DE69307771T2

DE69307771T2 - Flüssigkeitsabgabegerät und Verfahren

Info

Publication number: DE69307771T2
Application number: DE69307771T
Authority: DE
Inventors: Daniel N Campau
Original assignee: Flow Rite Controls Ltd
Current assignee: Flow Rite Controls Ltd
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: CA2095806A1; EP0570326B1; NO931698L; EP0570326A1; NO931698D0; JPH06293400A; KR930023558A; GR3023039T3; DE69307771D1; CN1084602A; ES2098706T3; AU660792B2; MX9302777A; DK0570326T3; ZA933311B; ATE148522T1; AU3847893A; BR9301809A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung und ein Flüssigkeitsausgabeverfahren und im besonderen eine Vorrichtung, die ein geregeltes Volumen einer Zusatzflüssigkeit in eine Vorratsbehälterflüssigkeit ausgeben kann, und ein Verfahren dazu.
Es gibt eine Vielfalt von Anwendungen, bei denen eine Vorrichtung oder ein Gerät benötigt wird, das eine erste Flüssigkeit in eine zweite Vorratsbehälte.rflüssigkeit ausgeben kann. Beispiele derartiger Anwendungen sind u.a. chemische Verfahren, Galvanisierverfahren, Düngemittel- und Lebensmittelverarbeitung sowie eine breitgefächerte Palette anderer Anwendungen der Flüssigkeitsdosierung. Eine besonders erwünschte Verwendung einer derartigen Ausgabevorrichtung ist die Ausgabe eines flüssigen Reinigungsmittels in eine WC-Schüssel.
Diverse Flüssigkeitsspender vom Stand der Technik sind in breitem Umfang zur Ausgabe von flüssigem wc-Reiniger eingesetzt worden. Die meisten kommerziell erfolgreichen Ausgabebehälter verwenden ein Schwimmerventil, das sich bei Veränderungen des Wasserstands im Spülkasten während eines Spülzyklus öffnet und schließt. Diese Spender sind so ausgelegt, daß sie während des Rückgangs des Wasserstands im Spülkasten ein kleines Behältnis oben auf einem Schwimmer füllen und dann, während des Ansteigens des Wasserstands im Spülkasten, die Reinigungsflüssigkeit aus dem Behältnis und in den Spülkasten verdrängen. Bei diesem Verfahren und seiner Durchführung bestehen Probleme. Zum Beispiel ist das Verfahren sehr uneffizient. Das Ziel ist natürlich, die WC-Schüssel sauber zu halten, nicht den Spülkasten. Da sämtliches Reinigungsmittel in den Spülkasten ausgeben wird anstatt in die WC-Schüssel, wird das meiste davon ohne jegliches Reinigen der WC-Schüssel in den Abfluß gespült. Aufgrund des weggespülten Verlustes werden auch wirklich weniger als 10 % der Reinigungsflüssigkeit in der Schüssel zurückbehalten. Sogar feste WC-Reiniger, die sich im Spülkasten langsam auflösen, haben dieselbe uneffiziente Leistung wie die Flüssigkeiten, da 90 % oder mehr weggespült werden&sub1; ohne eine wesentliche Reinigung zu bewirken. Die Schwimmerausgabevorrichtungen vom Stand der Technik neigen auch zu Leistungsschwankungen. Oberflächenspannung, Schäumen und Maßvariationen können die vollständige Verstopfung des Systems oder große Variationen der ausgegebenen Reinigermenge verursachen. Aufgrund der beträchtlichen auftretenden Schwankung ist es schwierig, derartige Vorrichtungen auf das Ausgeben kleiner Mengen anzuwenden. Die meisten flüssigen WC-Reiniger sind zur Ausgabe in Mengen von einem Milliliter formuliert. Es wird somit eine 355-ml-Flasche (12 oz.) benötigt, um genug Flüssigkeit für 350 Spülungen, oder etwa die typische Spülungszahl für einen Monat, vorzusehen. Die Größe des 355-ml-Behälters (12 oz.) ist zu groß für viele Spülkästen, was die Verwendung des Produkts einschränkt.
Es wurden auch andere Vorrichtungen vom Stand der Technik versucht, die aber alle entweder die erforderliche kleine Flüssigkeitsmenge nicht genau ausgeben können oder nicht während der für den wirksamsten Einsatz erforderlichen Zeitdauer ausgeben können. Zum Beispiel beschreiben US-Patent Nr. 1,728,737, Stoner, US-Patent Nr. 1,213,978, Thornton, britisches Patent Nr. 8621, britisches Patent Nr. GB-A-N3485 und GB-A-3485 A.D. 1913, Cox, und französisches Patent 2,613,743 alle einen Flüssigkeitsbehälter, der über dem Flüssigkeitspegel im Kasten angebracht ist, wobei sich eine Entlüftungsröhre nach unten bis unter den Flüssigkeitspegel erstreckt. Wenn der Pegel gesenkt wird, kann Luft in den Behälter eindringen, so daß der flüssige Zusatzstoff aus dem Behälter herausfließen kann. Diese Systeme haben sich als unpraktisch erwiesen, weil sie eine zu große Menge ausgaben (z.B. Patent '978 Thornton, britisches Patent 8621, britisches Patent '485 und französisches Patent '743) und/oder das Ausgeben an einem unangebrachten Zeitpunkt im Spülzyklus erfolgte. Diese Unzulänglichkeit beruhte auf der auf dem Stand der Technik notwendigen Verwendung einer Entlüftungsröhre mit einem ausreichend großen Durchmesser, um beim Rückgang des Wasserspiegels im Spülkasten das Wasser auslaufen zu lassen und dadurch Luft durch die Entlüftungsröhre in den Behälter eindringen zu lassen. Die Entlüftungsröhre mit großem Durchmesser bewirkt ein großes ausgegebenes Zusatzstoffvolumen, da sich in die Entlüftungsröhre bewegendes Wasser ein gleiches Volumen Zusatzstoff aus dem Behälter verdrängt. Wenn die Entlüftungsröhre auf ein wesentliches Maß bis unter den Flüssigkeitspegel im Spülkasten hineinragt (zum Zweck der Verzögerung des Ausgabebeginns), hat dies ein relativ großes Wasservolumen in der Entlüftungsröhre zur Folge. Wenn die Entlüftungsröhre so angepaßt wird, daß ihr niedrigster Abschnitt das Wasser auf seinem höchsten Pegel knapp berührt, beginnt die Ausgabe sofort zu Beginn des Spülzyklus, was beträchtlich Zusatzstoff vergeudet. In beiden Fällen ist ein Ansatz mit Entlüftung über Tauchröhre für die Ausgabe eines kleinen geregelten Flüssigkeitsvolumens nicht zufriedenstellend.
Das Buelow et al. erteilte US-Patent Nr. 4,507,811 erkannte die verbesserte Wirksamkeit an, die durch die Ausgabe von Zusatzstoff in das Überlaufrohr anstatt in den Tank möglich wird. Der Nachteil von Buelows Vorrichtung ist jedoch, daß sie Wasser aus dem Spülkasten zum Vermischen mit dem Zusatzstoff benötigt. In Buelows Patent werden feste Stücke zu einer gesättigten Lösung aufgelöst und in einer vorbestimmten Menge ausgegeben. Wenn jedoch ein flüssiger Zusatzstoff anstelle eines festen verwendet würde, würde der Zusatzstoff mit jedem Spülen kontinuierlich verdünnt werden. Die Buelow-Vorrichtung ist deshalb zum Ausgeben kleiner geregelter Volumen flüssiger Zusatzstoffe nicht ausreichend genau. Auch hat die Buelow- Vorrichtung den Nachteil, daß sie unter der Wasserlinie im Spülkasten angebracht werden muß. Der Buelow-Spender ist deshalb zur Verwendung in vielen Anlagen, in denen der Spülmechanismus die Anbringung der Buelow-Vorrichtung stören würde, unpraktisch. Das Auflösen von Feststoffen hat den inhärenten Nachteil, daß es zeitabhängig ist. Ein zweiter Spülzyklus kann zu schnell erfolgen, um ausreichend Zeit bis zur Sättigung der Lösung zuzulassen, was zu einer unzulänglichen Reinigerkonzentration in der WC-Schüssel führt.
In noch einer anderen Vorrichtung vom Stand der Technik, dem Pennell et al. erteilten US-Patent Nr. 1,623,132, wird die Veränderung eines Vorratsbehälterpegels zum Regeln der Ausgabe eines flüssigen Zusatzstoffs in diesen Behälter verwendet. Pennells Vorrichtung ist kompliziert, da sie eine umgekehrte U-Röhre als Pegelfühlrohr verwendet, um das Eindringen von Luft in den Zusatzstoffbehälter zu verhindern. Diese U-Röhre ist mit Flüssigkeit gefüllt, was die Entwicklung einer Druckgleichgewichtssituation zuläßt, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Zusatzstoffbehälter ausfließt. Ein Nachteil des Pennell-Gebrauchsmusters ist, daß sich das Ende der U-Röhre direkt unter der Ausflußdüse befindet, so daß, wenn der Behälter beim Einbau umgedreht wird, die durch die Düse abgelassene Flüssigkeit die U-Röhre füllt und das Druckgleichgewicht herstellt. Wenn die Röhre nicht auf die Düse ausgerichtet ist, läuft der gesamte Inhalt des Behälters aus. Die Pennell-Vorrichtung gibt somit Zusatzstoff in denselben Behälter wie die Steuerflüssigkeit aus, d.h. in den Spülkasten, anstatt in einen Überlaufbehälter.
Die Anbringung im Überlauf ist nur praktisch, wenn der Behälter sehr klein ist. Da bei einem praktischen WC- Reinigerbehälter ein Vorrat für mindestens einen Monat benötigt wird, muß die in jedem Zyklus ausgegebene Menge sehr klein sein. Ein praktischer im überlauf eingebauter Spender ist auf ein Volumen von etwa 88,8 ml (3 oz.) begrenzt. Für eine Nutzungsdauer von einem Monat erfordert dies ein ausgegebenes Volumen von etwa 0,25 ml pro Zyklus oder etwa 5 Tropfen Flüssigkeit. Es ist deshalb äußerst wichtig, daß dieses kleine Volumen zum richtigen Zeitpunkt im Zyklus ausgegeben wird, da es sonst eventuell nicht ausreichend mit dem Wasser in der WC-Schüssel vermischt wird. Die Kombination von Abmessungen, welche die richtige Menge zum richtigen Zeitpunkt ausgibt, ist ziemlich begrenzt. Es wurde ermittelt, daß das ausgegebene Volumen und der Ausgabezeitpunkt vom maximalen Wasserstand, der von einer Anlage zur anderen unterschiedlich sein kann, wesentlich beeinflußt werden. Es ist erwünscht, daß diese Variationen die ausgegebene Menge nicht wesentlich beeinflussen, und es ist erwünscht, einen Behälter zu haben, der beim Installieren in keiner Weise eingestellt werden muß.
Es besteht daher im Fach eine Notwendigkeit für eine effizientere und wirksamere Vorrichtung und ein effizienteres und wirksameres Verfahren zum Ausgeben eines kleinen, genau geregelten Flüssigkeitsvolumen in einen anderen Flüssigkeitsvorratsbehälter und im besonderen zum Ausgeben eines kleinen Volumens von flüssigem WC-Reiniger direkt in eine WC-Schüssel. Zur größten Brauchbarkeit muß eine derartige Vorrichtung klein genug sein, um direkt auf dem Überlaufrohr befestigt zu werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zum zuverlässigen und effizienten Ausgeben eines kleinen geregelten Volumens einer ersten Flüssigkeit in eine zweite Vorratsbehälterflüssigkeit. Auf die Ausgabe von flüssigem WC-Reiniger angewandt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Verdrängungspumpeinrichtung ohne bewegte Teile zum Ausgeben eines kleinen, geregelten Volumens von Zusatzstoff in das überlaufrohr, ohne das Spülkasten-Nachfüllwasser zu mischen. Im besonderen ist die Erfindung auf eine Vorrichtung nach Anspruch 1 - 5 und auf ein Verfahren nach Anspruch 6 - 11 ausgerichtet. Die Merkmale des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 6 sind aus Druckschrift FR-A-2613743 bekannt.
Die Flüssigkeitsausgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen geschlossenen Behälter, der zur Aufnahme einer ausgebbaren Flüssigkeit ausgeführt ist, wodurch innerhalb des geschlossenen Behälters ein Flüssigkeitspegel definiert wird; eine Ausgabedüse mit einer Ausflußöffnung, wobei die Düse unter dem Flüssigkeitspegel in dem geschlossenen Behälter am geschlossenen Behälter positioniert ist; einen Vorratsbehälter, der zur Aufnahme einer Steuerflüssigkeit ausgeführt ist, deren Pegel zum Fallen und Ansteigen in einem periodischen Zyklus zwischen einem niedrigen Pegel und einem hohen Pegel angepaßt ist, wobei dieser periodische Zyklus das geregelte Ablassen der ausgebbaren Flüssigkeit aus der Ausgabedüse bewirkt; und ein Fühlrohr auf, das an einem ersten offenen, über dem Flüssigkeitspegel und in dem geschlossenen Behälter positionierten Ende und an einem zweiten offenen, im Vorratsbehälter unter der Düsenausflußöffnung positionierten und, wenn die Steuerflüssigkeit auf ihrem hohen Pegel liegt, in die Steuerflüssigkeit eingetauchten Ende endet, wobei die Verbesserung umfaßt, daß das zweite offene Ende des Fühlrohrs größenmäßig so ausgeführt ist, daß die oberflächenspannung der Flüssigkeit im zweiten offenen Ende das Passieren von Luft durch das Fühlrohr verhindert, wodurch das periodische Fallen und Ansteigen des Steuerflüssigkeitspegels zwischen dem niedrigen und dem hohen Steuerflüssigkeitspegel das geregelte Ablassen der ausgebbaren Flüssigkeit aus der Ausgabedüse bewirkt. Der Durchmesser des zweiten offenen Endes des Fühlrohrs und der Ausgabedüse werden so ausgewählt, daß sich eine ausreichende Oberflächenspannung entwickelt, um Luft am Eindringen in das Fühlrohr und die Ausgabedüse zu hindern und das Entwickeln eines Druckgleichgewichtszustands zuzulassen. Dementsprechend wird ausgebbare Flüssigkeit am Fließen gehindert, wenn dieser Druckgleichgewichtszustand besteht.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung findet besondere Anwendung als Spender von WC-Reiniger, der den Reiniger automatisch ausgibt und die Änderung des Wasserpegeis im Wasserkasten benutzt, um als eine Kraftquelle zum Bewirken eines dosierten Pumpens des WC- Reinigers zu wirken. Die einzigartige Verwendung von Oberflächenspannung zum Erzeugen des Druckgleichgewichtszustands ermöglicht das Zugeben eines sehr kleinen, präzisen Volumens von Reinigungsflüssigkeit am effizientesten Punkt während des Spülzyklus und ermöglicht außerdem auch die Ausgabe der Flüssigkeit in den Überlauf ohne Vermischen mit dem Nachfüllwasser des Wasserkastens.
Darüber hinaus kann der Reiniger während des Schüsselnachfüllabschnitts des Wasserkastenpegel-Zyklus in das überlaufrohr des Spülkastens ausgegeben werden.
Im vorliegenden Flüssigkeitsausgabebehälter dringt Luft in den Behälter ein und die ausgebbare Flüssigkeit verläßt den Behälter durch dieselbe Ausgabeöf fnung, ohne daß der Behälter im Gebrauch zusammengedrückt und entspannt werden muß und ohne daß bewegte Teile, mechanische Ventile oder umgekehrte U-Röhren notwendig sind.
Im vorliegenden Flüssigkeitsausgabebehälter wird die ausgebbare Flüssigkeit aufgrund eines Druckgleichgewichtszustands, der durch die Oberflächenspannung der beteiligten Flüssigkeiten entsteht, am Ausfließen aus dem Behälter gehindert.
In der vorliegenden Vorrichtung kann die Form oder Ausrichtung des mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter kommunizierenden Fühlrohrs zum Regeln des Volumens der ausgegebenen Flüssigkeit geandert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln des ausgegebenen Volumens einer ersten Flüssigkeit mit einem ersten Flüssigkeitspegel in einen ersten Vorratsbehälter, der eine zweite Flüssigkeit mit einem zweiten Flüssigkeitspegel enthält, das die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines geschlossenen Behälters, der zur Aufnahme einer ersten Flüssigkeit ausgeführt ist, wobei der geschlossene Behälter (i) eine Ausgabedüse mit einer Ausflußöffnung und (ii) ein Fühlrohr mit einem ersten offenen, in dem geschlossenen Behälter über dem ersten Flüssigkeitspegel angeordneten Ende und einem zweiten offenen, außerhalb des geschlossenen Behälters und unter der Düsenausflußöffnung angeordneten Ende, Anordnen des geschlossenen Behälters über dem zweiten Flüssigkeitspegel und Bewirken des Ansteigens und Fallens des zweiten Flüssigkeitspegels im Verhältnis zu dem zweiten offenen Ende des Fühlrohrs, so daß das zweite offene Ende während zumindest einem Teil des Anstieg- und Abfallzyklus unter dem zweiten Flüssigkeitspegel liegt, wohingegen die Düsenausflußöffnung immer über dem zweiten Flüssigkeitspegel liegt, wobei die Verbesserung den Schritt umfaßt, bei dem das zweite offene Ende des Fühlrohrs größenmäßig so ausgeführt wird, daß die Oberflächenspannung der zweiten Flüssigkeit innerhalb des zweiten offenen Endes das Passieren von Luft durch das Fühlrohr in den geschlossenen Behälter verhindert, um dadurch die erste Flüssigkeit nur beim Ansteigen des zweiten Flüssigkeitspegels aus dem geschlossenen Behälter abzugeben.
Die neuen, für die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Merkmale sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben und damit verbundenen Vorteilen werden unter Bezugnahme auf die nur beispielhafte folgende ausführliche Erläuterung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen besser verständlich. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Seitenriß in teilweisem Querschnitt, der die am Überlaufrohr im Spülkasten angebrachte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt und das Wasser im Spülkasten auf seinem hohen Pegel zeigt;
Fig. 2 ebenfalls einen Seitenriß in teilweisem Querschnitt, ähnlich dem in Fig. 1, bei dem das Wasser im Spülkasten aber auf seinem niedrigen Pegel gezeigt wird;
Fig. 3 einen Seitenriß in teilweisem Querschnitt, ähnlich dem in Fig. 1 und 2, bei dem der Flüssigkeitspegel des Wassers im Spülkasten ansteigend gezeigt wird; und
Fig. 4 einen Seitenriß in schematischem Format, der die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Ausgabe einer Zusatzflüssigkeit in einen Vorratsbehälter darstellt.
Im folgenden wird auf Fig.1 Bezug genommen, in der die Flüssigkeitsausgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Ausgabevorrichtung 10 hat einen im allgemeinen starren Behälter 12 mit einer Ausgabedüse 14 und einem Fühlrohr 18. Der Behälter 12 kann jede Größe, Form oder Konfiguration haben, die sich eignet, um als geeignetes Behältnis für die ausgebbare Flüssigkeit 26 zu dienen. Im typischen Fall ist der Behälter 12 aus einem verformbaren Plastikmaterial gefertigt. Die Ausgabedüse 14 ist an einem Punkt unter dem Pegel 28 der ausgebbaren Flüssigkeit am Behälter 12 angeordnet und weist an ihrem distalen Ende eine Ausflußöffnung 16 auf. Das Fühlrohr 18 hat ein erstes offenes Ende 20, das im Behälter 12 über dem Pegel 28 der ausgebbaren Flüssigkeit angeordnet ist. Das Fühlrohr 18 hat auch ein zweites offenes Ende 22, das außerhalb von Behälter 12 und an einer vertikalen Position unter der Ausflußöffnung 16 angeordnet ist. Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, weist das Fühlrohr 18 auch mindestens einen Abschnitt seiner Länge auf, der einen vergrößerten Querschnitt 24 hat, was dazu dient, zu gewährleisten, daß die richtige Flüssigkeitsmenge zum angebrachten Zeitpunkt während des Ausgabevorgangs ausgegeben wird.
Wenn der Behälter 12 anfänglich wie in Fig. 1 dargestellt mit der Ausgabedüse 14 und dem Fühlrohr 18 vom Behälter abhängig angeordnet ist, tropft etwas ausgebbare Flüssigkeit 26 aus der Düse, bis sich im Behälter ein Druckgleichgewichtszustand entwickelt. Dieser Druckzustand kann mit der folgenden Formel definiert werden:
P = Pa - ΩcHc
wobei Pa der Umgebungsdruck, Ωc die Gewichtsdichte der ausgebbaren Flüssigkeit 26 und Hc die von der ausgebbaren Flüssigkeit entwickelte Druckhöhe ist. Dieser Druckgleichgewichtszustand verhindert, daß noch mehr ausgebbare Flüssigkeit aus dem Behälter ausfließt. Die Flüssigkeitssäule Hw im Fühlrohr 18 erreicht nach der folgenden Formel eine Gleichgewichtshöhe, die der Höhe der Flüssigkeit im Behälter 12 entspricht:
Hw = (Ωc/Ωw) Hc
wobei Ωw die Gewichtsdichte der Vorratsbehälterflüssigkeit ist.
Wenn der Flüssigkeitspegel 32 im Vorratsbehälter abzufallen beginnt, beginnt auch die Flüssigkeitssäule 19 im Fühlrohr durch das Fühlrohr abzufallen. Bei diesem Abfallen wird durch die Düse 14 Luft oben in den Behälter 12 gesaugt. Wenn die Behälterflüssigkeit 30 die Position ihres unteren Pegels erreicht, die unter dem zweiten offenen Ende 22 des Fühlrohrs liegen kann, wie in Fig. 2 dargestellt, fließt die Flüssigkeitssäule 19 nicht vollständig aus dem Fühlrohr aus, das in Fig. 2 ebenfalls gezeigt wird. Vielmehr bleibt die Flüssigkeitssäule 19 aufgrund des Unterdruckgefälles oben am Rohr (im Behälter) und aufgrund der Oberflächenspannung der ausgebbaren Flüssigkeit an der Ausgabedüse 14 und aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit am zweiten offenen Ende 22 im Inneren des Fühlrohrs eingeschlossen. Natürlich nimmt Hw in Übereinstimmung mit der oben genannten Formel ab, je mehr der Inhalt der Flasche aufgebracht wird und Hc abnimmt. Wenn Hc des Flüssigkeitspegels 28 in Behälter 12 sehr niedrig ist, bestimmt die Oberflächenspannung an der Düse 14 und am zweiten offenen Ende 22 die Höhe von Hw. Vorzugsweise ist die Länge des in Fig. 2 dargestellten Fühlrohrs H größer als die maximale Hw, so daß die vergrößerte Querschnittsfläche des Fühlrohrs 24 sich immer mit Luft füllt, wenn der Pegel 32 im Vorratsbehälter abfällt. Dies gewährleistet durch viele Zyklen des Ausgabevorgangs ein gleichbleibendes ausgegebenes Volumen.
Wenn der Flüssigkeitspegel des Vorratsbehälters 32 zu steigen beginnt, wie in Fig. 3 dargestellt, bewirkt dies wiederum das Ansteigen der Flüssigkeitssäule 19 im Fühlrohr 18, wodurch Luft im Fühlrohr verdrängt wird. Luft wird somit aus dem ersten offenen Ende 20 des Fühlrohrs 18 in den oberen Abschnitt von Behälter 12 gedrückt, was wiederum die ausgebbare Flüssigkeit 26 aus der Ausflußöffnung 16 der Ausgabedüse 14 herausdrückt.
Eine Vergrößerung der Querschnittsabmessung des Fühlrohrs, wie an der Ausbauchung 24 dargestellt, kann zum Regeln der Menge und zum Erzielen des optimalen Zeitpunkts des ausgegebenen Volumens eingesetzt werden. Die Ausbauchung 24 wird am besten unter dem untersten maximalen Vorratsbehälter-Flüssigkeitspegel 32 angeordnet, um das richtige ausgegebene Volumen zu gewährleisten. Es ist außerdem auch erwünscht, daß die Ausbauchung so niedrig angeordnet ist, wie dies praktisch möglich ist, so daß die ausgebbare Flüssigkeit 26 mehr Zeit hat, sich mit der Flüssigkeit in der Schüssel zu vermischen.
Wenn der Flüssigkeitspegel 32 im Vorratsbehälter ein varuerbares Maximum hat, dann ist die Verwendung eines dünnen Fühlrohrs mit einem Ausbauchungsvolumen erwünscht, das den größten Teil des ausgegebenen Volumens festsetzt. Die Abmessungen der Ausgabedüse 14 in bezug auf ihre Länge und den Innendurchmesser von Ausflußöffnung 16 zusammen mit der Länge des Fühlrohrs 18 und dem Innendurchmesser des zweiten offenen Endes 22 ist je nach der auszugebenden Flüssigkeitsmenge 26, dem Steigen und Fallen des Vorratsbehälter-Flüssigkeitspegels 32 und der Oberflächenspannung der Ausgabeflüssigkeit und der Vorratsbehälterflüssigkeiten verschieden. Wenn die Oberflächenspannung der Ausgabeflüssigkeit abnimmt, zum Beispiel durch Hinzunehmen von Tensiden, kann für ein während des Ausgabezyklus ausgegebenes bestimmtes Volumen ausgegebener Flüssigkeit 26 ein kleinerer Innendurchmesser für Ausflußöffnung 16 erforderlich sein.
Die Ausgabevorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann auch eine Einrichtung zum Anbringen des Behälters 12 über der Vorratsbehälterflüssigkeit aufweisen, wie Halteklammer 34, die am obersten Ende eines Spülkastenüberlaufrohrs 36 bequem angebracht werden kann. Auf diese Weise wird die Ausgabedüse 14 über dem Uberlaufrohr positioniert, so daß die ausgebbare Flüssigkeit 26 direkt in das Überlaufrohr 36 fällt und dadurch direkt in die WC Schüssel, ohne in den Hauptwasserkasten zu gelangen. Der Reiniger wird auf diese Weise in einer konzentrierteren Form direkt in die Schüssel ausgegeben und wird nicht als Teil der Spülflüssigkeit eingesetzt, die in erster Linie direkt in den WC-Abfluß geleitet wird. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung bezüglich ihrer Verwendung des Reinigers viel effizienter.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die effektive Verwendung einer überlaufbefestigung durch die Verwendung eines Fühlrohrs mit einer geringen Empfindlichkeit gegenüber Pegeländerungen (d.h. ein Durchmesser, der bei einer Anderung des Spülkastenpegels eine kleine Anderung im ausgegebenen Volumen bewirkt). Ein Rohrdurchmesser von 1,52 mm (0,06 Zoll) bewirkt zum Beispiel eine Verdrängung von 0,046 ml Zusatzstoff pro 25,4 mm (1 Zoll) Wasserpegeländerung oder etwa einen Tropfen pro 25,4 mm < 1 Zoll). Einstellen der Ausgabenennrate von 5 Tropfen pro Zyklus für einen maximalen Wasserkastenpegel, der 25,4 mm (1 Zoll) unter dem Uberlaufliegt, ergibt eine Anlagenvariation von + 1 Tropfen für den Bereich von Einstellungen des maximalen Wasserkastenpegels zwischen dem oberen Rand des überlaufs und 50,8 mm (2 Zoll) darunter. Für diesen Fuhlrohrdurchmesser ist das geregelte Volumen für eine bestimmte Anlage 4 bis 6 Tropfen bei einer Standardabweichung von weniger als einem Tropfen.
Es ist erwünscht, daß der Reiniger schon früh im Schüsselnachfüllzyklus ausgegeben wird (nach Ende aller Abzugsvorgänge). Das bedeutet, daß das Fühlrohr sich nach unten bis weit unter den maximalen Wasserkastenwasserpegel erstrecken muß. Die Ausgabe eines kleinen Volumens flüssigen Zusatzstoffes erfordert deshalb ein Fühlrohr mit kleinem Durchmesser. Ein weiterer Vorteil wird erzielt, indem der Durchmesser eines Abschnitts des Fühlrohrs erweitert wird, um das ausgegebene Volumen zu vergrößern, während der Wasserkastenpegel niedrig ist, und indem über dem erweiterten Bereich ein reduzierter Rohrdurchmesser verwendet wird, um die Ausgaberate bei ansteigendem Pegel zu verringern. Dieser kleinere Durchmesser muß sich bis weit über den maximalen Pegel des Wasserkastenwassers erstrecken, da die Flüssigkeit im Fühlrohr über den Wasserkastenpegel ansteigt, wenn der Druckgleichgewichtszustand wiederhergestellt wird.
Ferner muß sowohl die Düsenausflußöffnung als auch die äußer Öffnung im Fühlrohr größenmäßig so bemessen sein, daß sich Oberflächenspannung entwickeln kann, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus einer der Öffnungen ausfließt. Wenn diese öffnungen jedoch zu klein sind, kann der Ausgabefluß zum Erzielen des optimalen Ausgabezeitpunkts zu langsam sein. Es wurde ermittelt, daß für typische WC-Reinigungsflüssigkeiten ein Durchmesser von 3,175 mm (0,125 Zoll) für die Ausflußöffnung und von 1,52 mm (0,06 Zoll) für die äußere öffnung des Fühlrohrs gut funktioniert.
Im besonderen wurde ermittelt, daß das Ausgabenennvolumen auf 5 Tropfen pro Zyklus eingestellt werden kann, wenn sich das Ende des Fühlrohrs bis auf einen Punkt erstreckt, der 3 Zoll unter dem maximalen Wasserpegel liegt. Wenn der maximale Wasserkastenpegel ein Zoll unter dem Überlaufliegt, dann wird das ausgegebene Volumen für den Bereich von Einstellungen des maximalen Wasserkastenpegels zwischen dem oberen Rand des überlaufs und 50,8 mm (2 Zoll) darunter um ± 1 Tropfen variieren. Bei einem Durchmesser von 3,175 mm (0,125 Zoll) für die Ausgabedüse und 1,52 mm (0,06 Zoll) für die äußere öffnung des Fühlrohrs beträgt das geregelte Volumen für eine bestimmte Anlage somit 4 bis 6 Tropfen bei einer Standardabweichung von weniger als einem Tropfen. Für die richtige Leistung muß das Fühlrohr Flüssigkeit durch Oberflächenspannung zurückhalten. Wenn das Fühlrohr zuerst umgedreht wird, enthält es Behälterflüssigkeit. Nach einer Anzahl von Zyklen wird diese Flüssigkeit von Wasser verdrängt. In beiden Fällen muß die Oberflächenspannung ausreichen, um Luft am Eindringen in das Fühlrohr zu hindern. Wasser hat eine Oberflächenspannung von 7,44 x 10&supmin;³ kg/m (0,005 lb/ft). Reinigungsflüssigkeiten haben meist eine viel geringere Oberflächenspannung als Wasser (aufgrund der Anwesenheit von Tensiden). Die Oberflächenspannung der Reinigungsflüssigkeit schreibt deshalb den maximalen Durchmesser des Fühlrohrendes vor. Es hat sich herausgestellt, daß vorzugsweise ein Fühlrohr mit kleinem Durchmesser in der Größenordnung von 1,52 mm (0,06 Zoll) zu verwenden ist, um zu gewährleisten, daß Flüssigkeit zurückgehalten und Luft daran gehindert wird, in das Rohr gedrückt zu werden, wenn der Pegel ansteigt und das Ende des Fühlrohrs berührt.
Es muß jetzt verstanden werden, daß die Oberflächenspannung an der Ausgabedüse und an der äußeren öffnung des Fühlrohrs sicherstellt, daß Luft am Eindringen gehindert wird, wenn der Wasserkastenpegel bis unter das Ende des Fühlrohrs abfällt, wodurch ein Druckgleichgewichtszustand verursacht wird, um das Ausfließen von Flüssigkeit zu verhindern. Oberflächenspannung ist auch dann an beiden Öffnungen erforderlich, wenn der Behälter zuerst umgedreht und installiert wird. Sie begrenzt das Ausfließen von Flüssigkeit auf eine sehr kleine Menge, wenn sich der Druckgleichgewichtszustand entwickelt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die ihre allgemeine Anwendung zum Vorsehen einer mit einer Vorratsbehälterflüssigkeit 30 zu vermischenden ausgebbaren oder Zusatzflüssigkeit 26 zeigt. Gemäß dieser allgemeinen Anwendung wird das Gemisch aus Zusatzflüssigkeit 26 und Vorratsbehälterflüssigkeit 30 in einer vorbestimmten Verarbeitungsanwendung verwendet, wobei der Flüssigkeitspegel 32 im Wasserkasten 42 mit der Zeit abfällt. Wenn die Behälterflüssigkeit von dem Nachfüllsystem 44 ersetzt wird, steigt der Flüssigkeitspegel im Vorratsbehälter 32 an und Zusatzflüssigkeit 26 wird in der oben erläuterten Weise über Ausgabedüse 14 in die Vorratsbehälterflüssigkeit gegeben. Eine im Fach normal bewanderte Person wird erkennen, daß eine Vielzahl von Ausgabevorrichtungen 10 verwendet werden kann, um mehrere verschiedene Zusatzflüssigkeiten zum Flüssigkeitskasten 42 vorzusehen, wobei jede in ihrem eigenen relativen Verhältnis zur Änderung des Vorratsbehälterflüssigkeitspegels 32 ausgegeben wird.
Der Fachmann wird außerdem erkennen, daß sich das beim Ansteigen des Vorratsbehälterflüssigkeitspegels ausgegebene Flüssigkeitsvolumen durch Andern der Querschnittsabmessung von Fühlrohr 18 entlang seiner Länge verändert. Durch Angleichen der Querschnittsabmessung des Fühlrohrs 18 und Kennen des vorbestimmten Anstiegs des Flüssigkeitspegels im Vorratsbehälter kann somit das genaue Volumen der zur Vorratsbehälterflüssigkeit hinzugefügten ausgegebenen Flüssigkeit auf jede beliebige Anwendung angepaßt werden.

Claims

1. Flüssigkeitsausgabevorrichtung, die einen geschlossenen Behälter (12), der zur Aufnahme einer ausgebbaren Flüssigkeit (26) ausgeführt ist, wodurch innerhalb des geschlossenen Behälters (12) ein Flüssigkeitspegel (28) definiert wird; eine Ausgabedüse (14) mit einer Ausflußöffnung (16), wobei die Düse (14) unter dem Flüssigkeitspegel (28) in dem geschlossenen Behälter am geschlossenen Behälter (12) positioniert ist; einen Vorratsbehälter (42), der zur Aufnahme einer Steuerflüssigkeit (30) ausgeführt ist, deren Pegel zum Fallen und Ansteigen in einem periodischen Zyklus zwischen einem niedrigen Pegel und einem hohen Pegel angepaßt ist, wobei dieser periodische Zyklus das geregelte Ablassen der ausgebbaren Flüssigkeit (26) aus der Ausgabedüse (14) bewirkt; und ein Fühlrohr (18) aufweist, das an einem ersten offenen, über dem Flüssigkeitspegel (28) und in dem geschlossenen Behälter (12) positionierten Ende und an einem zweiten offenen, im Vorratsbehälter (42) unter der Düsenausflußöffnung (16) positionierten und, wenn die Steuerflüssigkeit (32) auf ihrem hohen Pegel liegt, in die Steuerflüssigkeit (32) eingetauchten Ende (22) endet, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite offene Ende (22) des Fühlrohrs (18) größenmäßig so ausgeführt ist, daß die Oberflächenspannung der Flüssigkeit im zweiten offenen Ende (22) das Passieren von Luft durch das Fühlrohr (18) verhindert, wodurch das periodische Fallen und Ansteigen des Steuerflüssigkeitspegels (32) zwischen dem niedrigen und dem hohen Steuerflüssigkeitspegel das geregelte Ablassen der ausgebbaren Flüssigkeit (26) aus der Ausgabedüse (14) bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Überlaufrohr (36), das in dem Vorratsbehälter (42) angeordnet und so positioniert ist, daß die Ausgabe aus der Ausgabedüse (14) in Fluidkommunikation mit der Steuerflüssigkeit aus dem Überlaufrohr (36) steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fühlrohr (18) zumindest entlang einem Abschnitt seiner Länge einen vergrößerten Querschnitt (24) hat, wobei der Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt (24) des Fühlrohrs (18) über dem niedrigen Steuerflüssigkeitspegel und zumindest teilweise unter dem hohen Steuerflüssigkeitspegel positioniert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt (24) des Fühlrohrs an einem unteren Ende endet, welches über jeder Steuerflüssigkeit (30) positioniert ist, die im Fühlrohr (18) zurückbehalten wird, wenn die Steuerflüssigkeit (30) auf ihrem niedrigen Pegel liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der geschlossene Behälter (12) eine Halterung zum Stützen des geschlossenen Behälters (12) auf dem Überlaufrohr (36) in dem Vorratsbehälter (42) aufweist.

6. Verfahren zum Regeln des ausgegebenen Volumens einer ersten Flüssigkeit (26) mit einem ersten Flüssigkeitspegel (28) in einen ersten Vorratsbehälter (42), der eine zweite Flüssigkeit (32) mit einem zweiten Flüssigkeitspegel (32) enthält, das die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines geschlossenen Behälters (12), der zur Aufnahme einer ersten Flüssigkeit (26) ausgeführt ist, wobei der geschlossene Behälter (12) (i) eine Ausgabedüse (14) mit einer Ausflußöffnung (16) und (ii) ein Fühlrohr (18) mit einem ersten offenen, in dem geschlossenen Behälter (12) über dem ersten Flüssigkeitspegel (28) angeordneten Ende (20) und einem zweiten offenen, außerhalb des geschlossenen Behälters (12) und unter der Düsenausflußöffnung (16) angeordneten Ende (22), Anordnen des geschlossenen Behälters (12) über dem zweiten Flüssigkeitspegel (32) und Bewirken des Ansteigens und Fallens des zweiten Flüssigkeitspegels (32) im Verhältnis zu dem zweiten offenen Ende (22) des Fühlrohrs (18), so daß das zweite offene Ende (22) während zumindest einem Teil des Anstiegund Abfallzyklus unter dem zweiten Flüssigkeitspegel (32) liegt, wohingegen die Düsenausflußöffnung (16) immer über dem zweiten Flüssigkeitspegel (32) liegt, gekennzeichnet durch den Schritt, bei dem das zweite offene Ende (22) des Fühlrohrs (18) größenmäßig so ausgeführt wird, daß die Oberflächenspannung der zweiten Flüssigkeit (32) innerhalb des zweiten offenen Endes (22) das Passieren von Luft durch das Fühlrohr (18) in den geschlossenen Behälter (12) verhindert, um dadurch die erste Flüssigkeit (26) nur beim Ansteigen des zweiten Flüssigkeitspegels (32) aus dem geschlossenen Behälter (12) abzugeben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei beim Ansteigen des zweiten Flüssigkeitspegels (32) die erste Flüssigkeit (26) durch die Ausgabedüse (14) aus dem geschlossenen Behälter (12) abgelassen wird und beim Abfallen des zweiten Flüssigkeitspegels (32) Luft durch die Ausgabedüse (14) in den geschlossenen Behälter (12) gesaugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Flüssigkeit (26) in einer Menge, die zum Anstieg des zweiten Flüssigkeitspegels (32) über das zweite offene Ende (22) des Fühlrohrs proportional ist, in die zweite Flüssigkeit (32) ausgegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Flüssigkeit (26) in einer Menge, die zum Anstieg des zweiten Flüssigkeitspegels (32) über das zweite offene Ende (22) des Fühlrohrs (18) proportional ist, in einen zweiten Vorratsbehälter ausgegeben wird, wodurch es nicht zu einem Vermischen der ersten und zweiten Flüssigkeit (26, 32) kommt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Pegel (32) der zweiten Flüssigkeit (30) zyklische Anstiege und Abfälle durchläuft und die erste Flüssigkeit (26) während der zyklischen Anstiege und Abfälle und unabhangig vom Pegel (28) der ersten Flüssigkeit (26) im geschlossenen Behälter (12) in einer allgemein konstanten Rate ausgegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die erste Flüssigkeit (26) durch ein Überlaufrohr (36) in dem ersten Vorratsbehälter (42) und in einen zweiten Vorratsbehälter abgegeben wird, ohne durch die im ersten Vorratsbehälter (42) enthaltene zweite Flüssigkeit (32) verdünnt zu werden.