DE3872072T2

DE3872072T2 - Verfahren und vorrichtung zur verteilung eines primaeren volumens von fluessigkeiten in eine bestimmte zahl von sekundaeren volumen, die ein bestimmtes verhaeltnis zueinander haben.

Info

Publication number: DE3872072T2
Application number: DE8888401783T
Authority: DE
Inventors: Daniel Cohen; Jean Dausset; Gall Isabelle Le; Gall Yves Le; Philippe Millasseau
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-07-09
Also published as: ATE77482T1; DK114989D0; EP0298872B1; DK114989A; JPH02500832A; FR2617963B1; DE3872072D1; WO1989000683A1; AU2076088A; US5241867A; FR2617963A1; EP0298872A1

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verteilen eines Primärvolumens eines Fluidums, insbesondere einer Flüssigkeit, in eine vorbestimmte Anzahl von Sekundärvolumina, die zueinander ein vorbestimmtes Verhältnis haben.
Es ist bekannt, daß zum Verteilen von Flüssigkeiten mit vorbestimmten Volumina unterschiedliche Verfahren angewendet werden können, von denen die geläufigsten gänzlich mechanisch sind und von Volumina gebrauch machen, die durch Gehäuse mit festen oder deformierbaren Wänden bestimmt sind. Die Gehäuse mit festen Wänden werden durch Meßzellen gebildet, wogegen die Gehäuse mit beweglichen Wänden durch Spritzen, Kapseln, peristaltischen Pumpen und Wasserspülungen gebildet werden.
Andere Verfahren verwenden Verteilungssysteme, die ander Eigenschaften als die mechanischen Eigenschaften der Gehäuse ausnützen, wie die Unterbrechung der Strömung eines sich mit in einem konstanten Querschnitt mit konstanter Geschwindigkeit fortbewegenden Fluidums zu gleichen Zeiten, oder die Unterbrechung zu Zeiten, die von der Geschwindigkeit und dem Querschnitt abhängig sind. Zum Beispiel kann ein Dosiersystem angeführt werden, das Schieber verwendet, die von einem Generatorsystem gesteuert werden und zu bestimmten Zeiten an einer mit konstantem Durchfluß abfließenden Flüssigkeit wirken.
Alle diese Systeme weisen naturgemäß größere Nachteile auf:
- Aus folgenden Gründen können Meßfehler entstehen: wegen einer versehentlichen Deformation der beweglichen Wände, einem Verschleiß der beweglichen Wände, Spiele oder Verzögerungen der Steuereinrichtung, Dichtheitsfehler und mechanischer Vorgänge, die das System blockieren.
- Gleichermaßen können Fehler bei der Messung der Zeit und der Geschwindigkeit des abfließenden Fluidums auftreten, die unter anderem von dessen physikalischen Eigenschaften, zum Beispiel dessen Viskosität abhängig sind, die sich mit der Temperatur ändert.
Diese Fehler können selbstverständlich durch eine größere Genauigkeit der Steuer- und Bedienverfahren bis zu einem bestimmten Maß kompensiert werden, jedoch auf Kosten der Einfachheit mit einer Vergrößerung der Begleitkosten und den Risiken mangelhafter Funktion.
Durch das Dokument FR-A-2 157 643 ist ein Gerät zuf Aufteilung von Flüssigkeit bekannt, das eine Kammer aufweist, in die eine Zuleitung und mehrere Ableitungen münden, die mit einer Dosierpumpe verbunden sind, wobei diese Kammer ein Minimalvolumen besitzt, das kleiner als der kleinste Teil einer nichthomogenen aufzuteilenden Flüssigkeit ist. Die Ableitungen verlassen diese Kammer bezüglich der Vertikalen unter gleichen Winkeln und sind in der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform horizontal. Diese Anordnung ist für einen guten Abfluß der Flüssigkeit durch die Ableitungen nicht vorteilhaft und erlaubt nur eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit zwischen den Ableitungen, wenn die mit diesen Ableitungen verbundene Dosierpumpe auf alle dieser Ableitungen eine gleichmäßige Wirkung hat, was in der Praxis scheinbar nicht einfach zu verwirklichen ist.
Ziel der Erfindung ist die Lösung des Problems und besteht darin, die unter anderem genannten Nachteile mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verteilung eines Primärvolumens von Fluidum, gemäß einer vorbestimmten Beziehung, in Sekundärvolumina so weit wie möglich zu eliminieren oder zu reduzieren.
Ziel der Erfindung ist gleichermaßen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung, das nur die physikalischen Eigenschaften und Geometrie des Kontaktkörpers nützt, und zwar so, daß die Genauigkeit der Verteilung völlig unabhängig von den Betriebsbedingungen sein wird, wie zum Beispiel der Viskosität des aufzuteilenden Fluidums, dessen Temperatur oder jene der Umgebung usw...
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung von Fluidum, die nur statische Elemente enthalten, welche ebenso die auf Grund des mechanischen Verschleißes bestehenden Nachteile vermeiden.
Gleichermaßen hat die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung von jeder Type zum Ziel, welche die Verteilung eines Fluidums mittels eines einzigen und einzelnen Gehäuses in der Weise erlaubt, daß Fehler auf Grund der Vervielfältigung eliminiert werden.
Deshalb wird zu diesem Zweck seitens der Erfindung ein Verfahren zur Verteilung eines Primärvolumens von Fluidum in eine bestimmte Anzahl Sekundärvolumina vorgeschlagen, die untereinander eine vorbestimmte Beziehung aufweisen, wobei ein Primärvolumen von Fluidum einem Gehäuse zugeführt wird, das eine Anzahl von Auslaßöffnungen für Fluidum aufweist, die der Anzahl der gewünschten Sekundärvolumina entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen in einer horizontalen Oberfläche des Gehäuses ausgebildet sind, diese horizontale Oberfläche eine Fläche besitzt, die im wesentlichen gleich der Summe der Flächen dieser Öffnungen ist, und das Verfahren darin besteht, selektiv das Abfließen von Fluidum aus den Auslaßöffnungen, gleichzeitig aus allen diesen Öffnungen, zu sperren und zu erlauben und eine gleichmäßige Aufteilung des Fluidums auf alle Auslaßöffnungen sicherzustellen, zunächst durch Bildung einer freien Oberfläche von Fluidum parallel zu dieser horizontalen Oberfläche des Gehäuses, welche die Auslaßöffnungen enthält, und danach durch gleichzeitige Aufteilung dieser freien Oberfläche durch die Auslaßöffnungen.
Wenn man das Abfließen des Fluidums durch die Auslaßöffnungen sperrt, erlaubt dieses Verfahren das Bilden einer freien Oberfläche von Fluidum über der horizontalen Oberfläche des Gehäuses, welche die Auslaßöffnungen enthält. Wenn man danach in gleichzeitiger Weise das Abfließen des Fluidums durch die Auslaßöffnungen gestattet, nähert sich die freie Oberfläche des Fluidums fortschreitend den Auslaßöffnungen und wird gleichzeitig durch alle Öffnungen aufgeteilt. Daraus resultiert eine Unterbrechung der Fluidversorgung an diesen Öffnungen. Da die Fläche der vorhin genannten horizontalen Oberfläche des Gehäuses im wesentlichen gleich der Summe der Flächen der Auslaßöffnungen ist, vermeidet man das Zurückbleiben eines mehr oder weniger bestimmten restlichen Fluidums am Boden des Gehäuses.
Vorteilhafterweise sieht die Erfindung gleichfalls vor, das völlige Abfließen von zu verteilendem Fluidum durch Zuführen eines mit dem vorhin genannten Fluidum nicht mischbaren Treibfluidums sicherzustellen.
Um die Genauigkeit der Teilung noch zu verbessern, ist bei der Erfindung mittels einer Führungsoberfläche, die im Gehäuse in der Nähe der Auslaßöffnungen angeordnet ist, eine Reduktion der freien Oberfläche des Fluidums vorgesehen.
Die freie Oberfläche des Fluidums kann so fortschreitend reduziert werden, bis sie gleich der Summe der Flächen der Auslaßöffnungen wird.
Zuletzt sieht die Erfindung zum Verändern der Anzahl der Sekundärvolumina gleichermaßen das selektive Verschließen gewisser Öffnungen vor.
In gleicher Weise wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Verteilen eines Primärvolumens von Fluidum in eine vorbestimmte Anzahl Sekundärvolumina vorgeschlagen, die untereinander eine vorbestimmte Beziehung aufweisen, wobei die Vorrichtung ein geschlossenes Gehäuse aufweist, das eine Kammer zur Aufnahme des Primärvolumens von Fluidum begrenzt und eine Einlaßöffnung und Auslaßöffnungen für Fluidum aufweist, deren Anzahl jener der gewünschten Sekundärvolumina von Fluidum entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen in einer horizontalen unteren Oberfläche dieser Kammer ausgebildet sind und eine Gesamtfläche besitzen, die im wesentlichen gleich jener dieser horizontalen Oberfläche der Kammer ist und daß die Vorrichtung Mittel zum selektiven Sperren und Erlauben des Abflusses von Fluidum durch die Auslaßöffnungen in einer Weise aufweist, daß zunächst parallel zu den Auslaßöffnungen eine freie Oberfläche von Fluidum gebildet wird und dann ein gleichzeitiges Aufteilen dieser freien Oberfläche durch diese Öffnungen sichergestellt wird.
Einer der prinzipiellen Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, daß es sich um eine besonders einfache Konzeption und Verwirklichung handelt und daß sie zur Gänze extrem genau und unabhängig (zumindest bis zu einem bestimmten Grad) von jenen Betriebsbedingungen, wie der Temperatur, dem Druck, der Viskosität des Fluidums, usw. ist.
Die vorhin genannten Mittel, die das selektive Abfließen von Fluidum durch die Auslaßöffnungen erlauben und sperren, weisen in einer Ausführungsform der Erfindung Ventile, Schieber, Klappen, Blenden oder Ähnliches auf, die in den mit den Auslaßöffnungen verbundenen Ableitungen eingebaut sind.
In einer Variante können diese Mittel aus U-Rohren bestehen, welche die Ableitungen bilden und mit den Auslaßöffnungen verbunden sind.
Die Vorrichtung enthält ebenso Mittel, um ein Treibfluidum, das mit dem aufzuteilenden Fluidum nicht mischbar ist, in das Gehäuse einzubringen.
Gemäß eines anderen Kennzeichens der Erfindung enthält das Gehäuse eine geometrische Oberfläche zur Voraufteilung des Fluidums, die in der Nähe der Einlaßöffnung beginnt und in der Nähe der Auslaßöffnungen endet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diese Oberfläche zur Voraufteilung konisch ausgebildet, wobei ihre Spitze gegen die Einlaßöffnung für das Fluidum gerichtet ist, sodaß ihre Basis in der Nähe der Auslaßöffnungen liegt.
Bevorzugterweise ist der Einlaßöffnung ein Mittel zur Schichtbildung zugeordnet, das eine zur Spitze der voraufteilenden Oberfläche parallele Oberfläche aufweist und unmittelbar in ihrer Nähe angeordnet ist.
Schließlich können die Auslaßöffnungen am Boden von Hälsen oder Zellen zum Abtrennen von Fluidum ausgebildet sein, die dazu geeignet sind, völlig mit aufzuteilendem Fluidum gefüllt zu werden, wobei die Hälse und/oder Zellen in Richtung der Auslaßöffnungen einen abnehmenden Querschnitt besitzen.
Bei der Lektüre der folgenden Beschreibung kann einerseits die Erfindung besser verstanden werden, andererseits treten Kennzeichen und Vorteile dieser besser in Erscheinung, die bezüglich der beiliegenden Figuren als Beispiele angegeben sind, wobei die Figuren zeigen:
Figur 1 einen schematischen axialen Vertikalschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung, Figur 2 eine Schematik einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 eine Variante der Verwirklichung dieser Vorrichtung, Figur 4 eine Teilansicht eines axialen Vertikalschnittes einer Ausführungsvariante, Figur 5 eine Teilansicht eines axialen Vertikalschnittes einer anderen Ausführungsvariante, Figur 6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform, Figur 7 eine genauere Ansicht eines Schnittes einer praktischen Ausführung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und Figur 8 eine teilweise schematische Ansicht eines axialen Schnittes einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung dargestellt, welche die Aufteilung eines Primärvolumens von Fluidum in eine bestimmte Anzahl Sekundärvolumina sicherstellt, die untereinander eine vorbestimmte Beziehung aufweisen.
Diese Vorrichtung enthält ein geschlossenes, mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnetes Gehäuse, das im Inneren eine Kammer 2 zur Voraufteilung des Fluidums begrenzt und eine durch einen Einlaßkanal 4 verlängerte Einlaßöffnung 3 für das Fluidum und Auslaßöffnungen 6 für das Fluidum aufweist, deren Anzahl der Anzahl gewünschter Sekundärvolumina entspricht und die mit entsprechenden Auslaßkanälen 8 verbunden sind.
Die Kammer 2 zur Voraufteilung besitzt eine Symmetrieachse, die durch die Linie X-X symbolisiert ist, und die Auslaßöffnungen 6 sind bezüglich dieser Achse symmetrisch aufgeteilt und in derselben horizontalen Ebene angeordnet. Ebenso sind zwischen der Einlaßöffnung 3 und den Auslaßöffnungen 6 Mittel 16 zur Führung des Fluidums vorgesehen, wobei Mittel 17 den Öffnungen 6 oder den Kanälen 8 zugeordnet sind, um die gleichzeitige und gleichmäßige Versorgung mit Fluidum sicherzustellen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist am Ausgang eines Behälters 12 mit Treibfluidum vorteilhafterweise gleichfalls Mittel zum Einbringen eines Treibfluidums, das nicht mit dem aufzuteilenden Fluidum mischbar ist, in die Kammer 2 auf, die mit einer Leitung 10 oberhalb der Einlaßöffnung 3 mit dem Einlaßkanal 4 verbunden sind. Ein automatisch oder manuell betätigter Schieber 14 erlaubt das Öffnen und Verschließen der Leitung 10. Das Treibfluidum kann deshalb unter Druck in die Kammer 2 eingebracht werden, um das aufzuteilende Fluidum zum völligen Abfließen durch die Auslaßöffnungen 6 und die Leitungen 8 zu zwingen.
Es ist anzumerken, daß die Kammer 2 zur Voraufteilung bevorzugterweise in der Weise ausgebildet ist, daß sie mit Ausnahme der Fläche der Auslaßöffnungen 6 keine horizontalen Führungsflächen enthält.
Die Führungsmittel 16 enthalten eine Abfließoberfläche 18, die eine Symmetrieachse besitzt, die mit der Achse X-X der Kammer 2 zusammenfällt und die beispielsweise eine konische Form besitzt, die sich von der Nähe der Einlaßöffnung 3 bis zu den Auslaßöffnungen 6 erstreckt, um das Fluidum zum Abfließen in Richtung der Auslaßöffnungen zu bringen.
Die Spitze 21 des Konus 20 legt die Oberfläche 18 zum Abfließen fest und befindet sich an der Symmetrieachse X-X der Kammer 2, wobei die Basis 22 dieses Konus auf der Wand ruht, die den Boden 1a der Kammer 2 oder einen Teil dessen bildet, sodaß das aufzuteilende Fluidum, das durch die Einlaßöffnung 3 eingebracht wird, an der Spitze 21 des Konus 20 ankommt und der Oberfläche 18 abfließt, bis es in die Auslaßöffnungen 6 mündet. Diese letzten sind im Boden 1A des Gehäuses 1 ausgebildet und berühren im wesentlichen, wie in Fig. 1 dargestellt ist, die Außenseite der Basis des Konus 20.
Die oben genannten Mittel 17 enthalten Ventile 19, die an den Ableitungen 8 angebracht sind und so angeordnet sind, daß sie gleichzeitig geöffnet oder geschossen werden können. An Stelle der Ventile kann man gleichfalls äquivalente Mittel, wie Klappen, Blenden, Schieber, usw. verwenden.
Die obere Wand 1c des Gehäuses 1 enthält ein Belüftungsloch 28, das einem Mittel zum Verschließen, wie einem Ventil 29 oder allen anderen äquivalenten Mitteln, wie einer Klappe, einer Blenden, einem Schieber usw. zugeordnet ist.
Die Ventile 19 und 29 oder die äquivalenten Mittel werden automatisch betätigt, um eine besonders einfache Funktionsweise der Vorrichtung zum Verteilen gemäß der Erfindung zu ermöglichen.
Diese Funktionsweise ist wie folgt:
Aufzuteilendes Fluidum ist aus dem Gehäuse 1 entleert, die Ventile 19 der Ableitungen 8 sind geschlossen und das Ventil 29 der Belüftungsöffnung ist geöffnet. Ein Primärvolumen aufzuteilenden Fluidums wird durch den Einlaßkanal 4 und die Öffnung 3 in die Kammer 2 eingebracht und fließt auf die Spitze 21 des Konus 20, wo es sich gleichmäßig über die Abfließoberfläche 18 in Richtung der Auslaßöffnungen aufteilt. Die Ventile 19 sind geschlossen, wodurch sich das Fluidum am Boden der Kammer 2, zwischen der konischen Fläche 18 und der inneren Fläche 24 der Seitenwand 1b des Gehäuses sammelt, um über den Auslaßöffnungen 6 eine Schicht 26 mit Fluidum zu bilden. Diese Bildung einer Schicht 26 entspricht einer perfekt gleichmäßigen Verteilung des Fluidums über den Öffnungen 6.
Bereits wenn sich über den Öffnungen eine minimale Schicht 26 ausgebildet hat, können gleichzeitig alle Ventile 19 der Ableitungen 8 geöffnet werden, um ein Abfließen von Fluidum in allen Leitungen 8 zu ermöglichen.
Zum Sicherstellen des vollständigen Abfließens des aufzuteilenden Fluidums wird in das Gehäuse 1 aus der Quelle 12 über den Schieber 14, der Leitung 10 und der Einlaßöffnung 3 ein unter Druck stehendes Treibfluidum zugeführt, um auf das aufzuteilende Fluidum einen Druck auszuüben und es zum Abfließen aus den Auslaßöffnungen 6 zu zwingen. Ebenso kann man das Treibfluidum zum Antreiben des aufzuteilenden Primärvolumens in die Zuleitung 4 über die Öffnung 3 einbringen.
Es versteht sich, daß das aufzuteilende Fluid ein nicht benetzendes Fluidum ist, das ungleichmäßig über die konische Oberfläche abfließt, wobei die Bildung der Schicht 26 von Fluidum in der Kammer 2 obligatorisch zu einer gleichmäßigen Verteilung über den Auslaßöffnungen 6 führt.
Es versteht sich ebenso, daß während des Ablassens von Fluidum durch die Leitungen 8, schon wenn eine minimale Menge von Fluidum über den Auslaßöffnungen 6 eine kontinuierliche Schicht 26 bildet, nach dem Öffnen der Ventile 19, die Versorgung der Kammer 2 mit aufzuteilendem Fluidum weitegeführt werden kann.
Das Verteilen eines Primärvolumens in Sekundärvolumina ist extrem genau, wobei der Beginn des Abfließens von Fluidum in die diversen Auslaßkanäle 8 mittels der Ventile 19 synchronisiert wird und das Ende dieses Abfließens durch die Aufteilung der freien Oberfläche der Fluidschicht 26 mittels der Auslaßöffnungen 6 bestimmt wird, die in einer horizontalen, zu der freien Oberfläche parallelen Fläche ausgebildet sind.
Gleichfalls versteht es sich, daß es vorteilhaft ist, daß die horizontale Fläche der Kammer 2, in der die Auslaßöffnungen 6 ausgebildet sind, eine Fläche besitzt, die im wesentlichen gleich die Summe der Fläche der Auslaßöffnungen 6 besitzt, um die übrigbleibende Menge an Fluidum, die möglicherweise am Boden der Kammer 2 zurückbleibt, auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist so unabhängig von jenen physikalischen Eigenschaften des aufzuteilenden Fluidums, wie dessen Temperatur, Viskosität, Obeflächenspannung oder Benetzbarkeit.
Ebenso kann man die Länge oder den Querschnitt der Ableitungen 8 und den Querschnitt der zugeordneten Auslaßöffnungen 6 verändern, um den relativen Anteil der Sekundärvolumina zu verändern.
Andererseits gibt es keine Begrenzung hinsichtlich der Menge aufzuteilenden Fluidums.
Die Vorrichtung zum Verteilen gemäß der Erfindung kann folglich in allen Dosiergeräten zur Aufteilung enthalten sein. Das aufzuteilende Fluidum kann, wie weiter unter zu sehen sein wird, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein.
Die Aufteilung kann biologische Fluida für alle Verwendungszwecke, im besonderen für die Analyse, für eine beliebige, insbesondere chemische Reaktion oder für Spülungen betreffen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann weiters zum Einbringen von Additiven oder Dotierstoffen in solche Brennstoffe, wie Benzin, Heizöl oder Dieseltreibstoff verwendet werden.
Diese Vorrichtung kann ebenso zum injizieren von konzentriertem Sirup in Getränke, für das Füllen von Ampullen, usw. verwendet werden.
In Figur 2 ist eine Variante der Ausführungsform der Erfindung dargestellt und es werden zum Bezeichnen identischer Teile dieselben, um 100 erhöhten Bezugszeichen, wie in Fig. 1 verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist eine Vorrichtung 140 vorgesehen, um auf der Abfließfläche 118 eine Schicht von aufzuteilendem Fluidum zu bilden. Diese Vorrichtung 140 wird durch eine konische Gegenfläche 142 gebildet, die in geringem Abstand von der Spitze 121 des Konus 120 in der Weise angeordnet ist, daß um die Spitze des Konus 120 ein konischer Hals 144 gebildet wird, der das Fluidum dazu zwingt, sich gleichmäßig auf die Fläche 118 zu verteilen.
Wenn das aufzuteilende Fluidum eine Flüssigkeit ist, erfolgt das Abfließen dieser Flüssigkeit an der Oberfläche 118 ohne zu spritzen.
In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher die Elemente, die mit denen der Figuren 1 und 2 identisch oder vergleichbar sind, mit Bezugszeichen versehen sind, die noch einmal um 100 erhöht wurden. Bei dieser Ausführungsform ist die Einlaßöffnung 203 für das aufzuteilende Fluidum und so auch ein Teil des Einlaßkanales 204 in dem Körper des Konus 220 ausgebildet. Die Vorrichtung zur Schichtbildung 240 besteht bevorzugterweise aus einer konischen Vertiefung 242 in der Deckenwand 201c des Gehäuses 201, die so in der unmittelbaren Nähe des Konus 220 ein geringes Volumen schafft. Dabei erzielt man dieselben Vorteile wie bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform.
Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung bei welcher die Elemente, die jenen der vorherigen Figuren identisch oder ähnlich sind, mit denselben, noch einmal um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.
Bei dieser anderen Ausführungsform enthält die Kammer 302 einen ringförmigen Hals 350 zum Begrenzen von Fluidum, der um die Basis des Konus 320 herum über den Auslaßöffnungen 306 ausgebildet ist. Die Breite des unteren Teils dieses Halses 350 ist gleich dem Durchmesser der Auslaßöffnungen 306. Die freie übrigbleibende Oberfläche des in diesem Hals enthaltenen aufzuteilenden Fluidums, ist so gleich der gesamten Oberfläche der Auslaßöffnungen 306.
In Figur 5 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Verteilen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die eine Variante der Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 1 ist, und bei welcher für die Teile oder Elemente, die mit jenen dieser Figur 1 identisch sind, dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Mittel 17, die bei der Vorrichtung nach Figur 1 die Synchronisation des Abfließens durch die Auslaßöffnungen 6 sicherstellten, durch ein U-Röhrensystem 30 ersetzt worden, bei welchem die den Auslaßöffnungen 6 zugeordneten Ableitungen 8 eine Krümmung nach oben bilden.
Der äußere oder obere Arm 8a jeder Ableitung 8 verlängert sich nach oben bis zu einem Niveau, das höher als jenes der Kammer 2 ist. Wenn in der Kammer 2 über den Auslaßöffnungen 6 eine Schicht 26 mit aufzuteilendem Fluidum gebildet wird, befindet sie sich auf diese Weise an einem Niveau N, das man in den Armen 8a der Ableitungen 8 wiederfindet. Folglich erhält man auf sehr einfache Weise ein Mittel, welches das unkontrollierte Abfließen von Flüssigkeit durch die Öffnungen 6 der Leitungen 8 verhindert.
Schon wenn ein Primärvolumen von aufzuteilender Flüssigkeit in die Kammer 2 eingebracht und eine Schicht 26 gebildet wird, welche die Auslaßöffnungen 6 bedeckt, schließt man die Belüftungsöffnung 28 mittels des Ventils 29 und leitet ein unter Druck stehendes Treibfluidum in die Kammer 2 ein, um das Abfließen der aufzuteilenden Flüssigkeit durch die Auslaßöffnungen 6 und die Leitungen 8 zu bewirken. Die freie Oberfläche der Flüssigkeit senkt sich in der Kammer, bis sie durch die Auslaßöffnungen 6 gleichmäßig aufgeteilt ist.
In einer Variante können Auslaßöffnungen verwendet werden, deren Wände aus einem solchen, von dem aufzuteilendem Fluidum nicht benetzbaren Material gefertigt sind, sodaß das der Kammer 2 zugeführte Primärvolumen von Fluidum über den Auslaßöffnungen also eine Schicht 26 bildet, bis der hydrotatische Druck ausreicht um ein Abfließen zu bewirken.
In Figur 6 ist eine ander Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die eine Variante der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung ist und bei welcher die identischen Teile oder Elemente mit den um weiter 100 erhöhten Bezugszeichen von Figur 4 versehen sind.
Bei dieser Ausführungsform enthält der Boden der Kammer 402 abgegrenzte Zellen 452 mit solchen Abmessungen, daß sie, auf Grund deren physikalischer Eigenschaften, völlig mit aufzuteilendem Fluidum gefüllt werden müssen. Diese Zellen 452 besitzen einen nach unten abnehmenden Querschnitt und münden jeweils in eine Auslaßöffnung 406. Vorteilhafterweise sind die Basen oder die größten Querschnitte der Zellen 452 in einer Weise angrenzend, daß der Boden des Gehäuses 401 im wesentlichen keine horizontale Fläche aufweist und die Elimination des gesamten, in der Kammer 402 übrigbleibende Volumen von Fluidum ermöglicht wird.
In Figur 7 ist ein detailiertes Beispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Figur sind die Teile oder Elemente, welche dieselbe Funktion, wie jene der vorhergehenden Figuren erfüllen, mit denselben nochmals um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
Das Gehäuse 501 wird durch Zusammensetzen mehrerer unterschiedlicher Teile gebildet, deren Anzahl und axiale Symmetrie die mechanische Verwirklichung erleichtert:
- Ein scheibenförmiges Element 560, auf welchem ein Konus 520 angebracht ist, dessen große Basis horizontal durch eine ringförmige Fläche 522 verlängert sein kann, ist dazu bestimmt, den Boden des Gehäuses 501 zu bilden,
-ein Ring 562 bildet die seitlichen Wände 524 der Kammer 502 und enthält im unteren Teil ein geneigte kegelstumpfartige Fläche 524a, die mit der geneigten Fläche 518 des Konus 520 einen Hals oder abgegrenzte Zellen 550 festlegt,
-eine obere Scheibe 564, bildet die Decke des Gehäuses und enthält über dem Konus 520 geneigte kegelstumpfartige Flächen 566, um das Volumen der Kammer 502 zu verringern, falls ein Treibfluidum verwendet wird.
In den Scheiben 560 und 564 sind Durchgänge 568, 570, 572 ausgebildet, um die Einlaßöffnung 503 und die Auslaßöffnungen 506 sowie den Einlaßkanal 504 und die Auslaßkanäle 508 festzulegen, insbesondere in jenen abnehmbaren dazwischenliegenden Teilen, wie 574 und 576. Die Befestigung der Scheiben 560 und 564, des Ringes 562 und des Konus 520 kann mittels Gewindebolzen 580 realisiert werden, die durch Öffnungen 582, 584, 586, 588 durchgehen, die entsprechend in der Scheibe 560, im Ring 562, der Scheibe 564 und im Rand 522 des Konus 520 ausgebildet sind.
Die ausziehbaren Mittel zum Verschließen 590 bestehen aus Bolzen 592, die durch die Bohrungen 594, 596, die in der oberen Scheibe 594 beziehungsweise im Ring 562 ausgebildet sind, hindurchreichen und dazu bestimmt sind, die Auslaßöffnungen 506 und einen Teil der Auslaßkanäle 508 zu verschließen.
Die Lüftungsöffnung 528 wird durch einen Teil gebildet, dessen Basis in ein Gewinde der oberen Scheibe 564 geschraubt ist.
Die Arbeitsweise ist identisch mit jenen der zuvor genannten Ausführungsformen mit der Möglichkeit, bestimmte Ableitungen zu verschließen, um die Anzahl der gewünschten Sekundärvolumina zu verändern.
In Figur 8 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Verteilung gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher die Teile oder Elemente, die dieselben Aufgaben als in Figur 7 erfüllen, mit denselben um weitere 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
Bei diesem Beispiel ist die Kammer 602 zur Voraufteilung zwischen einer Abfließwand 618 eines Konus 620 mit einer Spitze 621, der sich nach oben bis zur Einlaßöffnung 603 erstreckt, welche die Leitung 604 beendet, und einer Rotationsfläche 666 mit konvex gekrümmtem Profil ausgebildet, sodaß die Transversalquerschnitte der Kammer 602 eine Fläche besitzen, die im wesentlichen gleich jener der Zuleitung 604 und der Einlaßöffnung 603 ist. Diese gekrümmte Wand 666 ist mit ihrem oberen Teil direkt mit der Zuleitung 604 und mit ihrem unteren Teil mit den Auslaßöffnungen 606 verbunden, die in derselben Horizontalebene ausgebildet und den Ableitungen 608 zugeordnet sind. Zwischen der Basis der Konus 620 und dem unteren Teil der gekrümmten Wand 666 können, wie bei den Ausführungsformen nach Figur 6 und 7, ebenfalls Zellen 650 zur Abgrenzung des Fluidums festgelegt sein.
Bei der Ausführungsform nach Figur 8 genügt es, das Volumen aufzuteilenden Fluidums mittels eines Treibfluidums durch die Zuleitung einströmen zu lassen, um entsprechend den Auslaßöffnungen 606 und den Kanälen 608 eine gleichmäßige Verteilung in gewünschte Sekundärvolumina zu erzielen. Die Genauigkeit der Verteilung resultiert aus der Tatsache, daß eine einzige Oberfläche S zur Trennung zwischen dem mit den Buchstaben FP bezeichneten Treibfluidum und dem mit den Buchstaben FR bezeichneten aufzuteilenden Fluidum existiert, wobei diese Trennungsfläche S sich über den gesamte transversalen Querschnitt der Kammer 602 erstreckt und sich unter dem Druck des Treibfluidums wie ein Kolben verhält.
Die Ausführungsform nach Figur 8 kann mit einem aufzuteilenden, gasförmigen oder flüssigen Fluidum in allen Positionen betrieben werden.
Selbstverständlich muß der Druck des Treibfluidums in der Weise bestimmt werden, daß es in der einzigen Trennfläche S mit dem aufzuteilenden Fluidum keine Unebenheiten erzeugt. Der Wert dieses Druckes hängt von den physikalischen Eigenschaften des Treibfluidums und des aufzuteilenden Fluidums ab und ist für den Fachmann leicht ermittelbar.
In allgemeiner Form kann, falls das aufzuteilende Fluidum ein Gas ist, die Vorrichtung zum Verteilen einfach auf den Kopf gestellt sein, wobei sich die Auslaßöffnungen im oberen Teil der Kammer und die Einlaßöffnung sowie die mögliche Lüftungsöffnung im unteren Teil befinden. Bei dieser Vorrichtung ist das Treibfluidum bevozugterweise eine Flüssigkeit.
Zu Beginn sind das Gehäuse und die Ableitungen mit einer Flüssigkeit gefüllt, in der das aufzuteilende Gas nicht löslich ist und die eine geeignete Dampfdichte aufweist, um das Gas nicht zu verunreinigen.
Wenn das aufzuteilende Gas in das Gehäuse eingebracht wird, ist die Belüftungsöffnung (die bereits eine Ablaßöffnung ist) geöffnet, um das Abfließen der Flüssigkeit zu ermöglichen, die fortschreitend durch das Gas ersetzt wird, das sich unter den Auslaßöffnungen sammelt. Wenn auf diese Weise ein ausreichendes Gasvolumen gebildet wird, wird die Ablaßöffnung geschlossen und das Gas strömt unter dem Druck der Treibflüssigkeit in die Ableitungen, wo es die dort befindliche Flüssigkeit verdrängt, bis die Treibflüssigkeit neuerlich das Gehäuse und die Ableitungen gefüllt hat.

Claims

1. Verfahren zum Verteilen eines Primärvolumens eines Fluidums in eine Anzahl bestimmter Sekundärvolumina, welche zueinander ein vorbestimmtes Verhältnis haben, wobei ein Primärvolumen eines Fluidums einem Gehäuse (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601) zugeführt wird, welches Auslaßöffnungen (6, 106, 206, 306, 406, 506, 606) für Fluidum in einer Anzahl, entsprechend der Anzahl von erwünschten Sekundärvolumina aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auslaßöffnungen in einer horizontalen Oberfläche des Gehäuses ausgebildet sind, diese horizontale Oberfläche eine Fläche besitzt, die etwa gleich groß wie die Summe der Flächen der Auslaßöffnungen ist, und das Verfahren im selektivem, für alle Öffnungen gleichzeitigem Sperren und Erlauben des Abflusses des Fluidums und im Sicherstellen einer gleichmäßigen Verteilung des Fluidums durch die Auslaßöffnungen besteht, zunächst durch Bildung einer freien Oberfläche des Fluidums parallel zur genannten die Auslaßöffnungen enthaltenden Oberfläche des Gehäuses und danach durch gleichzeitiges Teilen dieser freien Oberflächen durch die Auslaßöffnungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es das vollständige Abfließen des aufzuteilenden Fluidums durch Zuführen eines Antriebsfluidums, welches mit dem aufzuleitenden Fluidum nicht mischbar ist, gewährleistet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der freien Oberfläche des Fluidums mittels einer Führungsoberfläche (18, 118, 218, 318, 418, 518, 618) verringert wird, welche am Gehäuse in der Nähe der Auslaßöffnungen angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv bestimmte Auslaßöffnungen verschlossen werden, um die Anzahl der Sekundärvolumina zu verändern.

5. Vorrichtung zur Aufteilung eines Primärvolumens eines Fluidums in eine bestimmte Anzahl von Sekundärvolumina, welche zueinander ein vorbestimmtes Verhältnis haben, mit einem geschlossenen Gehäuse (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601), welches eine Kammer (2, 102, 202, 302, 402, 502, 602) zur Annahme des Primärvolumens von Fluidum begrenzt und eine Einlaßöffnung (3, 103, 203, 403, 503, 603) sowie Auslaßöffnungen (6, 106, 206, 306, 406, 506, 606) für Fluidum, in einer Anzahl entsprechend der erwünschten Sekundärvolumina von Fluidum aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auslaßöffnungen an einer horiontalen Fläche der Kammer ausgebildet sind, und eine Gesamtfläche besitzen, in im wesentlichen gleich jener der horizontalen Fläche der Kammer ist, und die Anordnung Mittel (17, 19, 30) aufweist, die das selektive Abfließen von Fluidum durch die Auslaßöffnungen in einer solchen Weise erlauben und sperren können, daß zunächst eine freie Oberfläche von Fluidum gebildet wird, welche parallel zu den Auslaßöffnungen liegt, und sodann nachfolgend eine simultane Aufteilung dieser freien Oberflächen durch die Öffnungen sichergestellt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel Ventile (19), Schieber, Rückschlagventile oder dergleichen aufweisen, welche an mit den genannten Auslaßöffnungen verbunden Abflußleitungen (8) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel U-förmige Rohre (30) aufweisen, welche Abflußleitungen für das Fluidum bilden und mit den genannten Auslaßöffnungen verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (10, 12, 14) zum Einbringen eines Treibfluidums, welches nicht mit der aufzuteilenden Flüssigkeit mischbar ist, in das Gehäuse aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine geometrische Oberfläche (18, 118, 218, 318, 418, 518, 618) zur Vorteilung des Fluidums aufweist, welche in der Nähe der Einlaßöffnung beginnt und in der Nähe der Auslaßöffnungen endet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihre vorteilende Oberfläche im wesentlichen konisch ausgeführt ist, wobei ihre Spitze in Richtung der Einlaßöffnungen des Fluidums ausgerichtet ist, sodaß ihre Grundfläche den Auslaßöffnungen benachbart ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mittel (142, 242) zur Schichtbildung aufweist, welches der Einlaßöffnung zugeordnet ist und an der Spitze der Verteilungsoberfläche eine parallele Oberfläche aufweist und in unmittelbarer Nähe derselben angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen, im Boden von die Flüssigkeit einschließenden Hälsen (350, 550) oder Zellen (450), die zum völligen Füllen mit aufzuteilendem Fluidum geeignet sind, ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Hälse und/oder Zellen in Richtung der Auslaßöffnungen einen abnehmenden Querschnitt aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine in die genannte Kammer mündende Lüftungsöffnung (28, 528) und Mittel (29) zum Verschließen dieser Öffnung aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (501) geformt ist durch:

- ein scheibenförmiges Element (560), welches den Boden des Gehäuses bildet, und am welchem ein Element (520) mit konischer Oberfläche zum Abfließen des Fluidums angebracht ist,

- ein Ring (562), der die Wand des Gehäuses bildet, und eine innere kegelstumpfartige Oberfläche aufweist, welche mit der vorhin angeführten konischen Oberfläche (518) ein abgeschlossenes Volumen (550) einschließt,

- ein scheibenförmiges oberes Element (564), welches die Spitze des Gehäuses formt,

- und Befestigungsmittel (580), wie Schrauben, die durch vorhin erwähnte Elemente hindurchgehen, um sie dicht zusammenzufügen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (602) zum Aufnehmen des Primärvolumens des Fluidums von einer inneren konischen Oberfläche (618) und einer rotationssymmetrisch, konvex gebogenen Wand begrenzt ist, und direkt mit der Einlaßöffnung (603) und den Auslaßöffnungen (606) verbunden ist, und daß diese Kammer einen Querschnitt mit einer im wesentlichen konstanten Fläche aufweist, der jenem der Einlaßzellöffnung gleich ist.