DE3815034A1 - Verfahren zum dosieren von fluessigen oder breiartigen substanzen und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosie­ rung von flüssigen oder breiartigen Substanzen.

Sie betrifft auch eine Einrichtung zum Dosieren von flüssi­ gen oder breiartigen Substanzen, welche die Durchführung des obigen Verfahrens ermöglicht und die einen die zu dosieren­ den Substanzen enthaltenden Beschickungstank aufweist, sowie Mittel um vorbestimmte Mengen oder Volumina dieser Substan­ zen zu entnehmen und Mittel um die vorbestimmten Mengen oder Volumina in kontrollierter Weise abzulassen.

Herkömmlicherweise verwendet man Pumpen, um die Durchsatz­ menge von Flüssigkeiten, die man dosieren will, zu messen. Die Verwendung eines von einer Wiegeeinrichtung getragenen Reservoirs erlaubt es, die Gewichte der zu dosierenden Flüs­ sigkeiten zu messen und folglich die Durchsatzmenge der Pum­ pe von der in der Zeiteinheit gewünschten Gewichtsabnahme abhängig zu machen. Solche Einrichtungen kennt man unter der Bezeichnung Bunker mit geregeltem Ablaß oder gravimetrisches (gewichtsanalytisches) Differential-Dosiergerät (doseurs gravimetriques differentiels).

Bei diesen Einrichtungen sind die Pumpen die Schwachstellen; sie können Leckstellen aufweisen, können die dosierte Flüs­ sigkeit verunreinigen und erfordern in allen Fällen einen erheblichen Wartungsaufwand. Außerdem können im allgemeinen in den Einrichtungen dieser Art die viskosen oder breiarti­ gen Substanzen nicht dosiert werden.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die obigen Nach­ teile zu vermeiden, indem sie ein Verfahren entwickelt und eine Einrichtung zum Dosieren von flüssigen oder breiartigen Substanzen konzipiert, die keine Pumpe aufweist.

Hierzu ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekenn­ zeichnet, daß man fortlaufend vorbestimmte Mengen oder Volu­ mina der zu dosierenden Substanzen entnimmt, daß man diese vorbestimmten Mengen oder Volumina vorübergehend in minde­ stens einen Zwischenstapelbehälter gibt, dessen Gewicht und/oder Volumen man kennt, daß man diese vorbestimmten Mengen oder Volumina einem Gasdruck aussetzt und daß man die Öffnung eines Auslaßventiles und/oder den Gasdruck in dem Behälter derart reguliert, daß der Auslauf der vorbestimmten Mengen oder Volumina in einer gegebenen Zeit vor sich geht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man zwei nebeneinander angeordnete Zwischenstapelbehälter und nimmt das Füllen eines dieser Zwischenstapelbehälter in höchstens einem Teil der Zeit vor, die der andere zum Entleeren braucht.

Vorzugsweise sind die Mittel zum Füllen und Entleeren der Zwischenstapelbehälter so ausgeführt, daß das Füllen eines dieser Behälter in einer kürzeren Zeit durchführbar ist als mindestens zum Entleeren des anderen notwendig ist.

Das Gewicht der vorbestimmten Mengen der in den Zwischen­ stapelbehältern enthaltenen Substanzen ermittelt man vorzugs­ weise durch Wiegen dieser Behälter.

Während der Entleerung des Behälters überwacht man vorzugs­ weise laufend die Änderung des Gewichtes des die zu dosieren­ den Substanzen enthaltenden Behälters und man stellt die Ablaufmenge dieser Substanzen dadurch ein, daß man den Druck des in den Behälter eingeführten Gases und/oder die Öffnung des Ablaßventiles konstant hält.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verfährt man bei einer Dosierung auf folgende Art und Weise:

• - man schließt das Zulaufventil des vorher gefüllten Zwischenbehälters,
• - man öffnet das Belüftungsventil dieses Behälters,
• - man setzt den Behälter unter den Druck eines Gases,
• - man schaltet eine Aktionskette zum Messen der Ge­ wichte der zwei Behälter ein,
• - man öffnet allmählich das Ablaßventil des gefüllten Behälters und schließt allmählich das Ablaßventil des entleerten Behälters,
• - man schaltet die Aktionskette zum Messen des Gewich­ tes des gefüllten Behälters ein,
• - man schließt die Druckgaszuführung am leeren Behälter,
• - man öffnet das Zulaufventil des leeren Behälters,
• - man überwacht das Gewicht dieses Behälters während seiner Füllung, um den Moment zu erfassen, wo man ihn als voll betrachtet,
• - und man schließt das entsprechende Zulaßventil.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zum Entnehmen der vorbestimmten Menge oder Volumina oder die Elemente zu ihrer Abführung mindestens fol­ gendes aufweisen: einen Zwischenstapelbehälter, eine Anlage zur Druckgaserzeugung um die in diesem Behälter enthaltenen Substanzen dem Druck dieses Gases auszusetzen, mindestens ein in einer Entleerleitung dieses Behälters eingebautes Ventil zum Ablassen und/oder zum Regulieren und Elemente zum Überwachen und Steuern der Druckgaserzeugungsanlage und der Öffnung des Ventils für den Ablauf und/oder für die Regulie­ rung.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform dieser Einrichtung weist zwei nebeneinander an den Beschickungstank angeschlos­ sene Zwischenstapelbehälter auf, und eine Entleerleitung mit zwei jeweils mit jedem der zwei Behälter verbundenen Venti­ len zum Ablassen und Regulieren.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform weist zwei nebeneinan­ der an den Beschickungstank angeschlossene Zwischenstapel­ behälter auf und eine Entleerleitung mit zwei jeweils mit jedem der zwei Behälter verbundenen Ablaßventilen und einem einzigen Regulierventil.

Jeder Zwischenstapelbehälter ist vorteilhafterweise mit ei­ ner Wiegeeinrichtung verbunden, die dazu dient, das Gewicht dieses eine vorbestimmte Menge einer zu dosierenden Substanz enthaltenden Behälters zu bestimmen. Das Regulierventil ist vorzugsweise ein pneumatisch betätigtes Schlauchventil (du type a joint torique pneumatique).

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung anhand der beigefügten schema­ tischen Zeichnung mit seinen verschiedenen Vorteilen be­ schrieben.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung weist die beschriebene Einrichtung folgendes auf: einen Zulauftank 10 mit einer flüssigen oder breiartigen Substanz 11, die man dosieren will, zwei mit Hilfe der Leitungen 14 und 15 an den Zulauf­ tank 10 angeschlossene nebeneinanderliegende Zwischenstapel­ behälter 12 und 13 und zwei miteinander verbundene und an eine Auslaufleitung angeschlossene Entleerleitungen 16 und 17. Zulaufventile 20 und 21 sind jeweils in den Zulauflei­ tungen 14 und 15 eingebaut, und Ventile 22 und 23 für den Auslauf und/oder zum Regulieren sind jeweils in den Ablauf­ leitungen 16 und 17 eingebaut.

Ein Luftkompressor 24, der durch verschiedene andere Druck­ gaseinrichtungen ersetzbar wäre, ist an eine Druckverteilein­ richtung 25 angeschlossen, die wiederum mit den zwei Zwi­ schenstapelbehältern 12 und 13 verbunden ist. Jeder dieser Behälter ist jeweils mit einer Wiegeeinrichtung 26 und 27 verbunden. Übrigens ist der Zwischenstapelbehälter 12 mit einem Ventil 28 zum Entlüften oder zum Ablassen von Druckgas versehen. Auf ähnliche Weise ist auch der Zwischenstapelbe­ hälter 13 mit einem Ventil 29 versehen, welches die gleichen Funktionen hat.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt: die zwei Zwischenstapelbehälter 12 und 13 werden abwechselnd gefüllt und entleert. Während der eine der Behäl­ ter über die Entleerleitung durch das entsprechende Entleer­ ventil entleert wird, füllt sich der andere Zwischenstapelbe­ hälter. Die Entleerung des ersten Behälters ist kontrollier­ bar in Abhängigkeit der mit Hilfe der zu dem jeweiligen Behälter gehörenden Wiegeeinrichtung gemessenen Gewichtsab­ nahme. Die Regulierung des Ablaufes der in dem Behälter be­ findlichen flüssigen oder breiartigen Substanzen erreicht man durch eine Kontrolle des Druckes des in diesen Behälter gepreßten Gases. Dieses Gas kann ein neutrales Gas, eine Gasmischung, Luft, Dampf oder irgendein anderes nicht mit den in dem Behälter befindlichen Substanzen reagierendes Gas sein. Die Regulierung kann auch dadurch geschehen, daß man das Ablaßventil steuert, welches vorteilhafterweise ein pneu­ matisch betätigtes Schlauchventil ist.

Wenn die zu dosierenden Substanzen aus leicht fließenden Flüssigkeiten bestehen, verbindet man den Zulauftank mit dem Zwischenstapelbehälter und die Flüssigkeit fließt in Folge der Schwerkraft in diesen Behälter, wobei man den Quer­ schnitt der Fülleitung so wählt, daß die Füllung des Behäl­ ters in einem Zeitraum geschieht, der ungefähr 80% der zum Entleeren des anderen Behälters notwendigen Mindestzeit ent­ spricht. Wenn jedoch die im Zulauftank enthaltene Substanz viskos oder breiartig ist, muß man diesen Tank unter Druck setzen, um eine zwangsläufige Füllung der Zwischenstapelbe­ hälter zu gewährleisten. Das Füllen dieser Zwischenstapel­ behälter 12 und 13 wird durch die zwei Belüftungsventile 28 und 29 erleichtert, durch welche im Augenblick dieser Fül­ lung die ursprünglich in dem Behälter enthaltene Luft entwei­ chen kann. Man wiegt den ein vorbestimmtes Volumen der zu dosierenden Substanz enthaltenden Behälter; wenn das obere Niveau erreicht ist, schließt man das Zulaufventil.

Während dieser Zeit hat sich der andere Zwischenstapelbehäl­ ter vorab entleert, wobei diese Entleerung in Abhängigkeit der Gewichtsabnahme des Behälters, die man mit Hilfe der entsprechenden Wiegeeinrichtung mißt, vor sich ging. Diese Regulierung geschieht durch eine Überwachung des Druckes des in den Zwischenstapelbehälter während des Entleervorganges eingeleiteten Gases, wobei der Druck dazu dient, mehr oder weniger Substanz zum Ableerventil hin zu drücken. Wegen der Kompressibilität der Gase kann diese Methode die Tendenz haben, die Durchsatzmenge zum Pulsieren zu bringen, wenn die Änderungen schnell verlaufen. Sie hat jedoch den Vorteil, daß sie kein in Bewegung befindliches Teil aufweist, das in Kontakt mit der Flüssigkeit kommt, wodurch jedes Risiko einer Verunreinigung ausscheidet.

Im übrigen weisen die Ablaßventile und/oder Regulierventile 22 und 23 vorzugsweise eine kreisförmige Öffnung auf, die durch einen Schlauch (joint torique creux) aus elastischem Werkstoff zu schließen ist und der von einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit versorgt ist. Die Öffnung des Ab­ leerventiles ist direkt von dem Druck der an diesem Schlauch zugeführten Flüssigkeit abhängig. Selbstverständlich sind diese pneumatischen Ablaßschlauchventile durch ein Nadelven­ til oder irgendein anderes gleichwertiges Ventil ersetzbar. Es ist auch möglich, in die Ablaufleitung 18 ein einziges Regulierventil 19 einzubauen, wobei die Ventile 22 und 23 in diesem Fall nurmehr die Funktion von Auf-Zu-Ventilen haben. Wie vorher stört kein bewegliches Teil die Flüssigkeit bei ihrem Ablauf aus dem abzuleerenden Behälter.

Interessanterweise kann man feststellen, daß das Unterdruck­ setzen des zu entleerenden Zwischenstapelbehälters keinen ins Auge fallenden Einfluß auf dessen Gewicht hat. In der Tat ist das Gewicht des in den Behälter geleiteten, unter Druck stehenden Luft- oder Gasvolumens im Vergleich mit dem Gewicht der in diesem Behälter befindlichen flüssigen oder breiartigen Substanz praktisch vernachlässigbar. So ist es möglich, die Abnahme des Behältergewichtes während der Ent­ leerung zu überwachen.

Wenn der zu entleerende Behälter das untere Niveau erreicht, gewährleistet eine Einrichtung zur Kontrolle und automati­ schen Steuerung 30 die Umschaltung der Ventile für Zulauf und Ablauf, so daß ein neuer Füll- und Ableerzyklus in die Wege geleitet werden kann.

Um eine Dosierung durchzuführen, geht man wie folgt vor:

• - man schließt das Zulaufventil des vorher gefüllten Zwischenbehälters,
• - man öffnet das Belüftungsventil dieses Behälters,
• - man setzt den Behälter unter den Druck eines Gases,
• - man schaltet eine Aktionskette zum Messen der Ge­ wichte der zwei Behälter ein,
• - man öffnet allmählich das Ablaßventil des gefüllten Behälters und schließt allmählich das Ablaßventil des entleerten Behälters,
• - man schaltet die Aktionskette zum Messen des Ge­ wichts des gefüllten Behälters ein,
• - man schließt die Druckgaszuführung am leeren Behäl­ ter,
• - man öffnet das Zulaufventil des leeren Behälters,
• - man überwacht das Gewicht dieses Behälters während einer Füllung um den Moment zu erfassen, wo man ihn als voll betrachtet,
• - und man schließt das entsprechende Zulaufventil.

Es ist ganz klar, daß es kaum möglich ist, eine laufende Dosierung von ursprünglich im Zulauftank 10 befindlichen Substanzen zu gewährleisten, wenn die Einrichtung nur einen einzigen Zwischenstapelbehälter aufweist. Die bevorzugte Variante weist zwei Zwischenstapelbehälter auf, wovon der eine sich im Zustand des Füllens, und der andere sich im Zustand des Entleerens befindet, und man kann damit eine laufende Dosierung der Substanzen 11 gewährleisten.

Wie vorher erwähnt, kann man mit dieser Einrichtung und dem damit möglichen Verfahren eine Dosierung von flüssigen oder breiartigen Substanzen gewährleisten, ohne daß man auf die Verwendung einer Pumpe zurückgreift.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebe­ nen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann unterschied­ liche Veränderungen erfahren und sich in verschiedenen für den Fachmann klaren Varianten zeigen. Unter anderem läßt sich die Wiegeeinrichtung ersetzen durch eine mit dem Regu­ lierventil gekoppelte Durchflußmessung, durch einen mit Ultraschall oder mit Corriolis-Effekt arbeitenden Durchfluß­ messer oder durch irgendeine andere Einrichtung. Übrigens ist festzuhalten, daß man, wenn es die zur Verarbeitung kommenden Substanzen erfordern, die Einrichtung auch mit Thermostaten versehen kann. Dies ist besonders interessant, wenn es sich darum handelt, viskose Substanzen bei Umgebungs­ temperaturen zu verarbeiten. Mit dieser Einrichtung kann man Flüssigkeiten in senkrechter Richtung "pumpen". Sie erlaubt auch mittels einer geeigneten Dimensionierung des Tanks und der Zwischenbehälter die Verarbeitung von gefährlichen Flüs­ sigkeiten, von explosiven Substanzen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Dosieren von flüssigen oder breiartigen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man fortlaufend vorbestimmte Mengen oder Volumina dieser Substanzen entnimmt, daß man diese vorbestimmten Mengen oder Volumina vorübergehend in mindestens einen Zwischenstapel­ behälter gibt, dessen Gewicht und/oder Volumen man kennt, daß man diese vorbestimmten Mengen oder Volumina einem Gas­ druck aussetzt und daß man die Öffnung eines Auslaßventils und/oder den Gasdruck in dem Behälter derart reguliert, daß der Auslauf der vorbestimmten Mengen oder Volumina in einer gegebenen Zeit vor sich geht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei nebeneinander angeordnete Zwischenstapelbehälter verwendet, und daß man das Füllen des einen dieser Zwischen­ stapelbehälter in höchstens einem Teil der Zeit vornimmt, die der andere zum Entleeren braucht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mittel zum Füllen und Entleeren der Zwischenstapel­ behälter so ausführt, daß das Füllen eines dieser Behälter in einer kürzeren Zeit durchführbar ist, als mindestens zum Entleeren des anderen notwendig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gewicht der vorbestimmten Substanzmenge durch Wiegen des Behälters ermittelt.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Entleerung des Behälters fortlaufend die Änderung des Gewichtes des die zu dosierenden Substanzen enthaltenden Behälters überwacht und daß man die Ausfluß­ menge dieser Substanzen dadurch einstellt, daß man den Druck des in den Behälter eingeleiteten Gases und/oder die Öffnung des Ablaßventiles konstant hält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Dosieren auf folgende Art und Weise verfährt:

• - man schließt das Zulaufventil des vorher gefüllten Zwi­ schenbehälters,
• - man öffnet das Belüftungsventil dieses Behälters,
• - man setzt den Behälter unter den Druck eines Gases,
• - man schaltet eine Aktionskette zum Messen des Gewichts der zwei Behälter ein,
• - man öffnet allmählich das Ablaßventil des gefüllten Behäl­ ters und schließt allmählich das Ablaßventil des entleerten Behälters,
• - man schaltet die Aktionskette zum Messen des Gewichts des gefüllten Behälters ein,
• - man schließt die Druckgaszuführung am leeren Behälter,
• - man öffnet das Zulaufventil des leeren Behälters,
• - man überwacht das Gewicht dieses Behälters während seiner Füllung, um den Moment zu erfassen, wo man ihn als voll be­ trachtet,
• - und man schließt das entsprechende Zulaufventil.

7. Einrichtung zum Dosieren von flüssigen oder breiartigen Substanzen, welche die Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche ermöglicht, die folgendes aufweist: einen die zu dosierenden Substanzen (11) enthaltenden Zulauftank (10), Mittel um vorbestimmte Mengen oder Volumina dieser Substanzen zu entnehmen und Mittel um die vorbestimmten Mengen oder Volumina in kontrollierter Weise abzulassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zum Entnehmen der vorbestimmten Mengen oder Volumina und die Elemente zu ihrer Abführung mindestens fol­ gendes aufweisen: einen Zwischenstapelbehälter (12 oder 13), eine Anlage zur Druckgaserzeugung (24) um die in diesem Behälter enthaltenen Substanzen dem Druck dieses Gases auszu­ setzen, mindestens ein in einer Entleerleitung (16 oder 17) dieses Behälters eingebautes Ventil zum Ablassen und/oder zum Regulieren (22 oder 23) und Elemente zum Überwachen und Steuern (30) der Druckgaserzeugungsanlage und der Öffnung des Ventils für den Ablauf und/oder für die Regulierung (22 oder 23).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei nebeneinander an dem Zulauftank (10) angeschlossene Zwischenstapelbehälter (12 und 13) aufweist und eine Ent­ leerleitung mit zwei jeweils mit jedem der zwei Behälter verbundenen Ventilen zum Ablassen und Regulieren (22, 23).

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei nebeneinander an den Zulauftank (10) angeschlossene Zwischenstapelbehälter (12 und 13) aufweist und eine Ent­ leerleitung mit zwei jeweils mit jedem der zwei Behälter ver­ bundenen Ablaßventilen (22, 23) und einem einzigen Regulier­ ventil (19).

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zwischenstapelbehälter mit einer Wiegeeinrichtung (26, 27) verbunden ist, die dazu dient, das Gewicht dieses eine vorbestimmte Menge einer zu dosierenden Substanz enthalten­ den Behälters zu bestimmen.

11. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierventile (22, 23, 19) pneumatisch betätigte Schlauchventile sind.