DE3818619A1 - Dosieranlage zum gravimetrischen dosieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage zum gravime­ trischen Dosieren gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Zum gravimetrischen Dosieren werden Anlagen verwendet, bei denen von einem oder auch mehreren Vorratsbehältern Flüssigkeiten in einen Ansatzbehälter geleitet werden, wobei der Ansatzbehälter auf einer Waage stehen kann. Vor dem Dosiervorgang wird die Waage austariert, so daß nacheinander in den Ansatzbehälter geleitete Flüssig­ keitskomponenten einzeln gewogen werden können. Nach jeder Zufuhr einer Komponente kann die Waage wieder auf Null gesetzt werden, um die nächste zuzuführende An­ satzkomponente dosieren zu können. Zwischen den Vor­ ratsbehältern und dem Ansatzbehälter sind Dosierventile vorgesehen, die mehr oder weniger weit geöffnet werden können. Es sind auch Dosierventile bekannt, die sehr kurzzeitig, also impulsweise, betätigbar sind, so daß die jeweilige Komponente tröpfchenweise dem Ansatzbe­ hälter zugeleitet werden kann.

Die bekannten Dosieranlagen haben jedoch den Nachteil, daß die jeweils verwendete Waage entsprechend dem Ge­ samtgewicht des Ansatzbehälters mit der darin enthalte­ nen Flüssigkeit ausgelegt sein muß, wodurch ein exaktes Wiegen sehr kleiner Ansatzkomponenten unmöglich wird. Besitzt die Waage beispielsweise einen Wägebereich von 2000 kg, so kann bei dieser Waage mit vertretbarem Aufwand, wie bei eichfähigen Waagen üblich, noch eine Dosiergenauigkeit von +/- 400 g erzielt werden. Eine Do­ sierung von Komponenten im Gewichtsbereich von wenigen Gramm ist somit völlig unmöglich.

Weiterhin ist es bekannt, Dosiervorrichtungn zu verwenden, bei denen der Vorratsbehälter sich auf einer Waage befindet. Dadurch ist es möglich die aus dem Vor­ ratsbehälter abgezogene Flüssigkeit gewichtsmäßig zu erfassen. Für größere Ansatzmengen muß jedoch bei die­ sen bekannten Dosieranlagen der Vorratsbehälter ent­ sprechend groß gewählt werden, wodurch sich wiederum für die Waage ein kleiner Teilungswert praktisch nicht realisieren läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosier­ anlage der eingangsgenannten Gattung derart weiterzubilden, daß in einen Ansatzbehälter einzubrin­ gende Ansatzmengen mit hoher Genauigkeit dosierbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man ausgehend von ei­ ner Dosieranlage der eingangsgenannten Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angege­ benen Merkmale. Durch die Verwendung von Pufferbehältern, die zwischen Vorratsbehälter und An­ satzbehälter angeordnet sind, können diese ein verhält­ nismäßig kleines Volumen und damit ein kleines Maximal­ gewicht aufweisen, so daß die mit ihnen verbundene Waa­ ge einen entsprechend kleinen Teilungswert besitzen kann. Somit können sogar mehrere Pufferbehälter auf ei­ ne Waage einwirken, die beispielsweise einen Wägebe­ reich von 15 kg haben kann. Wird eine größere Ansatz­ menge als in einem Pufferbehälter enthalten benötigt, so kann vom gewichtsmäßig entkoppelten Vorratsbehälter ein Nachfüllen des entsprechenden Pufferbehälters vor­ genommen werden, um die gewünschte Ansatzmenge im Wege eines zweifachen oder mehrfachen Wiegevorgangs in den Ansatzbehälter einleiten zu können. Werden beispiels­ weise sechs Pufferbehälter auf einer Waage mit einem Wägebereich von 15 kg angeordnet, so kann damit eine Dosiergenauigkeit von -3 g bis +6 g ohne übertriebe­ nen technischen Aufwand erhalten werden. Das Nachfüllen der Pufferbehälter erfolgt vorzugsweise automatisch mittels einer elektronischen Steuerung, die in Verbin­ dung mit Füllstandsgebern das Niveau des Flüssigkeits­ pegels in den Pufferbehältern überwacht und nach den einzelnen Dosiervorgängen ein Auffüllen auf das Aus­ gangsniveau selbsttätig veranlaßt.

Die Dosieranlage ist vorzugsweise mit einer ersten Do­ sierstation und einer zweiten Dosierstation versehen, wobei die erste Dosierstation zum Dosieren großer Men­ gen und die zweite Dosierstation mit den Pufferbehäl­ tern zum Dosieren kleinerer Mengen dient. Jede Dosier­ station besitzt wenigstens eine eigene Waage, so daß die Großkomponenten in der ersten Dosierstation mit ge­ ringerer Dosiergenauigkeit dem Ansatzbehälter zugeführt werden, während der Ansatzbehälter, nachdem er zur zweiten Dosierstation gebracht ist, dort die Kleinkom­ ponenten mit hoher Dosiergenauigkeit zugeführt bekommt. Dadurch kann nicht nur sehr rationell dosiert werden, sondern es können auch sehr kleine Flüssigkeitskompo­ nenten mit der hierfür erforderlichen hohen Dosierge­ nauigkeit einer großen Ansatzmenge zugefügt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Pufferbehälter in zwei oder mehrere Gruppen zusammenge­ faßt sind und jeder Gruppe von Pufferbehältern eine ei­ gene Waage zugeordnet ist. Dadurch ist es sogar möglich, daß im Bereich der zweiten Dosierstation gleichzeitig zwei unterschiedliche Flüssigkeitskompo­ nenten in den Ansatzbehälter eingeleitet werden können. Der Dosiervorgang kann dadurch beträchtlich verkürzt werden.

Die Pufferbehälter können über Vorratsbehälter aufge­ füllt werden, die auch der ersten Dosierstation zu­ geordnet sind. Außerdem können weitere Nachfülleitungen zu den Pufferbehältern führen, die von einem Tanklager oder dergleichen Flüssigkeiten in die Pufferbehälter nachfüllen. Dabei ist es äußerst wichtig, daß die Zu­ fuhrleitungen an den Pufferbehältern gewichtsneutral angeschlossen sind, d.h. daß zwischen Pufferbehälter und angeschlossener Zufuhrleitung ein vorzugsweise als Edelstahlfaltenbalg ausgebildeter Kompensator als Über­ gangsstück vorgesehen ist. Diese Maßnahme ist bei geschlossenen, beispielsweise für flüchtige Flüssigkei­ ten verwendete Pufferbehälter erforderlich. Um insge­ samt einen vollautomatischen Ablauf des gesamten Do­ siervorganges zu ermöglichen, kann eine Transportvor­ richtung vorgesehen sein, die den Ansatzbehälter nach Beendigung des Dosiervorganges an der ersten Dosiersta­ tion zur zweiten Dosierstation befördert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dosieranlage mit zwei Dosierstationen und

Fig. 2 ein Detail der zweiten Dosierstation der Dosieranlage gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Dosieranlage besteht aus einer ersten Dosierstation DS 1 und einer zweiten Do­ sierstation DS 2, die in der Zeichnung durch eine strichpunktierte Linie abgegrenzt sind.

Die Dosierstation 1 besitzt eine im Bodenbereich an­ geordnete Waage 1, auf der ein Ansatzbehälter 2 steht. Über dem Ansatzbehälter 2 befinden sich Dosierventile V 1 bis V 4, die über Rohrleitungen 3 bis 6 mit Vorrats­ behältern B 1 bis B 4 in Verbindung stehen. Die Vorrats­ behälter B 1 bis B 4 enthalten unterschiedliche Flüssigkeitskomponenten, die durch Öffnen des jeweils zugehörigen Ventils über die ebenfalls zugehörige Rohr­ leitung dosiert dem Ansatzbehälter 2 zugeführt werden können. Beim Dosiervorgang wird die dem Ansatzbehälter 2 zugeführte Gewichtsmenge von der Waage 1 gemessen und an einer Digitalanzeige eines Steuergerätes S 1 angezeigt. Das Steuergerät S 1 kann über Steuerleitungen L 1 den Dosiervorgang beenden, sobald ein vorgegebenes Gewicht erreicht ist. Daraufhin kann die Anzeige wieder auf Null gestellt werden und der nächste Dosiervorgang beginnen.

Die Waage 1 besitzt beispielsweise einen Wägebereich von 2000 kg und eine Teilung (Auflösung) von 1/5000 des Wägebereichs. Dadurch kann eine Dosiergenauigkeit von etwa +/-400 g erreicht werden.

Die Dosierstation DS 2 besitzt zwei Waagen 7, 8, an de­ nen jeweils sechs Pufferbehälter P 1 bis 6 und P 7 bis 12 aufgehängt sind bzw. aufliegen.

Die Pufferbehälter P 1 bis P 12 sind über Rohrleitungen 9 bis 20 an Dosierventile V 5 bis V 16 angeschlossen, die oberhalb eines Ansatzbehälters enden. Die Dosierventile V 5 bis V 16 werden über eine Steuerleitung L 2 betätigt, und zwar von der elektronischen Steuerung S 2, die In­ formationen von den beiden Waagen 7, 8 empfängt.

Die Pufferbehälter P 1 bis P 12 lassen sich über weitere Leitungen 22, 23 nachfüllen, wobei diese Leitungen 22, 23 jeweils über einen Kompensator 24 an die Pufferbe­ hälter angeschlossen sind. Die Kompensatoren 24 erlau­ ben einen gewichtsneutralen Anschluß der Leitungen 22, 23 an den Pufferbehältern.

Der Dosiervorgang in der Dosierstation DS 2 läuft derart ab, daß zunächst sämtliche Pufferbehälter P 1 bis P 12 bis zu einem einheitlichen Ausgangsniveau mit den ver­ schiedenen Flüssigkeitskomponenten aufgefüllt sind. Die Waagen 7, 8 sind auf Null austariert. Es wird nun bei­ spielsweise das Dosierventil V 5 und gleichzeitig das Dosierventil V 16 geöffnet und die entsprechenden Flüs­ sigkeiten aus den Pufferbehältern P 1 und P 12 gelangen in den Ansatzbehälter 21. Die dabei auftretende Ge­ wichtsabnahme wird an den Waagen 7 und 8 gemessen und im Steuergerät S 2 verarbeitet. Sobald eine vorher ein­ gegebene Gewichtsmenge aus dem Pufferbehälter P 1 oder P 12 entnommen worden ist, veranlaßt die Steuerung S 2, daß das entsprechende Dosierventil V 5 oder V 16 schließt. Reicht die im Pufferbehälter befindliche Men­ ge nicht aus, so kann über die Nachfülleitung von einem der Vorratsbehälter oder vom Tanklager ein Auffüllen auf das Ausgangsniveau erfolgen und eine weitere Dosie­ rung erfolgen, bis die gewünschte Menge der Flüssig­ keitskomponente in den Ansatzbehälter 21 gelangt ist.

In Fig. 2 ist die Anordnung eines Pufferbehälters P 1 und der zugehörigen Waage 7 dargestellt. Ebenso wie der Pufferbehälter P 1 sind auch die übrigen Pufferbehälter P 2 bis P 6 am gemeinsamen Gestell 25 befestigt. Anhand des Pufferbehälters P 1 wird der prinzipielle Aufbau nachfolgend erläutert.

Der Pufferbehälter P 1 ist als geschlossener Behälter ausgebildet und besitzt oben einen Kompensator 26, an den die Zufuhrleitung 22 angeschlossen ist, welche zum Vorratsbehälter B 4 von Fig. 1 führt. Von oben ragt ein Füllstandsgeber 27 in den Pufferbehälter P 1, der über eine elektrische Leitung 28 mit dem Steuergerät S 2 (Fig. 1) verbunden ist. Außerdem ist eine an sich be­ kannte Belüftungsöffnung, welche elektromagnetisch ver­ schließbar ist, vorgesehen, die die Bezugszahl 29 hat.

Der Pufferbehälter P 1 ist über ein Rohrstück 9 mit dem Dosierventil V 5 verbunden, welches von einem Dosierven­ tilantrieb 30 betätigt wird. Der Dosierventilantrieb 30 ist über pneumatische Kupplungen 31 auf sämtliche Dosierventile wirksam, die mit den Dosierbehältern P 1 bis P 6 in Verbindung stehen. Wird beispielsweise die pneumatische Kupplung 31 aktiviert, so wirkt der Do­ sierventilantrieb 30 über eine Platte 33 nur auf das Dosierventil V 5. Wird dagegen die pneumatische Kupplung 32 aktiviert, so wirkt der Dosierventilantrieb 30 über die Platte 33 nur auf das Dosierventil V 6. Die gesamte Anordnung von Pufferbehältern P 1 bis P 6 mit zugehörigen Rohrstücken und Dosierventilen V 5 bis V 10 ist über ein breites Stahlband 34 an der Waage 7 aufgehängt. Das Stahlband 34 übergreift die Wiegefläche der Waage 7 de­ ren Geber 35 über eine elektrische Leitung 36 an das Steuergerät S 2 angeschlossen ist.

Die Pufferbehälter P 7 bis P 12 gemäß Fig. 1 sind in entsprechender Weise an der Waage 8 befestigt. Im Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Dosierstationen DS 1 und DS 2 im Abstand voneinander angeordnet, jedoch ist es auch möglich, daß beide Dosierstationen zusammen mit einer einzigen Dosierstelle ausgeführt werden. Die Dosierventile V 5 bis V 16 könnten also an der gleichen Position angeordnet werden, wie die Dosierventile V 1 bis V 4.

Claims (7)

1. Dosieranlage zum gravimetrischen Dosieren von großen und kleinen Komponenten von Flüssigkeiten oder fließfä­ higen Stoffen in einen Ansatzbehälter mit zwischen Vor­ ratsbehälter und Ansatzbehälter angeordneten Dosierven­ tilen und mit Einrichtungen zum Wiegen der dem Ansatz­ behälter zugeführten Komponenten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Vorratsbehälter (B 1 bis B 4) und Ansatzbehälter (21) Pufferbehälter (P 1 bis P 12) angeordnet sind, von denen mehrere auf eine Waage (7; 8) einwirken, daß separat jedem Pufferbehäl­ ter (P 1 bis P 12) eine von der Waage (7; 8) ermittelte Gewichtsmenge über ein Dosierventil (V 5 bis V 16) ent­ nehmbar ist, und daß jeder Pufferbehälter (P 1 bis P 4) vom Vorratsspeicher (B 1 bis B 4) auf ein von einem Füll­ standsgeber (27) und einer Steuerung (S 2) überwachtes Ausgangsniveau auffüllbar ist.

2. Dosieranlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dosieranlage eine er­ ste Dosierstation (DS 1) mit Vorratsbehältern (B 1 bis B 4) zum Dosieren großer Mengen und eine zweite Dosier­ station (DS 2) mit Pufferbehältern (P 1 bis P 12) zum Do­ sieren kleiner Mengen hat, und daß jeder Dosierstation (DS 1, DS 2) eine eigene Waage (1, 7; 8) zugeordnet ist, wobei der Wägebereich der Waage (1) der ersten Dosier­ station (DS 1) ein Vielfaches des Wägebereichs der Waage (7, 8) der zweiten Dosierstation (DS 2) beträgt.

3. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Puf­ ferbehälter (P 1 bis P 12) in zwei oder mehrere Gruppen zusammengefaßt sind und jeder Gruppe von Pufferbehäl­ tern (P 1 bis P 6; P 7 bis P 12) eine eigene Waage (7; 8) zugeordnet ist.

4. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil der Pufferbehälter (P 1 bis P 4) über die Vorratsspeicher (B 1 bis B 4) der ersten Dosierstation (DS 1) auffüllbar ist.

5. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Dosierstation (DS 1) eine das Gewicht des Ansatzbehäl­ ters (2) messende Waage (1) hat, und daß die Waage oder die Waagen (7, 8) der zweiten Dosierstation (DS 2) das Gewicht der Pufferbehälter (P 1 bis P 12) mißt und daraus die den einzelnen Pufferbehältern entnommene Menge er­ mittelt wird.

6. Dosieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzbehälter (2) mittels einer Transportein­ richtung von der ersten Dosierstation (DS 1) zur zweiten Dosierstation (DS 2) transportiert wird.

7. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wäge­ bereich der ersten Dosierstation (DS 1) dem 100 bis 1000fachen des Wägebereichs der zweiten Dosierstation (DS 2) entspricht.