DE60303396T2

DE60303396T2 - Ausgabevorrichtung mit variabler rate

Info

Publication number: DE60303396T2
Application number: DE2003603396
Authority: DE
Inventors: James H. Sturtevant LOHR; James L. Sturtevant BOURNOVILLE; A. John Sturtevant BOTICKI
Original assignee: JohnsonDiversey Inc
Current assignee: Diversey Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: WO2004031634A1; EP1546591B1; JP2006502351A; KR20050051679A; AU2003277086B2; AU2003277086A1; US20040065373A1; US6860295B2; BR0314748A; ES2252704T3; CA2497651A1; EP1546591A1; CN1695021A; ATE316634T1; MXPA05002663A; DE60303396D1; CA2497651C; CN100386550C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Mischen und Ausgeben von Flüssigkeiten und insbesondere eine solche Vorrichtung, bei der das Mischen mit variablem Mischungsverhältnis erfolgt.
Stand der Technik
Misch- und Ausgabevorrichtungen, in denen ein chemisches Reinigungs- oder Desinfektionskonzentrat mit Wasser gemischt wird, sind bekannt. Die resultierenden Lösungen lassen sich in geeignete Behälter wie Flaschen oder Eimer abfüllen oder auch aus der Ausgabevorrichtung versprühen. Vorrichtungen dieser Art sind von der Fa. Johnson Wax Professional, Sturtevant, WI [US] als J-FILL-Ausgabeeinheiten oder "Solution Centers" erhältlich.
Während die oben erwähnten Einheiten ein genaues und zuverlässiges Ausgeben von Lösungen ermöglichen, kann das Eindosieren des Konzentrats in das Verdünnungswasser problematisch werden. In vielen Fällen erfolgt das Dosieren durch Bereitstellen von zwei verschiedenen Konzentratflaschen oder mit in die Konzentratflasche eingesetzten Dosiereinrichtungen. Es wäre daher wünschenswert, die Konzentratmenge ohne die Verwendung verschiedener Konzentratflaschen oder Dosiereinrichtungen in kleinen Schritten zu verändern, und zwar auf präzise und effiziente Weise.
Es sind Dosierventile unterschiedlicher Art erhältlich. Beispielsweise offenbart die US-PS 938 601 ein Nadelventil für Bunsen-Brenner, das mit einer Nocken- bzw. Steuerfläche zusammenarbeitet. Die US-PS 824 527 offenbart – ebenfalls für Gasbrenner – ein Nadelventil mit einem Ventilschieber, der ein schräg liegendes Loch enthält. Ein Hahnventil mit einer Steuerfläche lehrt die US-PS 1 423 966 .
Die US-A-3 333 601 offenbart eine Vorrichtung zur Zugabe und zum Mischen einer kontrolliert einstellbaren Menge eines oder mehrerer Zusätze zu bzw. mit einer Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung ein Mischventil und ein nockenbetätigtes Nadelventil aufweist.
Aus dem Stand der Technik ist kein Nadelventil zum Einsatz mit einer Misch- und Ausgabevorrichtung bekannt, mit dem sich das Konzentrat präzise in eine verdünnende Wasserströmung eindosieren ließe.
Die Ziele der Erfindung sind daher:

a. Bereitstellen einer verbesserten Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten;
b. Bereitstellen einer Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten, die ein präzises Dosieren des Verdünnungsmittels ermöglicht;
c. Bereitstellen einer Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten, die ein präzises Dosieren des Verdünnungsmittels auf effiziente Weise ermöglicht;
d. Bereitstellen einer Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten, bei der das präzise Dosieren des Verdünnungsmittels über einen breiten Bereich von Verdünnungsverhältnissen erfolgt;
e. Bereitstellen einer Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten der vorgenannten Art, bei der das präzise Dosieren des Verdünnungsmittels durch eine einzige Umdrehung eines Nadelventils erfolgt;
f. Bereitstellen einer Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten, mit der sich vorhandene Misch- und Ausgabevorrichtungen für Flüssigkeiten nachrüsten lassen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorgenannten Ziele lassen sich mit der Präzisions-Ausgabevorrichtung für variable Mischungsverhältnisse nach Anspruch 1 erreichen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Diese sowie andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf den vollen Umfang der Erfindung dargestellt ist. Die Erfindung lässt sich jedoch auch in anderen Ausführungsformen einsetzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt als Rückansicht eine Misch- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeiten mit mehreren Abfüllstationen, die die erfindungsgemäße Ventilanordnung benutzt;
2 zeigt als Aufriss eine Ausführungsform der Ventilanordnung;
3 entspricht der 2, zeigt aber eine andere Ausführungsform der Ventilanordnung;
4 zeigt die Ventilanordnung der 2 im Schnitt;
5 zeigt die Ventilanordnung der 3 als Teilschnitt;
6 zeigt die Ventilanordnung der 2 in einer Sprengdarstellung;
7 zeigt ein in der Ventilanordnung verwendetes Steuerkurvenelement in einer Perspektivdarstellung;
8 zeigt das Steuerkurvenelement in einem Seitenriss;
9 zeigt eine Unteransicht des Steuerkurvenelements;
10 zeigt das Steuerkurvenelement entsprechend der 8, aber von der gegenüberliegenden Seite;
11 zeigt das Steuerkurvenelement von oben; und
12 zeigt eine andere Endansicht des Steuerkurvenelements.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie die 1 zeigt, weist eine allgemein mit 10 bezeichnete Ausgabevorrichtung mit variablem Mischverhältnis eine allgemein mit 11 bezeichnete Nadelventilanordnung im Zusammenwirken mit einer allgemein mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichneten Ausgabevorrichtung auf. Die Ausgabevorrichtung 12 ohne die Nadelventilanordnung 11 ist von der Fa. Johnson Wax Professional, Sturtevant, WI [US] als "Solutions Center Chemicals" im Handel erhältlich. Sie weist ein Gehäuse 14 und ein Gestell 16 für Flaschen (nicht gezeigt) mit chemischem Konzentrat auf. Es liegen vier Ventilgehäuse 18 vor, die mit dem Gehäuse 14 verbunden sind. Die Ventilgehäuse enthalten auf der entgegengesetzten Seite Ventile, mit denen der Durchfluss von Wasser steuerbar ist. Eine mit den Ventilgehäusen 18 verbundene Speiseleitung 20 führt diesen Wasser von einem Schlauchanschluss 21 her zu. Die Ausgabevorrichtung 12 weist auch die Mischdüsen (Eduktoren) 23 auf, mit denen Flüssigkeits-Speiseleitungen 25 verbunden sind, die in den Kappen 27 zum Anschluss an Flaschen mit chemischem Konzentrat enden. Sobald Verdünnungswasser durch die Speiseleitung 20 strömt, wird Konzentrat durch die Speiseleitungen 25 in die Mischdüsen 23 gesaugt; die dort entstehende Mischung bzw. Lösung tritt durch die Ablaufleitungen 30, 31 aus. Eine bevorzugte Mischdüse beschreibt die US-PS 5 927 338 (JohnsonDiversey, Inc.).
Die 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen der Ventilanordnung 11, 11A. Der grundsätzliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen ist, dass die Anordnung 11 ein Knie 33 mit Parallelanschluss an die Mischdüsen 23 aufweist, während die Anordnung 11A einen Queranschluss aufweist. Beide Ausführungsformen sind über Leitungen 34, 35 mit den Mischdüsen verbunden. In beiden Fällen sind das Ventilgehäuse 32 mit der Mischdüse 23 an einem Ende derselben und der Konzentratzulauf 38 seitlich an das Ventilgehäuse angeschlossen.
Wie die 4 und 6 zeigen, hat die Ventilanordnung 11 ein Ventilgehäuse 32, an das eine Zulaufdüse 38 mit einem Zacken-Schlauchanschluss 39 angesetzt ist, der für eine flüssigkeitsdichte Verbindung der Leitung 25 sorgt. Das Ventilgehäuse 32 enthält eine Kammer 42, in der ein Nadelelement 44 angeordnet ist, dessen Nase 46 in den Durchlass 47 hinein vorsteht. Ebenfalls in der Kammer 42 befindet sich ein Steuerkurvenelement 50. Geeignete Dichtungen 54 schließen das Nadelelement 44 gegen die Innenwandfläche der Kammer 42 sowie gegen den Durchlass 48 dicht ab. Ein mit dem Nadelelement verbundenes Steuerkurven-Ablaufteil 52 in Form eines Flanschelements läuft auf der Steuerfläche des Steuerkurvenelements 50 ab. Die Kappe 56 verschließt die Kammer 42 und drückt die Feder 57 auf die Scheibe 58 auf dem Nadelelement 44. Ein verjüngter Abschnitt 61 des Skalenelements 60 verläuft durch die Kappe 56 und enthält eine Ausnehmung 62 zur Aufnahme des Verbindungsteils 64 des Nadelelements 44.
Ebenfalls in 4 dargestellt ist das Zulaufdüsenelement 38, das mittels der Verlängerung 66 zwischen der aufrecht vorstehenden Wand 70 und dem Rohrabschnitt 67 mit dem Ventilgehäuse 32 verbunden ist. Die Verlängerung 66 hat eine Rippe 65, die schwenkbar in die Nut 68 in der vorstehenden Wand 70 einsetzbar ist. Eine Dichtung 69 stellt einen dichten Abschluss zwischen dem Zulaufdüsenelement 38 und der Wand 70 her. Desgleichen ist eine Dichtung 71 zwischen dem Durchlass 34 und dem Knie 33 angeordnet.
Die 5 zeigt die Ventilanordnung 11A, die die gleichen Bauteile wie die Anordnung 11, aber ohne das Knie 33 aufweist. Der Durchlass 34 ist mit dem Ventilgehäuse 32 verbunden und eine Dichtung ist bei 71 vorgesehen.
Das Nocken- bzw. Steuerkurvenelement 50 ist ausführlicher in den 7-12 dargestellt. Es handelt sich um einen einteiligen Ring mit einer rampenförmigen Steuerfläche 78, die eine erste flachere Steigung 80 und eine zweite steilere Steigung 82 aufweist. Der Steigungswinkel des ersten flacheren Steuerkurventils 80 liegt im Bereich von 4° bis 8°; die viel steilere zweite Steigung beträgt 8° bis 20°. Der erste ist mit dem zweiten Kurventeil an einer Wand 84 verbunden. Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung ist die Verwendung von zwei unterschiedlichen Steigungen der Steuerkurve 78 der Nadelventilanordnung 11, die ein präzises und schnelles Justieren der Ausgabevorrichtung 10 ermöglichen. Die geringe Steigung 80 in den ersten 180° der Steuerkurve 78 erlaubt Verdünnungsverhältnisse im Bereich von 1:512 bis 1:256, der steilere Kurventeil 82 eine exponentielle Flächenänderung im Bereich von 1:256 bis 1:8. Das Verhältnis 1:512 ermöglicht eine Verdünnung von 1/4 oz./gallon, das Verhältnis 1:256 eine solche von 1/2 oz./gallon, also eine Differenz von 1/4 oz./gallon für die ersten 180° (Steigung 80) der Steuerkurve. Mit den letzten 180° der Steuerkurve (Steigung 82) erhält man eine Verdünnung von 16 oz./gallon und eine Differenz von 15–3/4 oz./gallon zwischen den Steigungen. Der derartig breite Verdünnungsbereich ergibt sich mit einer einzigen Umdrehung der Nadel. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste flachere Steigungsbereich in den ersten 180° der Steuerkurve liegt, die größere Steigung in deren letzten 180°. Die 7 zeigt den ersten Steigungsbereich zwischen den Endpunkten 86, 87.
Es ist einzusehen, dass der Kurvenablaufteil 52 durch den Federdruck in jeder gegebenen Lage arretiert wird. Ein vollständiges Durchdrehen des Skalenelements 60 ist keinesfalls verhindert. Werden das Skalenelement 60 und der Kurvenablaufteil 52 zu weit gedreht, erfolgt ein Rücksetzen zum Bereichsanfang, nachdem letzterer von der Rampe 82 und über die Fläche 84 gefallen ist, wobei die Feder 57 ihn zurück drückt.
Wie die 4 zeigt, erfolgt ein Verstärken oder Abschwächen der Strömung in den Ventilen 11, 11A durch Drehen des Skalenelements 60. So fahren das Nadelelement 44 und die Nase 46 zum Durchlass 47 hin und von ihm weg, um die Konzentratströmung aus dem Durchlass 72 und schließlich zur Mischdüse 23 über den Durchlass 34 zu steuern.
Es wird also eine präzise und variable Ventilanordnung für eine Ausgabevorrichtung bereitgestellt, die einen breiten Verdünnungsbereich für chemische Konzentrate ermöglicht. Dies erfolgt auf sehr schnelle Weise, da nur eine einzige Umdrehung des Skalenelements des Nadelventils erforderlich ist. Die Nadelventilanordnung arbeitet mit einer breiten Vielfalt von chemischen Konzentraten – wie Reinigungs-, Abstreif-, Desinfektions- und dergl. Mitteln – zusammen.
Die erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung mit variablem Mischverhältnis ist oben zum Einsatz in einer Ausgabevorrichtung mit mehreren Mischdüsen beschrieben; jedoch ist einzusehen, dass sie sich auch mit nur einer einzigen Mischdüse zusammen anwenden lässt. Während weiterhin bei 31 ein einziger großer Ablaufschlauch zum Füllen von Eimern gezeigt ist, lassen sich natürlich auch mehrere kürzere Schläuche (vergl. bei 30) verwenden.

Claims

Präzisions-Ausgabevorrichtung (12) mit variablem Mischungsverhältnis, die aufweist: ein tragendes Element (14); eine Mischdüse (23), die mit dem tragenden Element (14) verbunden ist und einen Flüssigkeitszulauf (20), einen Zulauf (25) für flüssiges Konzentrat und einen Ablauf (30, 31) für vermischte Lösung aufweist; eine Nadelventilanordnung (11) in Strömungsverbindung mit dem Konzentratzulauf, wobei die Nadelventilanordnung ein Ventilgehäuse (32) und ein Nadelelement (44) aufweist, das bezüglich eines Durchlasses (47, 48) hin und her bewegbar ist, um die Strömung in diesem zu verändern; einen mit dem Nadelelement (44) verbundenen Steuerkurven-Ablaufteil (52); ein Steuerkurvenelement (50), das zwischen dem Ablaufteil und dem Durchlass (48) angeordnet ist und eine ununterbrochene Steuerfläche mit einer ersten Steigung (80) und einer steileren zweiten Steigung (82) aufweist; wobei das Steuerkurvenelement (50) und der Ablaufteil (52) so aufgebaut und angeordnet sind, dass, wenn bei auf dem Steterkurvenelement aufliegendem Ablaufteil (52) das Nadelelement (44) in einer Richtung gedreht wird, das Ventil die hindurchtretende Strömung verstärkt, während beim Drehen des Nadelemements (44) in die entgegengesetzte Richtung das Ventil die hindurchtretende Strömung abschwächt.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Steuerflächenteil zweiter Steigung (82) an einer Endwand (84) endet, die mit dem Steuerflächenteil erster Steigung (80) verbunden ist.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Steuerkurvenelement und der Steuerkurven-Ablaufteil so aufgebaut und angeordnet sind, dass nach einer vollständigen Umdrehung des Skalenelements der Steuerkurven-Ablaufteil rückgesetzt wird.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Steuerkurvenelement so aufgebaut und angeordnet ist, dass der vollständige Arbeitsbereich des Ventils mit einer einzigen Umdrehung des Nadelteils überstrichen wird.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, deren Steuerkurven-Ablaufteil von einem Flanschelement gebildet ist, das vom Nadelteil absteht.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, deren Nadelventilanordnung parallel zur Mischdüse verlaufend angeordnet ist.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, deren Nadelventilanordnung rechtwinklig zur Mischdüse verlaufend angeordnet ist.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der außerhalb des Ventilgehäuses mit dem Nadelteil ein Skalenelement verbunden ist.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Ventilgehäuse an die Mischdüse an ein Ende derselben und der Konzentratzulauf seitlich an das Ventilgehäuse angeschlossen sind.
Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, deren Steuerkurvenelement als einteiliges ringförmiges Bauteil mit einer Rampenfläche ausgebildet ist.