DE3781560T2

DE3781560T2 - Spender fuer eine chemische loesung und verfahren fuer seine verwendung.

Info

Publication number: DE3781560T2
Application number: DE8787300136T
Authority: DE
Inventors: Chris F Lehn
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1986-01-09
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2007-01-09
Also published as: FI865376A; DK5687D0; JPS62225239A; NO870063L; NO170456B; NO870063D0; AU585111B2; MX162395A; NO170456C; JP2601465B2; NZ218817A; EP0229038B1; DK168827B1; EP0229038A2; DE3781560D1; ES2033820T3; AU6710487A; ATE80277T1; DK5687A; US4858449A

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Spender. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung Spender, welche die gespendete Chemikalienmenge durch das Messen der Leitfähigkeit einer Lösung der Chemikalie kontrollieren. Am genauesten gesagt, betrifft die Erfindung Spender, welche in Reinigungsprozessen benutzte, feste Chemikalien spenden und die Menge der gespendeten Chemikalie durch das Messen der Leitfähigkeit einer Lösung der Chemikalie kontrollieren.
Die Verwendung von automatischen Spendern zum Spenden von in Reinigungsprozessen benutzen Chemikalien ist im Fachgebiet gut bekannt. Die automatischen Spender lassen sich im allgemeinen gemäß ihrer Methode zum Kontrollieren der gespendeten Chemikalienmenge grob in zwei Kategorien einteilen; (1) zeitkontrollierte Spender, und (2) Leitfähigkeitsmessungsspender.
Zeitkontrollierte Spender können nur Lösungen von bekannter und/oder konstanter Konzentration spenden, da während jedes Zyklus unterschiedliche Chemikalienmengen gespendet werden, wenn die Konzentration unbekannt und/oder variabel ist.
Ein Beispiel eines weitverbreiteten Verfahrens des Spendens einer in Reinigungsprozessen benutzen Lösung mit unbekannter sowie variabler Konzentration der gespendeten Lösung ist in US- PS 4,063,663, erteilt für Larson et al., beschrieben, die hier ausdrücklich durch Bezugnahme einbezogen wird. Larson offenbart einen Spender, in welchem Wasser aufgesprüht wird und die nach unten zeigende Oberfläche eines körnigen Reinigungsmittels auflöst, zur Verwendung in einer Waschmaschine.
In versuchen, die gespendete Chemikalienmenge zu kontrollieren, wenn die Konzentration der Lösung unbekannt oder variabel ist, kann die Beziehung zwischen Lösungskonzentration, Temperatur und Leitfähigkeit der Lösung benutzt werden.
Als Beispiel ist die Wirkung von Konzentration und Temperatur auf die Leitfähigkeit von Natriumhydroxid in Tabelle 1 bzw. Figur 1 dargestellt. Tatsächliche Testdaten, welche vom spendenden System und der gespendeten Chemikalie erhalten werden, werden zu einer allgemein beobachtbaren und reproduzierbaren Beziehung zwischen diesen drei Systemvariablen führen.
Anlagen nach dem Stand der Technik kontrollieren die Menge der gespendeten Chemikalie durch Leitfähigkeitsmessung entweder (i) des Spülwassers oder (ii) der konzentrierten, chemischen Lösung, welche in einem Reservoir aufbewahrt wird, wobei konzentrierte, chemische Lösung in das gemessene Reservoir gespendet wird, wenn die Leitfähigkeit der gemessenen Lösung unterhalb eines vorbestimmten Sollwerts fällt.
Vorzugsweise wird die Leitfähigkeit der konzentrierten, chemischen Lösung gemessen, da: (i) das Spülwasser Verunreinigungen, wie Erde enthält, was sich auf die Leitfähigkeit des Wassers auswirken kann, (ii) es eine große Zeitverzögerung zwischen dem Spenden der konzentrierten, chemischen Lösung und dem Messen der Leitfähigkeitsänderung des durch die zusätzliche Chemikalie gemachten Spülwassers geben kann, und (iii) automatische Spenderanlagen im allgemeinen separat von der dazubenutzten Waschmaschine verkauft werden und Leitfähigkeitsmessung des Spülwassers den Einbau von Elektroden in die Waschmaschine erfordert, was zusätzliche Arbeit kostet, Ausgaben hinzufügt und die Chance eines Mißerfolgs vergrößert.
Leitfähigkeitsmessung der konzentrierten, chemischen Lösung, welche im Reinigungsprozeß benutzt und in einem separaten Reservoir aufbewahrt wird, vermeidet die oben aufgelisteten Probleme, erfordert aber ein separates Reservoir zum Aufrechthalten der konzentrierten, chemischen Lösung, erhöht das mit dem Spenden der im Reinigungsprozeß benutzten Chemikalie verbundene Gesundheitsrisiko, da dauernd konzentrierte, chemische Lösung vorhanden ist und auf den Operateur gegossen oder gespritzt werden kann, und erfordert einen zusätzlichen Mechanismus zum zeitkontrollierten Spenden der konzentrierten, chemischen Lösung vom Reservoir in die Waschmaschine.
Folglich besteht ein Bedarf nach einem kompakten Spender, der eine gewünschte Chemikalienmenge in eine wässrige, chemische Lösung von unbekannter und/oder variabler Konzentration auf eine sichere, einfache und genaue Weise spendet.
Gemäß der Erfindung wird zum Spenden einer vorbestimmten Menge einer chemischen Lösung von unbekannter oder variabler Konzentration in ein Verwertungsmittel ein Chemikalienspender zur Verfügung gestellt, der folgendes umfaßt: ein Mittel zum Bilden einer wässrigen Lösung der Chemikalie und ein elektronischer Kontrollmechanismus, der im Betrieb in zusammenwirkender Weise mit dem Verwertungsmittel und dem Lösungsbildungsmittel zu verbinden ist; dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kontrollmechanismus Mittel zum Empfangen eines den Beginn des Spendens chemischer Lösung in das Verwertungsmittel einleitenden Kontrollsignals, Mittel zum Aussenden eines das Spenden der chemischen Lösung in das Verwertungsmittel startendes Kontrollsignals zum Lösungsbildungsmittel; und Rechenmittel zum periodischen Berechnen der Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie durch das Vornehmen von diskreten Messungen nach vorbestimmten Zeitintervallen, wobei jede Rechnung eine periodische Menge der während eines vorhergehenden Zeitintervalls gespendeten Chemikalie bestimmt, besagtes Rechenmittel Mittel zur Leitfähigkeitsmessung der wässrigen Lösung der Chemikalie enthält, besagtes Rechenmittel die periodischen Mengen aufsummiert, um die Gesamtmenge mit einer vorbestimmten Menge der zu spendenden Chemikalie vergleicht und ein Kontrollsignal zum Lösungsbildungsmittel aussendet, um das Spenden der chemischen Lösung zu beenden, wenn die vorbestimmte Menge der Chemikalie gespendet wurde.
Diese Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zum Spenden einer vorbestimmten Menge einer Chemikalie in einer Lösung von unbekannter oder variabler Konzentration in ein Verwertungsmittel, das das Bilden einer wässrigen Lösung der Chemikalie in einem Lösungsbildungsmittel und das Arbeiten eines elektronischen Kontrollmittels zum Kontrollieren des Arbeitens des Lösungsbildungsmittels und die Versorgung des Verwertungsmittels mit Lösung von dort beeinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsbildungsmittel und das elektronische Kontrollmittel von einem Spender nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche umfaßt sind und daß der Spender in einem Prozeß verwendet wird, der die folgenden Schritte enthält:
a) Spenden der chemischen Lösung mit einer bekannten, kon stanten Fließrate in das Verwertungsmittel;
b) Messen der Leitfähigkeit der Lösung beim Fließen der Lösung in das Verwertungsmittel;
c) Berechnen der Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie, indem
i) eine periodische Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie basierend auf der bekannten, konstanten Lösungsfließrate, der Länge der Periode und der Leit fähigkeit der Lösung berechnet wird, und
ii)die periodischen Mengen aufsummiert werden, um die Gesamt menge der bis dahin in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie zu erhalten;
d) periodisches Wiederholen der Schritte (b) und (c); und
e) Beenden des Flusses der Lösung in das Verwertungsmittel, wenn die Menge der gespendeten Chemikalie identisch mit der vorbestimmten Menge der Chemikalie ist.
In einer bevorzugten Ausführung enthält der Spender dieser Erfindung Mittel zum Einleiten des Spendens einer konzentrierten, chemischen Lösung zur geeigneten Zeit, (ii) Mittel zum Bilden einer konzentrierten, chemischen Lösung, (iii) Mittel zum Führen der konzentrierten, chemischen Lösung zu seinem Verwertungspunkt, (iv) Mittel zum Messen der Leitfähigkeit und der Temperatur der gespendeten, konzentrierten, chemischen Lösung, (v) Mittel zum Berechnen der Menge der gespendeten Chemikalie basierend auf der Leitfähigkeit und Temperatur der gespendeten, konzentrierten, chemischen Spüllösung, und (vi) Mittel zum Beenden der Bildung der konzentrierten, chemischen Lösung, wenn eine vorbestimmte Menge der Chemikalie gespendet worden ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung: (i) sendet eine Waschmaschine ein elektronisches Kontrollsignal zu einem Spraykontrollventil, um die Lösungsmittelzufuhrleitung zu öffnen, damit Lösungsmittel dort hindurch fliessen kann; (ii) öffnet sich das Zufuhrleitungskontrollventil und Lösungsmittel fließt mit einer im allgemeinen konstanten Fließrate zu einer Sprühdüse, in welcher das Lösungsmittel aufgesprüht wird und die festen oder körnigen Chemikalien, welche oberhalb der Sprühdüse zurückhaltbar gehalten werden, auflöst; (iii) wird die konzentrierte, chemische Lösung sofort eingesammelt und in die Waschmaschine gespendet; (iv) wird die Leitfähigkeit und Temperatur der konzentrierten, chemischen Lösung gemessen, bevor diese in die Waschmaschine eintritt; (v) berechnet ein Mikroprozessor die periodische Menge der gespendeten Chemikalie basierend auf der bekannten, konstanten Fließrate des Lösungsmittels, der gemessenen Leitfähigkeit und Temperatur der konzentrierten, chemischen
Lösung und der Zeitlänge seit Beginn des Spendens oder Vornehmen der letzten Messung der Leitfähigkeit und Temperatur; (vi) berechnet der Mikroprozessor die Gesamtmenge der gespendeten Chemikalie durch Aufsummieren der periodischen Mengen; (vii) werden die Schritte (iv) bis (vi) solange wiederholt, bis die vorbestimmte Menge der Spülchemikalie gespendet wurde; und (viii) sendet der Mikroprozessor ein Kontrollsignal zum Spraykontrollventil aus, um das Spraykontrollventil zu schließen, so daß der Lösungsmittelfluß dort hindurch und somit auch die Bildung der konzentrierten, chemischen Lösung aufhört und um das System auf einen anderen Spendezyklus vorzubereiten. Die vorliegenden Erfindung (i) kann mit konzentrierten, chemischen Lösungen von unbekannter und/oder variabler Konzentration benutzt werden, da die Menge der gespendeten Chemikalie direkt auf der Leitfähigkeit der Lösung beim Giessen basierend gemessen wird, (ii) hat eigentlich keine Verzögerungszeit zwischen dem Spenden und dem Messen, da die Messungen sofort nach dem Bilden der Flüssigkeit vorgenommen werden, (iii) ist unbeeinflußt von im Spülwasser gefundenen Verschmutzungen, da die Leitfähigkeit vor dem Einführen der konzentrierten Flüssigkeit in das Spülwasser gemessen wird, (iv) erfordert nicht die Benutzung eines separaten Reservoirs für die konzentrierte Lösung, da die konzentrierte Lösung beim Bilden derselben in die Waschmaschine gespendet wird, (v) hält keine konzentrierte Lösung zurück, da diese beim Bilden derselben in die Waschmaschine gespendet wird, und (vi) benötigt keinen zusätzlichen Mechanismus zum zeitkontrollierten Spenden der konzentrierten Lösung.
Der hierbei benutzte Ausdruck "Verwertungspunkt" bezieht sich auf einen Punkt, an dem die chemische Lösung benutzt wird und die von ihr gewünschte Aufgabe erfüllt, und "Verwertungsmittel" beschreibt eine Einrichtung, in welcher die chemische Lösung benutzt wird und die von ihr gewünschte Aufgabe erfüllt.
Der hier benutzte Ausdruck "periodische Menge" bezieht sich auf die Menge der Spülchemikalie, welche während einer einzigen Periode von willkürlicher Dauer gespendet wird.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe in die Tat umgesetzt werden kann, wird jetzt nur beispielsweise auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen:
FIGUR 1 ist eine graphische Darstellung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration für Natriumhydroxidlösungen bei verschiedenen Temperaturen.
FIGUR 2 ist eine Frontansicht des Spenders dieser Erfindung für zwei Chemikalien.
FIGUR 3 ist eine nicht alle Teile zeigende Explosionsansicht des Kollektors, der Sprühdüse und eines Teils des Behälters mit der Einlaßöffnung.
FIGUR 4 ist eine nicht alle Teile zeigende Explosionsansicht der Lösungsrohrleitung, welche die Elektroden und den Temperaturfühler enthält.
FIGUR 5 ist ein schematisches Blockdiagramm der elektrischen Flüsse.
FIGUR 6 ist ein schematisches Blockdiagramm der Flüssigkeitsströme.
Bezugnehmend auf Figur 2, wird dort allgemein ein Spender 20 zum Spenden einer konzentrierten, chemischen Lösung zu einem Verwertungspunkt gezeigt. Der Spender 20 ist betrieblich mit einem elektronischen Kontrollmechanismus 100 zum Kontrollieren der Produktion von konzentrierter, chemischer Lösung in dem Spender verbunden.
Der Spender 20 wird weiter hinsichtlich des Spendens eines festen, aufgegossenen Reinigungsmittels in eine Waschmaschine (nicht gezeigt) beschrieben, was die bevorzugte Ausführungsform ist. Es wird jedoch betont, daß der Spender genauso gut zum Spenden von irgendeiner Chemikalie zu irgendeinem Verwertungspunkt arbeitet, solange wie die Lösungsleitfähigkeit mathematisch mit der Lösungskonzentration korreliert werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf Tabelle 1 hingewiesen, welche die Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration für mehrere gewöhnliche Lösungen auflistet. In Figur 1 der Zeichnungen wird die Variation von Leitfähigkeit mit Temperatur sowie Konzentration (für NaOH-Lösung) gezeigt. Tabelle 1 Tabelle der Leitfähigkeit gegen Konzentration für gewöhnliche Lösungen Leitfähigkeit (G)uS/cm(uQ/cm)bei 25ºC (77ºF) Gewicht % Liter Essigsäure Punkt des Löslichkeitsmaximums Punkt (e) des Leitfähigkeitsmaximums Leitfähigkeitsmaximum Selten gebraucht HAC-Daten bei 18ºC
Wie am besten in Figur 2 zu sehen ist, enthält der Spender 20 (i) einen Kollektor 23 zum Stützen eines disponiblen Behälters 200 für feste Chemikalien 201 und zum Leiten der konzentrierten, chemischen Spüllösung in eine Lösungsrohrleitung 25, (ii) eine Lösungsrohrleitung 25 zum Leiten der konzentrierten, chemischen Lösung vom Kollektor 23 in die Waschmaschine (nicht gezeigt), (iii) in der bevorzugten Ausführungsform eine Pumpe 27, die betrieblich mit der Lösungsrohrleitung 25 verbunden ist, um die konzentrierte, chemische Lösung durch die Lösungsrohrleitung 25 und die Waschmaschine (nicht gezeigt) zu pumpen, (iv) ein Leitfähigkeitsfühlmittel 29, welches betrieblich mit der Lösungsrohrleitung 25 verbunden ist, um die Leitfähigkeit der in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gelenkten, konzentrierten, chemischen Lösung zu messen, (v) in der bevorzugten Ausführungsform ein Temperaturfühlmittel 30 (Figur 4), welches betrieblich mit der Lösungsrohrleitung 25 verbunden ist, um die Temperatur der in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gelenkten, konzentrierten, chemischen Lösung zu messen, (vi) eine Sprühdüse 31 (Figur 3), welche betrieblich im Kollektor 23 angebracht ist, um ein Wasserspray in den disponiblen Behälter 200 zu lenken, welcher vom Kollektor 23 gestützt wird, so daß die Chemikalie innerhalb des disponiblen Behälters 200 aufgelöst wird, (vii) eine Lösungsmittelzufuhrleitung 33, welche mit der Sprühdüse 31 verbunden ist, um die Sprühdüse 31 mit einer unter Druck stehenden Wasserquelle (nicht gezeigt) zu versorgen, (viii) ein Druckregulationsventil 35, welches betrieblich mit der Zufuhrleitung 33 verbunden ist, um eine konstante Fließrate des Lösungsmittels zur Sprühdüse 31 aufrecht zuerhalten, (ix) ein Kontrollventil, welches betrieblich mit der Zufuhrleitung 33 verbunden ist, um die Zufuhrleitung 33 in Antwort auf ein Kontrollsignal für den Wasserfluß dort hindurch zu öffnen und zu schließen.
Streng genommen zeigt Figur 2 eine Ausführung des Spenders 20 mit einem permanenten Behälter 200b, der eine nach oben gerichtete Zufuhröffnung 250 zum Einfüllen zusätzlicher Chemikalien 201 in den Behälter 200 hat. Die Zufuhröffnung 250 ist abgedeckt von einem nach oben gerichteten Deckel 251 und die Chemikalie im Behälter 200 wird durch ein Haltesieb 253 oberhalb der Sprühdüse 31 gehalten. Der permanente Behälter 200b kann mit Spülchemikalie 201 wiederaufgefüllt werden, wobei der Bedarf nach einem mehrfach disponiblen Behälter 200a eliminiert wird.
Der Kollektor 23 kann mit einem unteren Sieb 39 unterhalb der Düse 31 ausgerüstet sein, um das Passieren von fester, nicht aufgelöster Chemikalie 201 in die Lösungsrohrleitung 25 zu vermeiden.
Der Kollektor 23, der disponible Behälter 200, der permanente Behälter 200b, die Lösungsrohrleitung 25, das Haltesieb 253 und das untere Sieb 39 kommen in Kontakt mit der konzentrierten, chemischen Spüllösung und müssen daher aus einem Material hergestellt sein, welches den Kontakt mit der konzentrierten, chemischen Lösung ohne Verlust seiner strukturellen Integrität standhält. Materialien, welche benutzt werden können, umfassen rostfreien Stahl, Glas und Thermoplaste, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchloride etc., wobei Polypropylen wegen seiner niedrigen Kosten und der einfachen Verfügbarkeit bevorzugt wird.
Die konzentrierte, chemische Lösung kann durch die Schwerkraft zugeführt oder gepumpt in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gelangen. Die Größe der Pumpe ist vorzugsweise 1/30 h.p. bis 1/8 h.p. (25 bis 93 J/s)
Vorzugsweise sind das Leitfähigkeitsfühlmittel 29 und das Temperaturfühlmittel 30 eine rostfreie Stahlektrode 29 bzw. ein Thermistor 30 und beide befinden sich nahe an der unteren, inneren Oberfläche 26 der Lösungsrohrleitung 25, um zu allen Zeiten mit der durch die Lösungsrohrleitung 25 fliessenden, konzentrierten, chemischen Lösung Kontakt aufrechtzuerhalten. Die Wiederstandskapazität der Elektroden (Abstand zwischen Elektroden dividiert durch die Querschnittsfläche der Lösung zwischen den Elektroden) ist typischerweise zwischen 10 und 15/cm, wobei 11/cm die bevorzugte Wiederstandskapazität ist.
Vorzugsweise ist die Sprühdüse 31 auf das longitudinale Zentrum 24 (Figur 3) des Kollektors 23, des disponiblen Behälters 200 oder des permanenten Behälters 200b positioniert, so daß das von der Sprühdüse 31 abgegebene Wasserspray auf im wesentlichen die gesamte untere Oberfläche 202 der im Behälter 200 gespeicherten Chemikalie 201 trifft, wodurch sichergestellt wird, daß die gesamte Chemikalie 201 in Behälter 200 benutzt wird.
Das Druckregulationsventil 35 hält vorzugsweise die Lösungsmitteldruckzufuhr zur Sprühdüse 31 auf einem konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 bis 40 p.s.i. (7.000 bis 28.000 kg/m²) und am bevorzugsten in einem Bereich von ungefähr 15 bis 25 p.s.i. (10.500 bis 17.500 kg/m²).
Bezungnehmend auf Figur 5, wird das Funktionieren des Spenders 20 durch einen elektronischen Kontrollmechanismus 100 kontrolliert, welcher in zusammenwirkender Weise mit dem Zufuhrleitungskontrollventil 37, der Pumpe 27, dem Leitfähigkeitsfühlmittel 29, dem Temperaturfühlmittel 30 und der Waschmaschine (nicht gezeigt) verbunden ist, wobei im Betrieb (i) der elektronische Kontrollmechanismus 100 ein den Beginn des Spendens einleitendes Signal von der Waschmaschine (nicht gezeigt) erhält, (ii) der elektronische Kontrollmechanismus 100 ein Kontrollsignal zum Zufuhrleitungskontrollventil 37 entlang der Verbindung 137 aussendet, um die Zufuhrleitung 25 für den Wasserfluß dort hindurch zu öffnen, (iii) der elektronische Kontrollmechanismus 100 ein Kontrollsignal zur Pumpe 27 entlang der Verbindung 127 aussendet, um das Pumpen der konzentrierten, chemischen Lösung zu beginnen, (iv) das Leitfähigkeitsfühlmittel 29 und das Temperaturfühlmittel 30 Meßsignale zum elektronischen Kontrollmechanismus 100 entlang der Verbindungen 129a, 129b bzw. 130 aussendet, (v) der elektronische Kontrollmechanismus 100 die periodische Menge der in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gespendeten Chemikalie 201 basierend auf der bekannten, konstanten Wasserfließrate, der Zeitperiode, der Leitfähigkeit der Lösung und der Temperatur der Lösung berechnet, (vi) der elektronische Kontrollmechanismus 100 die Gesamtmenge der in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gespendeten Spülchemikalie 201 durch Aufsummieren aller periodischen Mengen der gespendeten Chemikalie 201 berechnet, (vii) die Schritte (iv) bis inkl. (vi) solange wiederholt werden, bis die vorbestimmte Menge von Spülchemikalie 201 gespendet wurde, und (viii) der elektronische Kontrollmechanismus 100 ein Signal zum Zufuhrleitungskontrollventil 37 aussendet, um den Lösungsmittelfluß durch die Zufuhrleitung 33 zu beenden, wodurch die Bildung von konzentrierter, chemischer Lösung beendet wird.
Um Zeitverzögerungen zu reduzieren und eine genauere Berechnung der Mengen der in die Waschmaschine (nicht gezeigt) gespendeten Chemikalie 201 zu sichern, wird die periodische Menge der gespendeten Chemikalie 201 vorzugsweise ungefähr jede 1/50 bis 1/2 Sekunde und am liebsten ungefähr jede 1/20 Sekunde berechnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektronische Kontrollmechanismus 100 dazu in der Lage, festzustellen, wann der Behälter 200 oder 200b leer ist und den Operateur zu warnen. Dies wird vorzugsweise durch Überwachen der Gesamtmenge der gespendeten Chemikalie 201 gemacht. Wenn die Gesamtmenge der gespendeten Chemikalie 201 eine erste vorbestimmte Minimalmenge innerhalb einer ersten festgesetzten Zeitperiode nicht trifft oder überschreitet, warnt der elektronische Kontrollmechanismus 100 den Operateur, daß der Behälter 200 oder 200b leer ist. Diese erste, festgesetzte Zeitperiode wird abhängig davon, wie schnell die vorbestimmte Menge der Chemikalie 201 typischerweise gespendet wird, variieren und sollte normalerweise ungefähr 1- 1/2- bis 3mal diesen Wert sein. Allgemein gesprochen, wird diese festgesetzte Zeitperiode in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 5 Minuten liegen.
Vorzugsweise, als eine zusätzliche, weniger lange Überprüfung, ob der Behälter 200 oder 200b leer ist, warnt die elektronische Kontrollschalttafel 100 den Operateur, daß der Behälter 200 oder 200b leer ist, wenn die Menge der gespendeten Chemikalie 201 eine zweite vorbestimmte Minimalmenge innerhalb einer zweiten festgesetzen, minimalen Zeitperiode nach dem Beginn des Spendens der Chemikalie 201 nicht trifft. Die vorbestimmte Minimalmenge der Chemikalie 201 wird abhängig von der speziellen Chemikalie 201 variieren, sollte aber gut unterhalb der typischen Menge dieser speziellen Spülchemikalie 201, welche während der zweiten, vorbestimmten Minimalzeitperiode gespendet wurde, gesetzt werden, um falsches Ablesen zu vermeiden. Die zweite, vorbestimmte Minimalzeitperiode ist eine willkürlich gesetzte Zeitperiode, welche lange genug sein sollte, um ein genaues Ablesen zu sichern, aber nicht so lange, daß der Zweck des schnellen Warnens des Operateurs, wenn der Behälter 200 oder 200b leer ist, zunichte gemacht wird. Die bevorzugte zweite vorbestimmte Minimalzeitperiode ist im allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 10 bis 30 Sekunden.
Sicherheitskontrollschalter 40 wird betrieblich mit dem Behälter 200 verbunden, um die relative Bewegung des Behälters 200 aus dem vollständigen Abdichtungseingriff mit Kollektor 23 zu fühlen, um zu fühlen, wann der Behälter 200 aus einer vollständig aufrechten Position über dem Kollektor 23 abgebracht wird. Sicherheitskontrollschalter 40 ist betieblich durch das Leitungsteil 140a mit der Leistungsquelle und durch das Leitungsteil 140b mit dem Kontrollventil 37 verbunden. Kontrollschalter 40 ist normalerweise in einem elektrisch offenen Zustand zum Verhindern des Passierens von Elektrizität von der Leistungsquelle 2 zum Kontrollventil 37, wodurch das Passieren des Wassers durch die Zufuhrleitung 33 verhindert wird. Wenn der Behälter 200 innerhalb des Kollektors angeordnet ist, berührt der Behälter 200 den Sicherheitsschalter 40 und drückt den Schalter 40 herunter, wodurch ein elektrisch geschlossener Schalter 40 entsteht, der somit elektrischer Leistung erlaubt, von der Leistungsquelle 2 durch die elektrische Kontrollschalttafel 100 zum Kontrollventil 37 zu fliessen, wodurch der Wasserfluß durch die Zufuhrleitung 33 erlaubt wird.
In einer zweiten Ausführungsform kann eine Vielzahl von mit einem einzigen, elektronischen Kontrollmechanismus 100 verbundenen Spendern 20 benutzt werden, wobei jeder Spender für eine andere Chemikalie 201 benutzt wird und jeder Spender unabhängig von den anderen auf ein Kontrollsignal von dem elektronischen Kontrollmechanismus 100 zum Spenden der gewünschten Menge der Chemikalie 201 zur gewünschten Zeit während des gewünschten Waschzyklus reagiert. Solche mehrfachen Behälter 200 oder 200b können so unterschiedliche Waschchemikalien wie Reinigungsmittel, Bleichmittel, Weichmacher etc. enthalten, wobei das Reinigungsmittel sowie das Bleichmittel während des Waschzyklus und der Weichmacher während des Auswaschzyklus gespendet wird.
Eine oder mehrere Dosierpumpen 50 können in der vorliegenden Erfindung enthalten sein, um flüssige Chemikalien einer bekannten Konzentration zu spenden, wodurch ermöglicht wird, daß Chemikalien, welche nicht in fester oder körniger Form gebildet werden können, in die Waschmaschine (nicht gezeigt) zur gewünschten Zeit gespendet werden. Das Arbeiten der Dosierpumpe 50 basiert im Hinblick darauf, wann das Spenden der flüssigen, chemischen Lösung zu starten und zu beenden ist, auf einem Kontrollsignal von dem elektronischen Kontrollmechanismus 100 entlang der Verbindung 130. Die bevorzugte Dosierpumpe 50 ist eine peristaltische Pumpe wegen der kaustischen Natur vieler der häufig in Reinigungsprozessen benutzten Chemikalien.

Beispiel 1

Präzision des Spenders

Ein Behälter mit aufgegossenem, festen "SOLID POWER" Reinigungsmittel, dessen Zusammensetzung in der ebenfalls anhängigen U.S. Patentanmeldung 06/234,940 offenbart ist, wurde im Spender dieser Erfindung plaziert. Die elektronische Kontrollschalttafel war darauf ausgerichtet, (i) Temperatur- und Leitfähigkeitsmessungen zu empfangen, (ii) die periodische Menge des jede 1/20 Sekunde gespendeten Reinigungsmittels zu berechnen, (iii) die periodischen Mengen aufzusummieren, um die Gesamtmenge des jede 1/20 Sekunde gespendeten Reinigungsmittels zu bestimmen, und (iv) das Spenden zu beenden, wenn die Gesamtmenge des gespendeten Reinigungsmittels genauso groß oder größer als die vorbestimmte, gewünschte Menge war.
Die Elektroden hatten eine Oberflächenfläche von ungefähr 0,406 cm² und waren ungefähr 4,45 cm von einander entfernt plaziert, so daß die Widerstandskapazität 11/cm war. Der Druck des in den Spender fließenden Wassers wurde auf ungefähr 15 p.s.i. (10.500 kg/m²) geregelt.
Die folgende Tabelle faßt die vorbestimmte Menge des Reinigungsmittels, welche in die elektronische Kontrollschalttafel einprogrammiert wurde, die Zeitdauer, die der Spender gearbeitet hat, und das Volumen der gespendeten, konzentrierten Reinigungslösung zusammen. Tabelle 2 vorherbestimmte, gewünschte Menge (g) Betriebszeit (s) gespendete Lösung (ml)
Eine Probe der Lösung wurde dann titriert, wobei eine 0.1 NHCl- Lösung als Standardsubstanz benutzt wurde.
Die Gramme des in die Lösung gespendeten Reinigungsmittels wurden unter Benutzung der folgenden Gleichung berechnet:
Gespendetes Reinigungsmittel [Gramm]
mit;
U= Volumen der gespendeten, konzentrierten Lösung;
S= Volumen des Standards, das titriert wurde, um den Äquivalenzpunkt (pH 8,3) einer 100ml-Probe einer konzentrierten, chemischen Lösung zu erhalten. (Bemerke -wenn eine 300 ml Probe titriert wurde, wird S gleich 1/3 des Volumens des benutzten Standards sein);
C= eine Konstante von 12,7 ml, welche das Volumen des Standards (0,1 N HCl) ist, das erforderlich ist, um den Äquivalenzpunkt (pH 8,3) für 100 ml einer 1,0 Gramm Gew-% "SOLID POWER", Reinigungsmittellösung (z. B. 12,7 ml von 0,1 N HCl Standards entsprechen 1 Gramm Reinigungsmittel) zu erreichen; und 100 überführt die Gleichung von Prozent in richtige Zahlen.
Die Probengröße, das Volumen des zum Erreichen des Äquivalenzpunktes benutzten Standards und die berechneten Gramme des Reinigungsmittels in der gesamten Lösung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Tabelle 3 titrierte Probe (ml) titrierter Standard (ml) gespendetes Reinigungs mittel (g)
Die prozentuale Abweichung der aktuellen Menge des gespendeten Reinigungsmittels von der vorbestimmten, gewünschten Menge beträgt:
(1) 6,2%
(2) 6,2%
(3) 2,5%
(4) 3,3%,
wodurch angezeigt wird, daß die Fehlerabweichung gut innerhalb des Fehlerbereichs liegt, der nötig ist, um das effiziente Arbeiten des Systems zu sichern.

Beispiel 2

Ein zweites Set von Tests wurde in Übereinstimmung mit der im Beispiel 1 offenbarten Prozedur durchgeführt, wobei jedoch an Stelle der Titration einer Probe des gebildeten, konzentrierten Reinigungsmittels der Reinigungsmittelbehälter vor und nach dem Spenden gewogen wurde, um die Menge des gespendeten Reinigungsmittels zu bestimmen. Die resultierenden Daten sind im Anschluß hieran tabellarisiert. Tabelle 4 vorherbestimmte Menge (g) Gewicht Behälter vor dem Spenden (g) Gewicht Behälter nach dem Spenden (g) Gewicht gespendetes Reinigungsmittel (g) Betriebszeit (s) Unterschied in Prozenten
Die Fehlerabweichung ist im allgemeinen kleiner als 10%, wodurch angezeigt wird, daß die Fehlerabweichung innerhalb des für ein effizient arbeitendes System Erlaubten liegt, und wie durch die große Spendezeitvarianz, die nötig ist, um im wesentlichen dieselbe Menge von gespendetem Reinigungsmittel zu erhalten, angezeigt wird, ist der Spender eine wesentliche Verbesserung gegenüber einfachen, zeitgeregelten Spendern.

Claims

1. Chemikalienspender (20) zum Spenden einer vorbestimmten Menge einer chemischen Lösung von unbekannter oder variabler Konzentration in ein Verwertungsmittel, der umfaßt: ein Mittel (20) zum Bilden einer wässrigen Lösung der Chemikalie sowie einen elektronischen Kontrollmechanismus (100), welcher im Betrieb in zusammenwirkender Weise mit dem Verwertungsmittel und dem Lösungsbildungsmittel (20) zu verbinden ist; dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kontrollmechanismus (100) Mittel (27) zum Empfangen eines den Beginn des Spendens der chemischen Lösung in das Verwertungsmittel einleitenden Kontrollsignals, Mittel zum Aussenden eines das Spenden der chemischen Lösung in das Verwertungsmittel startenden Kontrollsignals zum Lösungsbildungsmittel (20); Rechenmittel zum periodischen Berechnen der Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie durch das Vornehmen von diskreten Messungen nach vorbestimmten Zeitintervallen, wobei jede Rechnung eine periodische Menge der während eines vorhergehenden Zeitintervalls gespendeten Chemikalie bestimmt, besagtes Rechenmittel Mittel (29) zur Leitfähigkeitsmessung der wässrigen Lösung der Chemikalie enthält, besagtes Rechenmittel die periodischen Mengen aufsummiert, um die Gesamtmenge der gespendeten Chemikalie zu erhalten und die Gesamtmenge mit der vorbestimmten Menge der zu spendenden Chemikalie vergleicht; und Mittel zum Aussenden eines das Spenden der chemischen Lösung beendenden Kontrollsignals, wenn die vorbestimmte Menge der Chemikalie gespendet wurde, einschließt.

2. Spender nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Leitfähigkeitstühlmittel (29), das in zusammenwirkender Weise mit der Lösungsrohrleitung (25) vom besagten Lösungsbildungsmittel (20) zum Fühlen der Leitfähigkeit der durch die Rohrleitung (25) fließenden, chemischen Lösung verbunden ist und ein Leitfähigkeitssignal aussendet.

3. Spender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) das Lösungsbildungsmittel (20) folgendes umfaßt:

(i) einen Kollektor (23) zum Aufsammeln der chemischen Lösung;

(ii) eine Spraybildungsdüse (31) zum Führen eines Lösungsmittelsprays, um die Chemikalie aufzulösen;

(iii) besagte Lösungsrohrleitung (25), die den Kollektor (23) mit dem Verwertungsmittel verbindet, um konzentrierte, chemische Lösung vom Kollektor (23) zum Verwertungsmittel zu führen;

(iv) eine Lösungsmittelzufuhrleitung (33), die die Spraybildungsdüse (31) mit der Lösungsquelle verbindet;

(v) Durchflußregulationsmittel (35), die in zusammenwirkender Weise mit der Lösungsmittelzufuhrleitung verbunden sind, um eine konstante Lösungsmittelfließrate zu erhalten; und

(vi) Spraykontrollmittel (37), die in zusammenwirkender Weise mit der Lösungsmittelzufuhrleitung (33) verbunden sind, um den Lösungsmittelfluß zur Düse (31) zu kontrollieren und um als Antwort auf das Empfangen eines Kontrollsignals zum Öffnen und Schließen der Lösungsmittelzufuhrleitung (33) für den Lösungsmittelfluß wirksam zu sein.

4. Spender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kontrollmechanismus in zusammenwirkender Weise mit dem Verwertungsmittel, dem Leitfähigkeitsfühlmittel (29) und dem Spraykontrollmittel (37) verbunden ist, um:

(i) ein den Beginn des Spendens der chemischen Lösung in das Verwertungsmittel einleitendes Kontrollsignal, welches vom Verwertungsmittel ausgesandt wird, zu empfangen;

(ii) ein Kontrollsignal zum Spraykontrollmittel (37) auszusenden, um die Lösungsmittelzufuhrleitung (33) für den Lösungsmittelfluß dort hindurch zu öffnen;

(iii) ein vom Leitfähigkeitsfühlmittel (29) ausgesendetes Leitfähigkeitssignal zu empfangen;

(iv) eine periodische Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie basierend auf der konstanten Lösungsmittelfließrate, der Periodenlänge und der Leitfähigkeit der chemischen Lösung zu berechnen;

(v) die Gesamtmenge der in das Verwertungsmittel gespendeten, chemischen Lösung durch das Aufsummieren der periodischen Mengen zu berechnen;

(vi) Funktionen (iii) bis (vi) solange zu wiederholen, bis die vorbestimmte Menge der Chemikalie in das Verwertungsmittel gespendet ist; und

(vii) ein Kontrollsignal zum Spraykontrollmittel (37) auszusenden, um die Lösungsmittelzufuhrleitung (33) für den Lösungsmittelfluß dort hindurch zu schließen.

5. Spender nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) (i) der Kollektor (23) zum Aufsammeln der chemischen Lösung folgendes hat: (A) ein im oberen Bereich liegendes Aufnahmemittel zum Stützen eines Behälters (200), der in seinem oberen Bereich einen Chemikalienspenderbereich und im unteren Bereich einen Durchgang hat; und (B) eine untere Auslaßöffnung;

(ii) die Spraybildungsdüse (31) so angeordnet ist, daß sie ein Lösungsmittelspray in den oberen Speicherbereich des besagten Behälters (200) lenkt, um die direkt in Nachbarschaft zur Spraybildungsdüse gebrachte Chemikalie aufzulösen, welche als Lösung durch die untere Durchführung zum Kollektor (23) geht und sofort vom Kollektor durch die Auslaßöffnung geführt wird;

(iii) die Lösungsrohrleitung (25) die Auslaßöffnung mit dem Verwertungsmittel verbindet;

(iv) die Lösungmittelquelle (33), mit der die Lösungsmittelzufuhrleitung verbunden ist, unter Druck gesetzt sind; und

(v) das Durchflußregulationsmittel (35) durch Druck reguliert wird.

6. Spender nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Temperaturfühlmittel (30) in zusammenwirkender Weise mit der Lösungsrohrleitung (25) verbunden ist, um die Temperatur der chemischen Lösung zu fühlen und um ein Temperatursignal auszusenden; und die Berechnung der periodischen Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie zusätzlich auf die Temperatur der chemischen Lösung bezogen wird.

7. Spender nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender außerdem einen Filter (39) umfaßt, der zwischen die Spraybildungsdüse (31) und der Auslaßöffnung eingeschoben ist, um nicht aufgelöste, feste Chemikalie, welche aus dem Speicher fällt, aufzufangen.

8. Spender nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender außerdem folgendes umfaßt:

(a) eine Lösungspumpe (27), die betrieblich mit der Lösungsrohrleitung (25) verbunden ist, um die konzentrierte, chemische Lösung in das Verwertungsmittel zu pumpen und in Antwort auf den Empfang eines Kontrollsignals wirksam zu sein, um das Pumpen zu beginnen und zu beenden; und

(b) wobei der elektronische Kontrollmechanismus in zusammenwirkender Weise mit der Lösungspumpe (27) verbunden ist, um Kontrollsignale zur Lösungspumpe auszusenden (i) zum Starten des Pumpens, wenn die Wasserzufuhrleitung (33) für den Wasserfluß offen ist und (ii) zum Beenden des Pumpens, wenn die Wasserzufuhrleitung (33) für den Wasserfluß geschlossen ist.

9. Spender nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender außerdem eine Flüssigkeitsmeßeinrichtung umfaßt, die folgendes umfaßt:

(a) eine Dosierpumpe (50), welche die chemische Lösung in das Verwertungsmittel pumpt und in Antwort auf den Empfang eines Kontrollsignals wirksam ist, um das Pumpen zu beginnen und zu beenden;

(b) eine Zufuhrleitung, die die Dosierpumpe (50) mit der Quelle der chemischen Lösung verbindet; und

(c) eine zweite Rohrleitung, die die Dosierpumpe (50) mit dem Verwertungsmittel verbindet, um die chemische Lösung von der Dosierpumpe zum Verwertungsmittel zu lenken; wobei der elektronische Kontrollmechanismus (100) in zusammenwirkender Weise mit der Dosierpumpe (50) verbunden ist, um (i) ein vom Verwertungsmittel ausgesendetes Kontrollsignal zum Beginnen des Spendens der chemischen Lösung in dasselbe zu empfangen und einzuleiten, um (ii) ein Kontrollsignal zum Beginnen des Pumpens zur Dosierpumpe (50) auszusenden und um (iii) ein auf der Zeit basierendes Kontrollsignal zum Beenden des Pumpens zur Dosierpumpe (50) auszusenden.

10. Spender nach irgendeinem der Ansprüch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender außerdem einen Sicherheitskontrollschalter (40) umfaßt, der auf Bewegungen des Behälters (200) antwortet, indem sofort das Sprayen aus der Düse (31) blockiert wird, jedesmal wenn sich der Behälter neigt.

11. Spender nach irgendeinem der Anpsprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kontrollmechanismus (100) außerdem ein einen leeren Behälter signalisierendes Mittel umfaßt, um zu warnen, wenn die Gesamtmenge der gespendeten Chemikalie nicht länger anwächst.

12. Spender nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitfähigkeitsfühlmittel (29) und das Temperaturfühlmittel (30), falls vorhanden, nahe der unteren, inneren Oberfläche eines horizontalen Bereichs der Lösungsrohrleitung (25) angeordnet ist/sind, um sicherzustellen, daß das/die Fühlmittel die chemische Lösung beim Fliessen in das Verwertungsmittel berührt/berühren.

13. Spender nach irgeneinem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender eine Vielzahl von Lösungsbildungsmitteln (20) enthält, wobei jedes unabhängig von den anderen in Antwort auf den Empfang eines Kontrollsignals wirksam wird, um die damit verbundene Lösungsmittelzufuhrleitung (25) zum Versorgen des Verwertungsmittels mit unterschiedlichen Chemikalien zu öffnen und zu schließen.

14. Spender nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender eine Vielzahl von Flüssigkeitsmeßeinrichtungen (50) enthält, wobei jede unabhängig von den anderen in Antwort auf den Empfang eines Kontrollsignals wirksam wird, um das Pumpen zum Versorgen mit verschiedenen, chemischen Lösungen zu beginnen und zu beenden.

15. Spender nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß der Spender betrieblich mit besagtem Verwertungsmittel, welches eine Waschmaschine ist, verbunden ist.

16. Verfahren zum Spenden einer vorbestimmten Menge einer Chemikalie in einer Lösung von unbekannter oder variabler Konzentration in ein Verwertungsmittel, das das Bilden einer wässrigen Lösung der Chemikalie in einem Lösungsbildungsmittel und das Arbeiten eines elektronischen Kontrollmittels zum Kontrollieren des Arbeitens des Lösungsbildungsmittels und die Versorgung des Verwertungsmittels mit Lösung von dort beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsbildungsmittel und das elektronische Kontrollmittel von einem Spender nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche umfaßt sind und daß der Spender in einem Prozeß verwendet wird, der folgende Schritte umfaßt:

(a) Spenden der chemischen Lösung mit einer bekannten, konstanten Fließrate in das Verwertungsmittel;

(b) Messen der Leitfähigkeit der Lösung beim Fließen der Lösung in das Verwertungsmittel;

(c) Berechnen der Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie, indem:

(i) eine periodische Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie basierend auf der bekannten, konstanten Lösungsfließrate, der Länge der Periode und der Leitfähigkeit der Lösung berechnet wird, und

(ii) die periodischen Mengen aufsummiert werden, um die Gesamtmenge der bis dahin in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie zu erhalten;

(d) periodisches Wiederholen der Schritte (b) und (c); und

(e) Beenden des Flusses der Lösung in das Verwertungsmittel, wenn die Menge der in das Verwertungsmittel gespendeten Chemikalie identisch mit der vorbestimmten Menge der Chemikalie ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalie eine Spülchemikalie und das Verwertungsmittel einer Waschmaschine ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalie eine besagte Reinigungsmittelzusammensetzung ist.

19. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Menge der in die Waschmaschine gespendeten Chemikalie jede 1/50 bis 1/2 Sekunde berechnet wird.