DE3818760C2 - - Google Patents
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- G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
- G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
- G05D11/131—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Bei einem aus dem US-Patent 46 38 924 bekannten Verfahren wird
einem Mischungstank jeweils eine bestimmte Menge des Sekundärmediums
zugeführt, sobald eine bestimmte Menge des Primärmediums
in den Tank gelangt ist. Dabei bleibt die Zufuhrmenge
des Sekundärmediums jeweils konstant, bei erhöhtem Volumenstrom
des Primärmediums verkürzen sich lediglich die Pausen zwischen
den einzelnen Zufuhrintervallen. Konstruktionsbedingt ist die
dort gezeigte Mischeinrichtung außerdem nur geeignet, dem
Primärmedium (vorzugsweise Wasser) vergleichsweise geringe
Mengen des Sekundärmediums (vorzugsweise Konzentrat) zuzuführen.
Bei einem aus der DE 28 21 990 A1 bekannten Mischungsverfahren
werden einem Behälter zwei Flüssigkeiten aus getrennten Zuleitungen
zugeführt, in denen der Durchfluß jeweils erfaßt und
zugehörige Ventile von einer Steuereinheit dementsprechend angesteuert
werden. Die Zufuhr des einen Mediums ist von dem
Volumenstrom des anderen vollkommen unabhängig, weshalb nach
einem Förderzyklus beide Ventile zu schließen sind und keine
kontinuierliche Förderung eines Primärmediums möglich ist.
Analoges gilt für die in der DE 36 14 215 A1 offenbarte Mischanordnung,
bei der ebenfalls einem Behälter während eines
Förderzyklus stets nur eine bestimmte Menge des einen und des
anderen Mediums zuführbar ist.
Auch das Verfahren nach der DE-OS 19 43 930 sieht lediglich
eine Mischung zweier Medien vor, die beide intermittierend
zugeführt werden. Im übrigen hat das dortige Verfahren hauptsächlich
den Zweck, beide Medien möglichst gleichzeitig einem
Mischungsraum zuzuführen, wobei sich das Mischungsverhältnis
nicht selbsttätig aufrechterhält, sondern von außen über eine
Steuerung vorgegeben ist.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art besteht die der
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein vorgebbares,
insbesondere konstantes, Mischungsverhältnis von Sekundär- zu
Primärmedium auf verfahrenstechnisch möglichst einfache und
sicher wirkende Weise selbsttätig aufrechtzuerhalten. Gelöst
wird diese Aufgabe durch die Verfahrensschritte nach dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
Dieses Verfahren ermöglicht es, auf recht geschickte und ein
fache Weise die Zufuhrmenge an Sekundärmedium in Abhängigkeit
der Größe des Primärmedium-Volumenstromes zu steuern, indem
einmal aufeinander abgestimmte Einheitssignale für den Primär
medium-Volumenstrom und die Förderzeit des Sekundärmediums je
weils gemessen und miteinander verglichen werden. Dabei wird
das Einheitssignal für die Förderdauer des Sekundärmediums bei
jedem Förderstart von seinem unteren Grenzwert ausgehend bis zu
seinem oberen Grenzwert ansteigend neu aufgebaut, und zwar pro
portional zur jeweils angelaufenen Förderzeit. Die beiden Ein
heitssignale sind so aufeinander abgestimnt, daß bei maximalem
Primärmengenstrom das Sekundärmedium pausenlos mit einem durch
die Förderanlage einstellbar vorgebbaren während des Förderns
gleichen Volumenstrom dem Primärmedium zugeführt wird.
Für den Fall, daß der Primär-Volumenstrom abnimmt, muß sich
proportional dazu die Förderzeit des Sekundärmediums ver
ringern. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird dies dadurch
erreicht, daß das die erfaßte Förderdauer jeweils angebende
Einheitssignal laufend darauf hin überprüft wird, wann es den
Wert des den Primärmediumstrom anzeigenden Einheitswert
erreicht hat. Sobald Übereinstimmung erreicht ist, wird die
Förderzeit unterbrochen. Der Unterbrechungszeitraum richtet
sich dabei nach der Differenz zwischen der für den maximalen
Primärmediumstrom erforderlichen Förderzeit des Sekundärmediums
und der jeweils bei Gleichheit der Signalwerte bereits tatsäch
lich abgelaufenen Förderzeit. Dies bedeutet zwangsläufig, daß
es bei maximalem Primärmediumstrom keine Förderunterbrechung
geben kann.
Das Verfahren läßt sich dabei einrichtungsmäßig so auslegen,
daß bei Einhaltung eines gleichen Mischungsverhältnisses und
gleicher Volumenströme von Sekundär- und Primärmedium die ab
soluten Förder- und Pausenintervalle für die Sekundärmedium
zufuhr verändert werden können. Entscheidend ist lediglich, daß
das Verhältnis zwischen Förder- und Nicht-Förderzeit jeweils
gleich bleibt. Im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Aus
führungsbeispieles wird dies noch näher erläutert werden.
Die beiden für das Verfahren notwendigen Einheitssignale lassen
sich insbesondere pneumatisch erzeugen und vergleichen.
Das Verfahren wird besonders zweckmäßig von einer Einrichtung
nach Anspruch 3 geführt, wobei das Förderzeiten-Einheitssignal
gleichzeitig zwei Komparatoren zugeführt wird, bei denen in
einem durch direkten Vergleich dieses Einheitssignales mit dem
Primärmediumstrom- Einheitssignal das jeweilige Förderzeitende
und in dem anderen das folgende Pausenzeitenende bestimmt wird.
Die Förderzeiten-Einheitssignale lassen sich bei pneumatischem
Verfahrensbetrieb auf recht einfache Weise durch einen nach
Anspruch 4 aufgebauten Rampengeber erzeugen, dem ein Selbst
halterelais nach Anspruch 5 vorgeschaltet ist.
Der weitere Aufbau von die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf besonders günstige Weise ermöglichenden Einrich
tungen ist Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens und der zu seiner Durch
führung vorgesehenen Einrichtungen besteht darin, daß sämtliche
für die Bestimmung und die Zumischung des Sekundärmediums er
forderliche Energie pneumatisch einsetzbar ist. Dadurch ist es
möglich, diese Energie dem Primärmedium selbst zu entziehen,
wenn dieses ein gasförmiges Medium ist. Günstig ist dies vor
allem in Fällen, in denen zum Beispiel elektrische Energie
nicht zur Verfügung steht oder aus Sicherheitsgründen nicht
eingesetzt werden soll.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild für die Steuerung der Zufuhr des
Sekundärmediums zu einem Primärmediumstrom,
Fig. 2 ein Diagramm mit dem von dem Primärmengenstrom
abhängigen Einheitssignal (Aqp),
Fig. 3 ein Diagramm mit dem von der Förderzeit des Sekundär
mediums abhängigen Einheitssignal (At),
Fig. 4 ein Diagramm der Förderperioden einer oszillierend
arbeitenden Sekundärmedium-Fördereinrichtung,
Fig. 5 eine Zusammenfassung der Diagramme nach den Fig.
2 und 3 mit unterschiedlich lang vorgegebenen
100%-Förderzeiten,
Fig. 6
und 7 Diagramme über die Verteilung der Förderbetriebs-
und Pausenzeiten bei unterschiedlich langen 100%-
Förderzeiten,
Fig. 8
und 9 Diagramme nach den Fig. 5, 6 und 7 mit einer alter
nativen 100%-Förderzeit und
Fig. 10 ein Schaltbild eines pneumatischen Zeitgebers
(Rampengebers).
In der Förderkammer (1) einer Dosierpumpe (2) oszilliert ein
Arbeitskolben (3), der starr mit dem Antriebskolben (4) eines
Pneumatik-Stellzylinders (5) verbunden ist. Über nicht dar
gestellte Ventile fördert die Dosierpumpe (2) einen spezi
fischen Sekundär-Volumenstrom (qs) in einen spezifischen
Primärmedium-Volumenstrom (qp). Die dem Primärstrom zugeführte
Menge an Sekundärmedium ist durch Veränderung der Anzahl der
Förderhübe des Arbeitskolbens (3) der Dosierpumpe je vorge
gebener Zeiteinheit variierbar.
Durch Zufuhr von Druckluft (DL) wird der Pneumatik-Stell-
Zylinder (5) über ein Impulsventil (6) in Betrieb gesetzt. Das
Impulsventil kann mit Hilfe eines berührungslosen, nach dem
Düse-Prallplatte-Prinzip arbeitender Endschalter, umgesteuert
werden. Die Druckluft (DL) gelangt in dem Stellzylinder (5) in
die Kammer (7) und setzt den Antriebskolben (4) in Bewegung,
während gleichzeitig die Kammer (8) über das Impulsventil (6)
entlastet wird. Der Antriebskolben (4) bewegt sich dabei in der
durch den Pfeil (9) angegebenen Richtung. Sobald ein auf der
Verbindungsstange von Arbeits- und Antriebskolben (3 bzw. 4)
fest installiertes Paßstück (10) eine mit einem Strömungsmedium
beaufschlagte Düse (11) abdeckt, baut sich zwischen dieser und
einer vorgeschalteten Drossel (12) ein Druck auf, der das
Impulsventil (6) zur Beaufschlagung der Kammer (8) umschaltet.
Dadurch wird der Antriebskolben (4) nunmehr in Richtung des
Pfeiles (13) bewegt, wodurch das Sekundärmedium (qs) von der
Dosierpumpe (2) dem Primärstrom (qp) zugeführt wird.
Am Ende eines Förderhubes deckt das Paßstück eine weitere mit
einem Strömungsmedium beaufschlagte Düse (14) ab, der eine
Drossel (15) vorgeschaltet ist. Mit dem sich bei der abge
deckten Düse (14) aufbauenden Druck wird das Impulsventil (6)
umgesteuert.
Durch das Abdecken der Düse (11) durch das Paßstück (10) wird
gleichzeitig mit dem Impulsventil (6) auch noch ein pneuma
tisches Selbsthalte-Relais (16) umgesteuert, das wiederum ein
pneumatisches Schaltsignal von (beispielsweise 1,4 bar) zum
Start eines Rampengebers (17) auslöst. Dieser Rampengeber (17)
erzeugt ein zeitabhängiges Einheitssignal (At). Dieses Ein
heitssignal wird jeweils derart aufgebaut, daß es mit zunehmen
der Zeit kontinuierlich ansteigt. Entsprechend der Darstellung
in Fig. 10 sind Aufbau- und Arbeitsweise des Rampengebers (17)
wie folgt.
Ein über einen Signalgeber (21) auf einem bestimmten Druck
gehaltenes Gas steht an einem als Addierer (22) bezeichneten
Druckerhöhungsgerät als Wert (E 1) an. Durch von außen auf den
Addierer (22) wirkende Energie (E 2) wird der Gasdruck (E 1) auf
den Ausgangswert (A=p 1) erhöht. Mit diesem Druck steht das
Gas an einer Drossel (23) an, deren Druckminderungswirkung
einstellbar ist. Nach der Drossel (23) besitzt der Gasdruck
einen gegenüber (p 1) verminderten Wert, mit dem das Gas auf den
Eingang des Addierers (22) mit einem gegenüber dem Ausgangs
druck bei (E 1) höher liegenden Wert zurückgeführt wird. Solange
das Gas an dieser Stelle über das Ventil (24) mit dem Signal
geber (21) verbunden ist, bleibt der Anfangs- bzw. Basisdruck
wert (E 1) unverändert, und zwar bedingt dadurch, daß der innere
Widerstand der Drossel (23) um ein Vielfaches über demjenigen
des Signalgebers (21) liegt. Wird nun beim Starten des Rampen
gebers (17) durch Schließen des Ventiles (24), das hier durch
das Selbsthalte-Relais (16) gebildet ist, die Verbindung
zwischen Addierer (22) und Signalgeber (21) unterbrochen, so
erhöht sich der Addierer-Eingangs-Druckwert (E 1) laufend. Auf
diese Weise erhöhen sich am Ausgang der Drossel die Druckwerte
(p 2) proportional zu der seit dem Schließen des Ventils (24)
vergangenen Zeit, d.h. der von dem Druck (p 2) abgeleitete
Ausgang (At) des Rampengebers (17) ist als Zeiteinheitssignal,
und zwar konkret als Förderzeit-Einheitssignal (At) verwendbar.
Der Primärmediumstrom (qp) wird über einen Durchflußtransmitter
(18) als Einheitssignal (Aqp) gemessen, das einem Komparator
(19) zugeführt wird. In diesem Komparator wird es mit dem in
dem Rampengeber (17) erzeugten Einheitssignal (At) verglichen.
Sobald (At) gleich oder größer (Aqp) ist, wird die zwischen der
Düse (11) und dem Impulsventil (6) verlaufende pneumatische
Steuerleitung unterbrochen, wodurch der Pneumatik-Stellzylinder
(5) außer Betrieb gesetzt wird.
Das Einheitssignal (At) wird parallel zu dem Komparator (19)
zusätzlich noch zu einem weiteren Komparator (20) geleitet.
Dort wird es mit einem vorgebbaren oberen Grenzwert
(K=100%) des Einheitssignals (At) verglichen. Sobald (At)
den eingestellten Wert (K) erreicht hat, wird ein Impuls zur
Aufhebung des Selbsthalts des Relais (16) ausgesandt. Dadurch
sinkt der Druck in dem Rampengeber (17) auf den Ausgangs
betriebsdruck ab. Als Folge davon fällt das Einheitssignal (At)
auf seinen unteren Grenzwert von 0% und löst damit in dem
Komparator (19) ein erneutes Schließen der das Impulsventil (6)
mit der Düse (11) verbindenden Steuerleitung aus. Durch ihre
dadurch zurückerhaltene Steuerfunktion startet die Düse (11)
den Pneumatik-Stellzylinder (5) über das Impulsventil (6), so
daß ein neues Arbeitsspiel beginnen kann.
Wie in dem Komparator (19) der Vergleich der Einheitssignale
erfolgt, ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. In
Fig. 3 bedeuten B=Betrieb und P=Pausenzeit. Aus den Dia
grammen in den genannten Figuren sieht man recht deutlich, wie
die Betriebszeiten mit kleiner werdendem Primärmediumstrom (qp)
abnehmen bei entsprechenden Zunahmen der Pausenzeiten. Die
Summe aus Betriebs- und Pausenzeit muß allerdings immer
konstant bleiben.
Die während einer Betriebszeit durchgeführten Hübe des Pneu
matikzylinders (5) sind in dem Diagramm der Fig. 4 eingetragen.
Durch die Zuordnung einer bestimmten vorgebbaren Zeitdauer zu
dem oberen Grenzwert (K=100%) des Einheitssignales (At)
können die jeweiligen Längen der zusamnenhängenden Förder
betriebs- und Pausenzeiten variiert werden.
Beispiele zu einer solchen Zeitenvariation sind in den Fig. 5
bis 9 enthalten.
Die Kurven (X, Y, Z) zeigen die Zeitabhängigkeiten bei der Zu
ordnung des oberen Grenzwertes (100%-Wert) zu verschiedenen
100%-Zeiten. Bei den Kurven (X, Y, Z) fallen die 100%-Zeiten
von 60 s bei (X) über 30 s bei (Y) bis auf 15 s bei (Z) ab. Die
Fig. 6, 7 und 9 zeigen die jeweils entsprechenden Verläufe der
Betriebs- und Pausenzeiten, deren jeweilige zusammenhängende
Länge proportional zur zugehörigen 100%-Zeit abnimmt. Das
beschriebene Verfahren läßt sich dahingehend ausgestalten, daß
bei einem unter einen bestimmten Wert fallenden Primärstrom die
Zufuhr des für den Stellzylinder erforderlichen Arbeitsmediums
unterbunden wird, wodurch die Zufuhr eines Sekundärmediums ganz
eingestellt wird.
Das Verfahren ist grundsätzlich auch für Dosierpumpen mit je
einer Förderkammer zu beiden Seiten des Arbeitskolbens
geeignet.
Ferner kann der von der Dosierpumpe gelieferte Volumenstrom
auch noch von einer beliebigen anderen Größe, die als Einheits
signal zur Verfügung steht, beeinflußt werden.
Steht das Primärmedium unter Druck, so kann das für die Steue
rungs- und Antriebsmittel des Verfahrens notwendige Strömungs
medium dem Primärmedium selbst entnommen werden. In diesem Fall
können alle Steuer- und Antriebsmittel pneumatisch betätigbar
sein. Ein solcher Anwendungsfall liegt zum Beispiel vor, wenn
einem aus geruchlosem Erdgas bestehenden Primärstrom ein Odo
rant zudosiert werden soll. Dadurch ergibt sich der große Vor
teil einer von fremder Energie unabhängigen in sich selbst
autarken Einrichtung, die damit auch in unwegsamen Gebieten
(Beispiel: Gasfernleitungen) eingesetzt werden kann.
Claims (9)
1. Verfahren zum Einhalten eines konstanten Mischungs
verhältnisses bei intermittierender Zufuhr eines Sekundär
mediums in einen größenmäßig variierenden Volumenstrom eines
Primärmediums, gekennzeichnet durch die Merkmale
- a) die Größe des Primärmediumstromes wird durch ein erstes Einheitssignal (Aqp) und die Förderdauer des Sekundärmediums durch ein zweites Einheitssignal (At) gemessen,
- b) die oberen und die unteren Grenzwerte der beiden Einheitssignale (Aqp, At) sind für einen oberen und unteren Grenzwert des Primärmediumstromes jeweils der Größe nach gleichgesetzt (z.B. 0 für den unteren und 1 für dem oberen Grenzwert des Primärmediumstromes),
- c) die Ist-Werte der beiden Einheitssignale werden laufend gemessen und miteinander verglichen,
- d) der Wert des zweiten Einheitssignales (At) wird zu Beginn eines Förderintervalles (B) von unteren Grenzwert an laufend erhöht und, sobald er gleich oder größer dem Wert des ersten Einheitssignales (Aqp) ist, das Fördern des Sekundärmediums eingestellt,
- e) bei Erreichen des oberen Grenzwertes (100%-Wert) des zweiten Einheitssignales (At) wird das Fördern erneut gestartet und (At) auf den unteren Grenzwert zurückgesetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einheitssignale (At, Aqp) pneumatisch erzeugt und mitein
ander verglichen werden.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßgerät
(18) zur Erzeugung des ersten (Aqp) und ein Rampengeber (17)
zur Erzeugung des zweiten Einheitssignals (At) sowie zwei
Komparatoren (19, 20) vorgesehen sind, von denen der eine
Komparator (19) bei (At) größer oder gleich (Aqp) ein Einstellen
der Sekundärmediumförderung auslöst und von denen der
zweite (20) bei Gleichstand des (At)-Ist-Wertes mit dem oberen
Grenzwert (100%-Wert) von (At) den Förderbetrieb unter Auslösung
eines Neuaufbaues des Einheitssignales (At) wieder
startet.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zur pneumatischen Erzeugung des Förderdauer-Einheitssignales
(At) ein gasförmiges Medium im Kreislauf durch ein
Druckveränderungsgerät (Addiergerät 22) mit nachgeschalteter
Drossel (23) innerhalb des Rampengebers (17) zur Erzielung
einer zeitproportionalen Druckerhöhung oder Erniedrigung
führbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Rampengeber ein pneumatisch steuerbares Selbsthalte-Relais
(16) vorgeschaltet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Fördern des Sekundärmediums eine von
einem oszillierenden Arbeitskolben (3) beaufschlagbare Kammer
(1) vorgesehen ist und daß der Arbeitskolben (3) von dem
Antriebskolben (4) eines Stellzylinders (5) angetrieben ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitskolben (4) der Dosierpumpe (2) von beiden Seiten
druckbeaufschlagbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Beginn und das Ende einer Förderperiode für
das Sekundärmedium über Druckluftdüsen (11, 14) bestimmbar ist,
deren Ausströmquerschnitte jeweils bei Förderbeginn bzw. -ende
von einem starr mit dem Arbeitskolben (3) verbundenen Paßstück
(10) abdeckbar sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Arbeitsmedium für den Stellzylinder (5)
und sämtliche Meß-, Steuerungs- und Antriebseinrichtungen von
dem Primärmedium selbst abzweigbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3818760A DE3818760A1 (de) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Verfahren zum einhalten eines konstanten mischungsverhaeltnisses bei der zufuhr eines sekundaermediums in einen primaermediumstrom und einrichtung zu seiner durchfuehrung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3818760A DE3818760A1 (de) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Verfahren zum einhalten eines konstanten mischungsverhaeltnisses bei der zufuhr eines sekundaermediums in einen primaermediumstrom und einrichtung zu seiner durchfuehrung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3818760A1 DE3818760A1 (de) | 1989-12-07 |
DE3818760C2 true DE3818760C2 (de) | 1991-07-18 |
Family
ID=6355685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3818760A Granted DE3818760A1 (de) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Verfahren zum einhalten eines konstanten mischungsverhaeltnisses bei der zufuhr eines sekundaermediums in einen primaermediumstrom und einrichtung zu seiner durchfuehrung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3818760A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69402666T2 (de) * | 1993-09-28 | 1997-10-30 | Dow Corning Toray Silicone | Verfahren zum mischen eines Gases in einer hoch-viskose Flüssigkeit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CH622632A5 (en) * | 1977-05-24 | 1981-04-15 | Celio Tino | Metering apparatus for two free-flowing media. |
US4638924A (en) * | 1984-10-24 | 1987-01-27 | Newsom Horace R | Self mixing sprayer |
DE3614215A1 (de) * | 1985-04-26 | 1986-10-30 | Karl 5900 Siegen Becker | Mischanordnung zum beimischen von additiven in fluessigkeiten |
-
1988
- 1988-06-02 DE DE3818760A patent/DE3818760A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3818760A1 (de) | 1989-12-07 |
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