DE3515024C1 - Vorrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

• Durch die Vorsehung des Dosierzylinders mit bestimmten Volumen ist es bei dessen Füllung möglich, der Druckpumpe bei geschlossenem Speicherablaßventil vom Dosierzylinder aus die dort vorhandene Flüssigkeit zu Dosierungszwecken zur Verfügung zu stellen, so daß unabhängig von der Fördergeschwindigkeit der Druckpumpe dieser die gesamte im Dosierzylinder enthaltene Flüssigkeit zu Dosierzwecken zur Verfügung steht, also entweder diese gesamte Flüssigkeitsmenge in einem fortlaufenden Dosierstrom nach irgendwohin kontinuierlich abgegeben werden kann oder bei zwischenzeitlicher Schließung des Dosierzylinder-Entleerungsventils schrittweise nach dorthin abgegeben werden kann oder bei vorzeitiger endgültiger Schließung des Dosierzylinder-Entleerungsventils entsprechend teilweise abgegeben werden kann.
• Insbesondere im Hinblick auf die Teilabgabe der gesamten in dem Dosierzylinder aufnehmbaren Flüssigkeit empfiehlt sich in Weiterbildung die Ausbildung des Dosierzylinders mit einer Vielzahl von Füllstandsensoren je für einen bestimmten, aber unterschiedlichen Teilfüllungsgrad des Dosierzylinders.
• Insbesondere in Verbindung mit der eben angegebenen Weiterbildung empfiehlt sich eine noch weitergehende Ausbildung mit Signalgeber-Sensoren als Füllstandsensoren unter Verwendung einer Steuereinheit bei Anschluß derselben an die Signalleitungen der Signalgeber-Sensoren, wobei die Steuereinheit dazu dient, in Abhängigkeit von den empfangenen Sensorsignalen und damit in Abhängigkeit von der bis zu einem gewissen Zeitpunkt abgegebenen Flüssigkeitsmenge unter Vergleich dieser Menge mit der abzugebenden Sollmenge die Ventile für die weitere Dosierung zu verstellen, und zwar durch Öffnen bzw. Schließen.
• Da bei besonderen Anwendungsfällen nicht nur die Tatsache der bloßen Dosierung von der Menge her gesehen ausreicht, um bestimmte Verfahrensschritte erfolgreich durchführen zu können, sondern hierfür zugleich auch noch der zeitliche Verlauf der Dosierung in bestimmter Weise zu regeln ist, empfiehlt es sich, als an die Signalgeber-Sensoren angeschlossene Steuereinheit eine solche zu verwenden, mittels der zugleich auch der jeweilige zeitliche Dosierungsverlauf einem vorbestimmten zeitlichen Dosierungsverlauf entsprechend einzustellen ist.
• Insbesondere in Hinblick auf die mögliche Notwendigkeit, insgesamt sehr große Flüssigkeitsmengen, gelegentlich aber auch verhältnismäßig kleine Flüssigkeitsmengen dosieren zu müssen, ist es empfehlenswert, keinen zu großen Dosierungszylinder zu verwenden, sondern statt dessen einen verhältnismäßig kleinen Dosierungszylinder, der gegebenenfalls entsprechend oft nachgefüllt werden muß. Damit dies ohne lange Unterbrechung der Dosierung der Flüssigkeit möglich ist, empfiehlt sich in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, den Dosierzylinder über eine weitere Verbindungsleitung auch mit der Dosierleitung in Verbindung zu bringen, wobei in diese weitere Verbindungsleitung ebenfalls ein Ventil eingesetzt ist und stromabwärts des Anschlusses dieser weiteren Verbindungsleitung mit der Dosierleitung in letzterer noch ein weiteres Ventil eingesetzt ist. Bei dem erstgenannten Ventil handelt es sich dann um ein als Dosierzylinder-Füllventil und bei dem zweiten Ventil um ein als Dosierleitungs-Absperrventil zu bezeichnendes Ventil. Diese Weiterbildung macht es möglich, durch entsprechende Schließung bzw. Öffnung der diversen Ventile den Dosierzylinder über die Druckpumpe aus dem Flüssigkeitsspeicher heraus aufzufüllen, um so anschließend sofort weiter dosieren zu können. Eine solche Nachfüllung des Dosierzylinders nimmt verhältnismäßig sehr kurze Zeit in Anspruch und kann im übrigen auch während der Zeiten ausgeführt werden, während der die Steuereinheit das Dosieren im Hinblick auf die Einhaltung eines vorbestimmten zeitlichen Dosierungsverlaufs unterbricht.
• Bei den zu dosierenden Flüssigkeiten kann es sich um Flüssigkeitsmischungen handeln, aus denen bestimmten Komponenten verhältnismäßig schnell ausfallen, wenn diese Flüssigkeit unbeweglich in einem Behälter aufgenommen ist. Um jedoch eine in sich homogene und von Dosierschritt zu Dosierschritt gleichartige Dosierungsflüssigkeit zur Verfügung zu haben, bedarf es keiner besonderen Hilfsmittel wie Mischwerke o.dgl., wenn bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung lediglich eine zusätzliche Umwälzleitung vorgesehen wird, die einerseits stromaufwärts des Dosierleitungs-Absperrventils an der Dosierleitung und andererseits an den Flüssigkeitsspeicher angeschlossen ist. In diesem Fall ist es nämlich bei entsprechender Einstellung der diversen Ventile möglich, die an sich nur Dosierzweck dienende Druckpumpe zur Umwälzung heranzuziehen, die sowieso auch während der Unterbrechungsphasen des Dosiervorgangs in Betrieb steht.
• Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf die einzige Figur der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt ist, wobei gleichzeitig noch ein der Dosiervorrichtung nachgeordneter Färbekessel mit Umwälzsystem dargestellt ist.
• Von einem Flüssigkeitsspeicher 1, der über eine Leitung 2 mit eingesetztem Ventil 2a mit Flüssigkeit füllbar ist, führt eine Speicherablaßleitung 3 mit eingesetztem Ventil 3a zu einer Druckpumpe 4. An die Druckseite dieser Pumpe 4 schließt eine Dosierleitung 5 mit einem Rückschlagelement 6 an, wobei das Ende der Dosierleitung 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einen mit Umwälzpumpe 7 ausgestatteten Umwälzkreis 8 eines Färbekessels 9 für Textilgut einmündet.
• Stromabwärts des als Speicherablaß-Ventil zu verstehenden Ventils 3a ist die Speicherablaßleitung 3 an eine Verbindungsleitung 10 angeschlossen, die mit einem Ventil 10a ausgestattet ist und zu einem Dosierzylinder 11 führt Gleichzeitig ist bei der dargestellten Ausführungsform auch noch eine an die Dosierleitung 5 angeschlossene weitere Verbindungsleitung 12 mit eingesetztem Ventil 12a vorgesehen, deren anderes Ende an die erstgenannte Verbindungsleitung 10 angeschlossen ist. Dabei ist des weiteren zwischen dem Anschluß der weiteren Verbindungsleitung 12 an die Dosierleitung 5 und dem in dieser vorgesehenen Rückschlagelement 6 ein weiteres Ventil 5a eingesetzt. Die Ventile 10a und 12a können als Dosierzylinder-Entleerungsventil bzw. Dosierzylinder-Füllventil verstanden werden, während das Ventil 5a als Dosierleitungs-Absperrventil zu verstehen ist.
• Schließlich ist noch eine Umwälzleitung 13 mit eingesetztem Ventil 13a vorgesehen, deren eines Ende an dem Flüssigkeitsspeicher t und deren anderes Ende stromaufwärts des Dosierleitungs-Absperrventils 5a und zugleich stromabwärts des Anschlusses der weiteren Verbindungsleitung 12 an die Dosierleitung 5 angeschlossen ist. Im Bereich der Umwälzleitung 13 ist schließlich noch ein zur Entleerung der gesamten Dosiervorrichtung dienendes Ventil 14 vorgesehen.
• Am Dosierzylinder 11 sind in der zeichnerischen Dar- stellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Markierungen t5a,tSb . . 15x, l5y und t5z vorgesehen, die Füllstand-Sensoren andeuten sollen. Diese insbesondere elektrische Signale liefernden Füllstand-Sensoren sind über nicht dargestellte Leitungen an eine nicht dargestellte Steuereinheit angeschlossen. Diese leitet aus den ihr zugeführten Sensorsignalen die Menge der jeweils dosierten Flüssigkeit gegenüber einem Ausgangszustand bzw. Füllungsgrad des Dosierzylinders 11 ab, vergleicht die also bisher bereits dosierte Flüssigkeitsmenge mit der insgesamt zu dosierenden Flüssigkeitsmenge und betätigt dann in der jeweils notwendigen Weise zunächst das Ventil 10a in Hinblick auf die weitere Dosierung und, sofern zwischenzeitlich der Dosierzylinder 11 vollständig entleert worden sein sollte, die Ventile 3a, 10a, 12a, 5a, um den Dosierzylinder 11 zunächst nachzufüllen, um danach die Dosierung, sofern noch erforderlich, wie zuvor fortzusetzen.
• Zur erstmaligen Füllung des Dosierzylinders 11 werden die Ventile 10a und 5a geschlossen und die Ventile 3a und 12a geöffnet gehalten, wodurch über die Druckpumpe 4 vom Flüssigkeitsspeicher t Flüssigkeit in den Dosierzylinder 11 geführt wird. Anschließend werden zunächst die Ventile 3a und 12a geschlossen, wonach dann zunächst das Ventil 10a geöffnet und damit die Bereitschaft zur Dosierung erreicht wird. Soll nun im einzelnen Zeitpunkt Flüssigkeit in Richtung auf den Färbekessel 9 dosiert werden, so wird über die nicht dargestellte Steuereinheit das Ventil 5a entsprechend lang fortlaufend geöffnet gehalten oder in Intervallen geöffnet. Diese letzte Art der Dosierung kann so lange fortgeführt werden, wie noch Flüssigkeit im Dosierzylinder 11 enthalten ist. Ist der Dosierzylinder 11 schließlich vollständig entleert, so muß er nachgefüllt werden, was in derselben Weise geschieht wie die beschriebene Erstfüllung.
• Zum Umwälzen der im Flüssigkeitsspeicher 1 enthaltenen Dosierflüssigkeit vor dem Dosiervorgang oder in Ruhephasen zwischen einzelnen Dosierschritten werden die Ventile 10a, 12a und 5a geschlossen, während gleichzeitig die Ventile 3a und 13a geöffnet gehalten sind, so daß die Druckpumpe 4 dann als Umwälzpumpe arbeiten kann.
• Sofern das Intervall zwischen einzelnen Schritten der Dosierung in Hinblick auf die Art der zu dosierenden Flüssigkeit verhältnismäßig lang ist, kann sogar die in beiden Verbindungsleitungen 10 und 12 enthaltene Dosierflüssigkeit umgewälzt werden, wozu die Ventile 3a, 5a und 13a geschlossen werden, während gleichzeitig die Ventile lOa und 12a offen gehalten werden, so daß dann die Pumpe 4 als Umwälzpumpe in dem entsprechenden kleinen Kreis arbeiten kann.
• Durch eine entsprechend dichte Anordnung der Füllstand-Sensoren 15 kann eine beliebig feine Kontrolle der jeweils bereits dosierten Ist-Menge erreicht werden, so daß sogar eine sehr genaue Einhaltung eines zeitlichen Dosierungs-Sollverlaufs möglich ist.
• Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung erfüllt also in hohem Grade alle an eine solche Vorrichtung zu stellenden Forderungen für eine Präzisionssteuerung bestimmter Verfahrensabläufe.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit, mit einem Flüssigkeitsspeicher, mit einer Speicherablaßleitung, mit einem in die Speicherablaßleitung eingesetzten Ventil (Speicher-Ablaßventil), mit einer stromabwärts dieses Ventils saugseitig an die Speicherablaßleitung angeschlossenen Druckpumpe, mit einer druckseitig an diese Pumpe angeschlossenen Dosierleitung und mit einem in die Dosierleitung eingesetzten Rückschlagelement, d a dur c h g e -k e n n z e ich n e t, daß die Speicherablaßleitung (3) stromabwärts des Speicher-Ablaßventils (3a) über eine Verbindungsleitung (10) an einen Dosierzylinder (11) mit bestimmtem Volumen angeschlossen ist und daß im Bereich des Anschlusses der Speicherablaßleitung (3) an die Verbindungsleitung (10) in diese ein Ventil (Dosierzylinder-Entleerungsventil) (10a) eingesetzt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierzylinder (11) eine Vielzahl von Füllstandssensoren (15a-z) aufweist, die je bestimmten, aber unterschiedlichen Teilfüllungsgraden des Dosierzylinders (11) entsprechen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsensoren Signalgeber-Sensoren (15a-z) sind und daß deren Signalleitungen an eine Steuereinheit angeschlossen sind, die in Abhängigkeit von den empfangenen Sensorsignalen als Maß für die bereits aus dem Dosierzylinder (11) abgegebene Flüssigkeitsmenge unter Vergleich dieser Menge mit der abzugebenden Sollmenge die Ventile (3a, 10a) in die für die weitere Dosierung erforderliche Stellung (offen bzw. geschlossen) zu verstellen in der Lage ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zugleich zur Verstellung der Ventile (3a, 10a) derart in der Lage ist, daß der jeweilige zeitliche Verlauf der Dosierung (Ist-Dosierungsverlauf) einem vorbestimmten zeitlichen Verlauf der Dosierung (Soll-Dosierungsverlauf) entspricht.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleitung (5) stromaufwärts des Rückschlagelements (6) über eine weitere Verbindungsleitung (12) an die Verbindungsleitung (10) zwischen Speicherablaßleitung (3) und Dosierzylinder (11) angeschlossen ist, daß im Bereich des Anschlusses der Dosierleitung (5) an die weitere Verbindungsleitung (12) in diese ein Ventil (Dosierzylinder-Füllventil) (12a) eingesetzt ist und daß stromabwärts des Anschlusses der weiteren Verbindungsleitung (12) an die Dosierleitung (5) und zugleich stromaufwärts des Rückschlagelements (6) in die Dosierleitung (5) ein weiteres Ventil (Dosierleitungs-Absperrventil) (5a) eingesetzt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleitung (5) stromabwärts ihres Anschlusses an die weitere Verbindungsleitung (12) und zugleich stromaufwärts ihres Absperrventils (5a) an eine Umwälzleitung (13) mit eingesetztem Ventil (Umwälz-Sperrventil) (13a) angeschlossen ist, wobei das andere Ende der Umwälzleitung (13) an dem Flüssigkeitsspeicher (1) angeschlossen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, jeweils in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Umwälz-Sperrventil (13a) mittels der Steuereinheit betätigbar ist.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren einer Flüssigkeit gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Das Problem der Dosierung von Flüssigkeiten ist ein sehr häufig auftretendes Problem. Beispielsweise ist es für die Naßbehandlung von Textilgut häufig erforderlich, der Naßbehandlungsflotte, die zusammen mit dem zu behandelnden Textilgut in einem Naßbehandlungsbehälter enthalten ist, im Laufe der Naßbehandlung besondere Flüssigkeiten zuzugeben. Gerade dieses Problem stellt sich im Rahmen der modernen Färbetechnik, bei der z. B. der Farbstoff oder den Färbeprozeß beeinflussende Chemikalien im Laufe des Färbeverfahrens allmählich, schrittweise oder anderweitig bestimmt zugegeben wird.

   Dabei muß selbstverständlich die jeweils zugegebene Menge genau dosiert sein. Das Dosieren erfolgt bisher unter Verwendung sogenannter Dosierpumpen, d. h. unter Verwendung von Pumpen mit konstantem Fördervolumen je Hub, wenn es sich um eine Kolben/Zylinder-Pumpe handelt bzw. je Umdrehung, wenn es sich um eine Rotationspumpe handelt. Solche Pumpen mit konstantem Fördervolumen der angegebenen Art können jedoch nur dann Verwendung finden, wenn auf ihrer Druckseite, also dort, wohin die Flüssigkeit dosiert werden soll, eine Möglichkeit zur Aufnahme der jeweils dosierten Flüssigkeitsmenge besteht. Eine Dosierung der eben erläuterten Art mit den ebenfalls angesprochenen Pumpentypen ist jedoch nur bei begrenztem Gegendruck möglich und beispielsweise nie bei geschlossener Dosierungsleitung. Es muß daher bei Verwendung der genannten Pumpentypen dafür Sorge getragen werden, daß diese Pumpen bei zu hohem Gegendruck bzw.

   geschlossener Dosierleitung sehr schnell vollständig abgeschaltet werden, um Zerstörungen im Leitungs- oder Pumpensystem zu verhindern.

   Es gibt zwar auch bereits Pumpen, die geeignet sind, gegen hohe und höchste Gegendrücke und sogar bei geschlossener Förderleitung zu arbeiten; diese Pumpen eignen sich jedoch nicht zur dosierten Förderung, da die jeweils erreichte Fördermenge je Umdrehung bzw.

   Hub der Pumpen vom Gegendruck bzw. vom Verhältnis zwischen Druck an der Druckseite und Druck an der Saugseite abhängig ist. Solchen Pumpen müßten daher zur Erzielung einigermaßen gesicherter Dosierungsverhältnisse Durchströmungsmeßgeräte in der Dosierungsleitung nachgeordnet sein.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs hinsichtlich ihrer Gattung bezeichnete Vorrichtung zum Dosieren einer Flüssigkeit derart auszubilden, daß auch bei hohen Gegendrücken sowie geschlossener Dosierleitung die zum Dosieren verwendete Pumpe weiter betrieben werden kann, andererseits aber dennoch zuverlässig die jeweil zuzugebende Flüssigkeitsmenge dosierbar ist.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die£im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.