Verbindungskasten 60 überträgt ein Signal an die Steuereinheit 62 und es wird ein erster Motor 26 eingeschaltet, um eine der Pumpen 2k anzutreiben. Es werden also zehn Gallonen/Minute durch die Versorgungsleitung 22 zu dem Regler 32 gepumpt·

Venn zum Beispiel während drei Sekunden nach Einschaltung der ersten Pumpe 2k ein Bedarf von dreizehn Gallonen/Minute bestehen bleibt, wird ein Schwellenrückfluss von zwei Gallonen/ Minute, der erforderlich ist, damit der erste Messgeber 52 einen Rückfluss misst, nicht erreicht. Daher wird nach dem

3D Intervall von drei Sekunden durch die Steuereinheit 62 ein zweiter Motor 26 zugeschaltet, um eine zweite Pumpe 24 einzuschalten, Nachdem die zweite Pumpe 24 eingeschaltet ist, beträgt die volumetrische Flussrate durch die Versorgungsleitung 22 zwanzig Gallonen/Minute.

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Da der Verteiler nur einen Bedarf von dreizehn Gallonen/ Minute anmeldet, wird der Regler 32 sieben Gallonen/Minute durch die Rückführleitung 36 zum Behälter 14 zurückleiten. Da der in der Überlaufkämmer 4O enstandene Höchststand, der einem Rückfluss von sieben Gallonen/Minute entspricht, den Schwellenwert von zwei Gallonen/Minute übersteigt, der notendig ist, damit der erste Messgeber 5² einen Rückfluss meldet, wird der erste Messgeber 52 die Überflutung der Überlauf kammer 40 messen und kein Signal wird an die Steuere inheit 62 gegeben, das meldet, dass weitere Pumpen 24 eingeschaltet werden müssen.

Sollte der Bedarf an diesem Punkt zum Beispiel auf sechs Gallonen/Minute sinken, so werden vierzehn Gallonen/Minute durch die Rückflussleitung 36 zu dem Behälter 1*+ zurückgeleitet. Wenn der zweite Messgeber $h so angeordnet ist, dass er einen Fluidhöchsstand misst, der einem Rückfluss von droiaehn Gallonen/Minute oder mehr entspricht, so wird der Rückfluss von dem zweiten Messgeber ^h gemessen und ein Signal ;wird über den Verbindungskasten 60 an die Steuereinheit 62 'gegeben, um eine der Pumpen 24 abzuschalten. An diesem Betriebspunkt des Systems 10 werden zehn Gallonen/Minute gepumpt, wovon sechs Gallonen zu dem Verteiler gehen und vier Gallonen durch die Rückführleitung 36 und die Überlaufkanimer 4θ in den Behälter 14 zurücklaufen.

Wenn an diesem Punkt der Bedarf deutlich auf sechsundzwanzig Gallonen/Minute ansteigt, so wird kein Rückfluss eingeleitet, bis zwei zusätzliche Pumpen 24 mit drei Sekunden Abstand zugeschaltet werden. Sobald das System 10 mit drei Pumpen 24 arbeitet, die dreissig Gallonen/Minute durch die Versorgungsleitung 22 befördern bei einem angenommenen konstanten Bedarf ypn sechsundzwanzig Gallonen/Minute, fHessen vier Gallonen/ Minute durch die Rückführleitung 36 und die Überlaufkammer zum Behälter 14 zurück. Wie man sieht, wird, solange die

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volumetrische Fliessrate durch die Rückführleitung 36 und die Überlaufkammer 40 in den Behälter 14 einen Schwellen^ wert von zwei Gallonen/Minute übersteigt, wird kein Signal abgegeben, das eine oder mehrere zusätzliche Pumpen 24 einschaltet. In gleicher Weise wird, solange der Rückfluss nicht dreizehn Gallonen/Minute übersteigt, durch den zweiten Messgeber 5^ kein Signal abgegeben, das Pumpen 24 abschaltet. Man sieht daher, dass bei drei eingeschalteten Pumpen 24 der Bedarf zwischen siebzehn Gallonen/Minute und achtundzwanzig Gallonen/Minute schwanken kann, ohne dass eine Veränderung im Pumpzustand eingeleitet wird.

Sollte der Bedarf jedoch^auf neunundzwanzig Gallonen/Minute ansteigen, so erreicht der Rückfluss nicht den Mindestschwollenwert von zwei Gallonen/Minute, damit der erste Messgeber 52 einen Rückfluss messen kann. Es wird daher eine vierte Pumpe 24 zugeschaltet, die einen Fluss von vierzig Gallonen/ Minute durch die Versorgungsleitung 22 einleitet. Bei einem konstanten Bedarf von neunundzwanzig Gallonen/Minute, beträgt der Rückfluss elf Gallonen/Minute und der Pumpzustand ändert sich nicht. Sollte der Bedarf jedoch auf sieben Gallonen/ Minute absinken, so beträgt der Rückfluss dreiunddreissig Gallonen/Minute und sowohl der erste wie der zweite Messgeber 52, 54 tauchen in das Fluid 12 in der Überlaufkammer 4o ein.

Folglich wird eine erste Pumpe 24 abgeschaltet, so dass nut dreissig Gallonen/Minute durch die Versorgungsleitung 22 zu dem Regler 32 gepumpt werden. Bei einem Bedarf von sieben Gallonen/Minute beträgt der Rückfluss immer noch dreiundzwanzig Gallonen/Minute und beide Messgeber 52, 54 tauchen weiterhin in das Fluid ein, das die Überlaufkammer 4o überflutet. Folglich wird eine zweite Pumpe 24 angeschaltet.

Angenommen, der Bedarf bleibt weiterhin konstant bei sieben Gallonen/Minute, so beträgt der Rückfluss in der Überlaufkammer 40 ^dreizehn Gallonen/Minute. Der zweite Messgeber 54

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• /I9 ■

wird daher weiterhin den Rückfluss messen und eine dritte Pumpe 24 wird abgeschaltet, um so den Fluss durch die Versorgungsleitung 22 auf zehn Gallonen/Minute zu reduzieren, sowie den restlichen Rückfluss durch die Überlaufkammer 40 auf drei Gallonen/Minute. In diesem Stadium hat das System 10 Gleichgewicht erreicht, bei dem Pumpen 24 weder zugeschaltet noch abgeschaltet werden müssen, um eine Rückfluss zu) gewährleisten, der nur von dem ersten Messgeber 52 gemessen wird,

Nachstehende Tabelle verbildlicht die Betriebsfolgen, die hier erörtert werden:

gepumpt 10

15 20 20 10 20 30

20 30

30 3O 4o 4o 25 30

20 10

Wie sich zeigt ist, wenn der Bedarf zum Beispiel nur sieben 30. Gallonen/Minute beträgt, nur eine Pumpe 24 eingeschaltet und der Rückfluss durch die Rückfiihrleitung 36 beträgt drei GaI-lofien/Minute. Wird der Bedarf unterbrochen, so werden zehn Gallonen/Minute durch den Regler 32 in die Rückführlextung abgeleitet. Zehn Gallonen/Minute sind jedoch nicht genug Rückfluss, um einen Höchstetand zu verursachen, der ausreichend ist,

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Bedarf	Rückfluss
13	—
6	14
6	14
6	4
26	~_
26.	4
25	5
28	2
29	1
29	11
7	33
7	23
T	13
7	3

• äo ■

um dem zweiten Messgeber 5^ ζ« erlauben, den Rückfluss zu messen. Folglich wird die letzte Pumpe 2k nicht abgeschaltet, obwohl keinerlei 3edarf vorliegt. Um das Eintreten dieses Zustandes auszuschliessen, können in der Steuereinheit Mittel vojcgesehen werden, um periodisch die Pumpe 2k auszuschalten, wenn nur eine Pumpe 2k eingeschaltet ist. Fenn jedoch tatsächlich ein Bedarf vorhanden ist, so wird erneut eine Pumpe 2k zugeschaltet, um den Bedarf des Verteilers zu decken.

In der obigen Beschreibung wurden zahlreiche Eigenschaften und Vorteile der Erfindung hervorgehoben. Es versteht sich jedoch, dass diese Offenbarung in vieler Hinsicht nur bildhaft ist. Änderungen können in Einzelheiten vorgenommen werden, insbesondere bezüglich der Form, Abmessung und Anordnung von Teilen, ohne dass der Umfang der Erfindung überschritten wird. Der Umfang der Erfindung ist im Wortlaut der beigefügten Ansprüche definiert.

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Liste der Bezeichnungen

10 - Fluidverteilersystem 12 - Fluid

14. - Behälter 16 - Einlassleitung 18 - Schwimmerschalter 20 --Schwimmerfühler 22 - Speiseleitung 24 - Pumpe

26 — Antriebsmotor 28 - erster Teil flussaufwärts 30 -· zweiter Teil flussabwärts 32 - Durchflussregler 34 - Kontro11ventil 36 - Fluidrückführleitung 38 - Boden

40 - Überlaufkammer 42 - Einlassöffnung 44 - Bodenwand 46 - Seitenwand 48 - Schlitz 50 - unteres Schlitzende 52 -» Messgeber 54 - Messgeber 56 - unteres Fühlerende 58 - unteres Fühlerende

60 - Verbindungskasten

61 - geeignete Mittel

62 - Steuereinheit 64 - Kabel

Claims

Patentansprüche

Ί./Ιη Kombination mit einem Fluidverteilersystem, das einen Behälter mit einem Fluidvorrat, eine Fluidversorgungsleitung, die Fluid aus dem Behälter zu einem Gerät befördert, * das das Fluid mit unterschiedlicher Flussrate einsetzt, eine Vielzahl von Pumpen für die Beförderung von Fluid durch die Versorgungsleitung, einen in der Versorgungsleitung angeordneten Flussregler, um die an das Gerät gelieferte Fluidmenge zu steuern, und eine Fluidrückführleitung enthält, um das durch den Regler aus der Versorgungs leitung abgeleitete Fluid zurück zum Behälter zu leiten; eine Vorrichtung, um den Fluidfluss aus dem Behälter durch die Versorgungsleitung zu steuern, die folgendes enthält:

(a) Mittel für die Messung der volumetrischen Fliessrate des Fluid durch die Rückführleitung; und

(b) Mittel, die auf die in der Rückführleitung gemessene volumetrische Fliessrate ansprechen, um, falls notwendig, mindestens eine zusätzliche Pumpe einzuschalten, um an den Regler mindestens eine Fluidmenge zu schicken, die die von dem Verbrauchergerät benötigte Mindestmenge um einen ersten festgelegten Betrag übersteigt, und um, falls notwendig, mindestens eine Pumpe abzuschalten, wenn die an den Regler gelieferte Fluidmenge die Von dem Verbrauchergerät benötigte Mindestfluidmenge um einen zweiten festgelegten Betrag übersteigt.

3© 2« I?ie Kombination nach Anspruch 1, in der die Messmittel folgendes umfassen:

(a) eine Überlaufkammer, die in einer ihrer Seiten eine

Öffnung vertikaler Abmessung enthält; 35

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(b) Mittel, um das in der Rückführleitung enthaltene Fluid in die Kammer zu leiten, wobei dieses. Fluid in die Kammer unter einem unteren Ende der Öffnung eintritt und in der Kammer auf eine Höhe ansteigt, die von der volumetrisehen Fliessrate des Fluid in der Rückführleitung abhängt;

(c) einen ersten Messgeber, der so angeordnet ist, dass er das Ansteigen von. Fluid entlang der vertikalen Öffnung auf eine erste Höhe anzeigt, die der Fluidmenge entspricht, die die von dem Verbrauchergerät benötigte Mindestmenge um den ersten festgelegten Betrag übersteigt; und

(d) einen zweiten Messgeber, der so angeordnet ist, dass er das Ansteigen von Fluid entlang der vertikalen

Öffnung auf eine Höhe anzeigt, die der Fluidmenge entspricht, die die von dem Verbrauchergerät benötigte Mindestmenge um den zweiten festgelegten Betrag übersteigt.
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3. Die Kombination nach Anspruch 2, in der der erste und zweite Messgeber erste und zweite Flüssigkeitsfühler enthalten.

h. Die Kombination nach Anspruch 2, in der die Mittel für die Zu- und Abschaltung der Pumpen Mittel für die Schaltfolge ,der in Serie geschalteten Pumpen enthalten ,wenn der erste Messgeber keinen A_ns-fcieg von Fluid in der Überlaufkammer nazeigt, sowie Mittel für die Ausschaltung der Pumpen, wenn der zweite Messgeber einen """nstieg von Fluid in der Überlaufkammer auf die zweite Höhe anzeigt.

5» Die Kombination nach Anspruch 2, in der die Überlaufkammer in dem Behälter an einer Stelle über der Höhe angeordnet ist, an der der Fluidstand in dem Behälter gehalten wird, und in der die bei Anstieg des Fluidstandes in der Kammer

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durch die Öffnung fliessende Flüssigkeit in den Behälter abläuft.

6. Die Korabination nach Anspruch 5, in der die Öffnung einen weitgehend vertikal verlaufenden Schlitz bildet.

Y₉ Ein Flüssigkeitsverteilersystem, das Flüssigkeit an ein Verbrauchergerät liefert, und das folgendes umfasst:

(a) einen Behälter mit einer Flüssigkeitsmenge;

(b) eine Versorgungsleitung, deren erstes Ende an den Behälter angeschlossen und deren zweites Ende an das Verbrauchergerät anschlössen ist;

(c) eine Vielzahl von einzeln zu betätigenden Pumpen, die in der Versorgungsleitung vorgesehen sind, um Flüssigkeit zu dem Verbrauchergerrit zu pumpen;

(d) einen Regler, der in der Versorgungsleitung zwischen den Pumpen und dem Verbrauchergerät angeordnet ist und der den Durchlauf eines Flüssigkeitsvolumens ermöglicht, der von dem Verbrauchergerät benötigt wird, und der eine Restmenge vbn Flüssigkeit zu dem Behälter zurückleitet;

(e) eine in dem Behälter angeordnete Vorrichtung, um die volumetrische Fliessrate der Flüssigkeit zu messen, wobei die Restmenge der Flüssigkeit zu dem Messgeber geleitet wird; und

(f) Mittel, die auf die volumetrische Fliessrate des von der Vorrichtung gemessenen Restflusses ansprechen, um mindestens eine der Pumpen einzuschalten, wenn die volumetrische Fliessrate des Restflusses niedriger

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Ist, als der erste festgelegte Wert, und um mindestens eine der Pumpen abzuschalten, wenn die volumetrische Fliessrate des Restflusses grosser als der zweite vorgegebene Wert ist.

8. Das System nach Anspruch 7» d^as weiterhin Mittel enthält, um den Flüssigkeitsstand in dem Behälter unter der Höhe zu halten, in der der Messgeber angeordnet ist, TO

9· Das System nach Anspruch 7» in dem jede der Vielzahl von Pumpen im wesentlichen die gleiche Kapazität hat.

1O» Das System nach einem der Ansprüche 7 oder 9, iⁿ dem die Vielzahl von Pumpen parallel geschaltet ist.

11» Das System nach Anspruch 7, in dem die Messvorrichtung folgendes enthält:

(a) eine Überlaufkammer mit einer Seitenwand, einer Öffnung in dieser Seitenwand, eine Bodenwand und einer Einlassöffnung in dieser Bodenwand;

(b) einen ersten Messgeber, der in der Kammer angeordnet ist, um ein Ansteigen der Flüssigkeit in dieser Kammer anzuzeigen, während diese durch die Einlassöffnung fliesst, wobei dieser Messgeber in einer Höhe angeordnet ist, die dem ersten vorgegebenen Wert des Rest-

- flusses entspricht; und
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(c) einen zweiten Messgeber, der in dieser Kammer so angeordnet ist, dass er den Anstieg der Flüssigkeit in dieser Kammer auf eine zweite Höhe anzeigt, die dem zweiten vorgegebenen Betrag an Restflüssigkeit entspricht.

- 20 -.

12.. Verfahren für d'ie Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die durch ein Verteilersystem zu einem Verbrauchergerät gepumpt wird und das folgende Schritte umfasst:

(a) Ableitung der von dem Verbrauchergerät nicht benötigten Fluidmenge zurück zu dem Behälter, aus dem sie gepumpt wurde;

(b) Messung der volumetrischen Fliessrate des in den Dchälter zurückgeleiteten Fluids; und

(c) wahlweise Erhöhung oder Verringerung der Fluidmenge, die als Reaktion auf das jeweilige Absinken oder Ansteigen des abgeleiteten Fluidflusses gepumpt wird.

13« Verfahren nach Anspruch 12, in dem der wahlweise Schritt der Erhöhung oder Verminderung der gepumpten Fluidmenge die Zuschaltung oder Abschaltung von Pumpen je nach Bedarf beinhaltet.
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i4. Verfahren nach Anspruch 13, in dem die Zu- und Abschaltung von Pumpen automatisch erfolgt.