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Vorrichtung zum Abmessen bestimmter Massemengen
Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Abmessen bestimmter Massemengen, die eingeschlämmte oder einemulgierte
Stoffe enthalten, insbesondere zum Abmessen zähflüssiger Massen. Die bekannten Vorrichtungen
dieser Art haben den Nachteil, daß die Stoffe sich absetzen, wenn die Massen in
dem Meßbehälter aufbewahrt werden.
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Dadurch treten nicht nur Verluste ein, sondern die Ablagerungen sind
auch die Ursache falscher Mengenbestimmungien für die spätere Verwendung.
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Bei solchen Anlagen müssen außerdem Einrichtungen zur Regelung der
Höhe des Spiegels der Masse für die Bestimmung der gewünschten Menge vorgesehen
wer den. Diese Regeleinrichtun.gen sind aber bei schlammförmigen Stoffen mit Neigung
zum Absetzen ungeeignet, da sich der Satz insbesondere in den Kontrollmitteln (Ventilen,
Schwimmerelementen, Meßgefäßen usw.) oder in den Auslässen absetzen kann. Weiter
sind die für die Mengenbesthnmung von Schlämmen vorgesehenen Meßgefäße meist offien,
um einen Einblick oder eine Reinigung durchführen zu können, so daß auch dadurch
Übelstände, z. B. durch Überladen oder Verspritzen der abzumessenden Massen, eintreten.
Ganz blesonders nachteilig wirkt sich das bei flüssigen Massen aus, die zur Verdunstung
neigen. Der eingeschlämmte Stoff trocknet dann am Boden oder an den Wänden an.
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Die Erfindung vermeidet die obenerwähnten Übelstände dadurch, daß
in einem Behälter eine deformierbare Zwischenwand einen Meßraum und einen Ausdtehnungsraum
bildet und der Ausdehnungsraum mit einer Vorrichtung zum Einlassen einer abgemessienen
Menge einer Regelflüssigkeit
derart verbunden ist, daß der Meßraum
um das eingelassene Volumen dieser Flüssigkeit vermindert wird. Die Regelflüssigkeit
besteht aus Öl, Wasser od. dgl. Weiter sind Vorrichtungen vorgesehen, um mit Sicherheit
das Volumen des Ausdehnungsraumes und dadurch indirekt auch das des verbleibenden,
für die Mengenbestimmung vorgesehenen Raumes bestimmen zu können.
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Vorteilhaft wird ein äußerer Behälter von bekanntem innerem Volumen
benutzt, in welcheni ein Mantel, eine Blase od. dgl. aus leicht deformierbanem Stoff,
wie beispielsweise Gummi, als deformierbare Zwischenwand angeordnet ist. Von dem
in dieser Weise gebildeten Meßraum und Ausdehnungsraum ist der letztere mit einer
Rohrleitung verbunden, durch weiche Flüssigkeit in regelbarer -Menge leingelassen
werden kann. Wenn eine gegeb!ene, bekannte Menge Flüssigkeit in den Ausdelinungsraum
geleitet wird, vergrößert sich dessen Volumen entsprechend, und das verbleibende
Volumen des Meßraumes wird in gleichem Maße vermindert. Es muß deshalb eine Meßvorrichtung
zur Regelung der Flüssigkeitsmenge, welche dem Ausdehnungsraum zugeführt wird, vorgesehen
sein, so daß in bequemer Weise das Volumen des Meßraumes kontinuierlich mit großer
Genauigkeit von Null bis zu einem vorzugsweise mit dem gesamten Volumen des Behälters
übereinstimmenden Wert geregelt werden kann.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach
der Erfindung dargestellt.
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Die Einrichtung ist in£besondere zur Mengenabmessung von Schlämmen
vorgesehen, die für die Herstellung von Kunststeinen gebraucht werden.
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Solche Schlämme enthalten verhältnismäßig schwere Teilchen, die außerdem
eine gewisse Neigung zum Abbinden haben. Bleide Umstände wirken sich dahin - aus,
daß die schweren Teilchen sich leicht absetzen. Es ist deshalb wichtig, daß bei
jeder Mengenabmessung möglichst vermieden wird, daß der Satz in der Anlage zurückbleibt.
Wenn das nicht vermieden werden kann, soll der Satz wenigstens bei einer folgenden
Mengenabgabe mit derselben Vorrichtung gemessen und aus dem Meßbehälter entfernt
werden können. Diese Anforderungen werden mit der Vorrichtung nach der ET-findung
erfüllt, wie die Zeichnung erkennen läßt.
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In dem in Fig. I gezeigten Ausführungsbleispiel besteht der Behälter
IO aus einem Zylindermantel ii mit einem konischen Deckel I2 und einem ebenfalls
konischen Boden 13. Am Dleckel I2 ist ein Rohr 14 und am. Boden 13 ein Rohr 15 angeschlossen.
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An der Verbindungsstelle des Bodens I3 mit dem Rohr 15 bzw. des Deckels-
12 mit dem Rohr 14 ist eine schlauchförmige, deformierbare Zwischenwand 16 angeordnet.
Diese hat etwa die Form eines an beiden Enden offenen Sackes und kann aus einem
elastischen Material, wie Gummi, oder aus einem bieg-Samen Material, wie dichtem
Gewebe, Kunststoff od. dgl., bestehen. Der Ausdehnungsraum I7 wird von dem Raum
zwischen der Wand II und dem schlauchförmigen Element 16 gebildet. Dieser Raum steht
in Verbindung mit einer Zuflußleitung I8, die zum Zuführen bzw. zum Entfernen einer
Regelflü.ssigkeit dient. Oben hat der Ausdehnungsraum leine Ertlüftungsmögllchkeit
19.
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Die Leitung 15 teilt sich in einen Einlaßstutzen-20 und einen Auslaßstutzen
21. In beiden Rohrstutzen sind Ventile angeordnet, die mit Rücksicht auf die Art
des Schlammes in blesonderer Art ausgebildet sind. Sie bestehen aus in den Rohrstutzen
angeordneten Gummimanschetten 22, 23, welche an den Innenseiten der Stutzen 20 bzw.
21 befestigt sind.
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Der Ringraum zwischen dem Rohr 20 und der Gummimanschette 22 bzw.
zwischen dem Rohr 21 und der Manschette 23 ist mit je einem Schaltventil 24 und
25 verbunden. Je eine zweite Leitung der Schaltventile ist an ein Rohr 26 bzw. 27
angeschlossen, das zu einem Sammelgefäß führt, und jie eine dritte Leitung 28 bzw.
29 führt zu einer Druckquelle 30, beispielsweise einer üblichen Wasserleitung.
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Ein ähnlich den Ventilen 20-22 und 21-23 ausgebildetes Ventil ist
in dem Rohrstutzen 31 mit der darin ,eingesetzten Gummimtnschette 32 vorgesehen.
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Ein Rohr 33 stellt die Verbindung mit dem Rohr 34 hier, das zwischen
dem Schaltventil 24 und dem Zwischenraum zwischen - dem Rohr 20 und der Gummimanschetbe22
angeordnet ist.
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Die Wasserdruckleitung 30 ist übler ein Ventil 35, ein Rohr 36, eine
M'eßvorrichtung 37, ein Rohr 38, ein Filter 39 und ein Rohr 40 mit der EilaßöXnung
18 des Ausdeiinurgsraum-es 17 verbunden. Vom Rohr 36 ist ein Ventil 41 abgezweigt,
das ein Abflußrolir 42 absplerrt. Dieses ist vorzugsweise angeordnet, um die ausströmende
Flüssigkeit zu dem Sammelgefäß zu leiten, an das auch die Rohre 26 und 27 angeschlossen
sind. Der Messer 37 soll vorteilhaft jeweils die in beiden Richtungen durchströmende
Flüs sigkeitsmenge anzeigen.
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Die abzumessende schlammförmige oder emulgierte Masse befindet sich
in einem nicht dargestellten Vorratsbehälter, von wo sie in kontinuierlichem Strom
durch das Rohr 20, den Schlauch 16 und das Rohr r4- zurück zum Vorratsblehälter
gepumpt wird.
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Die Arbeitsweise ist wie folgt: Das Schaitventil 19 wird geöffnet
und das Schaltventil 25 so eingestellt, daß Wasser in den Raum zwischen Rohr 21
und Manschette 23 gedrückt wird, so daß das von diesen Teilen gebildete Ventil geschlossen
wird. Das Schaltventil 24 wird dann so eingestellt, daß die im Raum zwischen dem
Rohr 20 und der Manschette 22 vorhandene Flüssigkeitsmenge abfließen kann, so daß
dies Ventil geöffnet wird und die abzumes-sende Masse in den Behälter I0 eindringen
kann. Auf Grund der Verbindung 33 wird gleichzeitig auch das Ventil geöffnet, das
aus dem Rohr 3I und der Manschette 32 gebildet wird.
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Da die Masse aus dem Voiratsbehälter umgepumpt wird, tritt sie unmittelbar
durch das Ventil 20-22 in den Behälter I0 ein und füllt ihn möglichst aus.
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Ein überschuß fließt durch das Rohr 14 wieder in den Vorratsblehälter
zurück. Die durch die Anordnung zirkulienende Masse drückt den Mantel I6 an
die
Innenseite des Zylindermantels I I. Die Flüssigkeit, die gegebenenfalls im Zwischenraum
17 vorhanden ist, wird dabei durch das Ventil 19 abgeführt.
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Jletzt wird das Schaltventil 35 zur Einleitung von Wasser in den
etwa noch vorhandenen Hohlraum 17 geöffnet. Wlenn Wasser aus dem Entlüftungsventil
19 abfließt, ist dieser unbedeutende Raum mit Wasser ausgefüllt. In diesem Augenblick
wird zuerst das Ventil 35 und unmittelbar danach auch das Vlentil I9 geschlossen.
Das Zählwerk des Messein37 wird auf Null gestellt, um anzuzeigen, daß der Meßraum
7 das größtmögliche Volumen der abzum'es'senden Masse und das kleinstmögliche Volumen
an Wasser im Ausdehnungsraum 17 enthält. Als Nullstellung kann auch ein Zahlwert
gelten, der das größte Volumen des Meßraumes 7 angibt.
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Die Vorrichtung ist danach betriehsfertig. Falls ein kleineres Volumen
der abzumessenden Masse als das maximale gewünscht wird, wird das Ventil 35 geöffnet,
um Wasser in den Zwischenraum 17 einzulassen, wodurch die entsprechende Menge der
Masse durch die Leitung 14 zum Vorratsraum verdrängt wird. Dler Flüssigkeitsmesser
37 gibt die zugeführte Wassermenge an, und falls der Flüssigkeitsmesser 37 oder
dessen Zählwerk nach dem größten Volumen des Meßraumes 7 eingestellt ist, wird das
Zählwerk scheinbar rückwärts gehen, bis es ein Volumen angibt, das im Meßraum 7
nach der Ausdehnung des Raumes 17 zurückbleibt. Nachdem in dieser Weise das gewünschte
Volumen erreicht ist, wird das Ventil 35 geschlossen.
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Um die so in der Vorrichtung abgemlessene Menge zu entfernen, werden
zuerst die Ventile 20-22 und 31-32 geschlossen, indem das Schaltventil 24 so gestellt
wird, daß Wasser von der Druckleitung 30 zum Zwischlenraum zwischen den Ventifrohren
20 und 3I einerseits und den betreff enden Manschetten 22 und 32 andererseits geleitet
wird. Danach wird das Ventil 21-23 zum Abzapfen der abgemessenen Menge geöffnet,
indem das Schaltventil 25 so gestellt wird, daß die zwischen dem Ventilrohr 21 und
der Manschette 23 vorhandene Flüssigkeitsmengle durch die Leitung 27 abfließen kann.
Gegebenellfalls könnten die Leitungen 26 und 27 an eine Unterdruckleitung angeschlossen
werden, so daß dadurch die Ventile schneller betätigt werden könnten. Das Rohr 21
soll so reichlich bemessen sein, daß während der Entleerung Luft in den Behälter
IO eindringen kann, um diie verdrängte Masse zu ers!etzen, damit kein Unterdruck
entsteht.
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Nachdem in dieser Weise eine abgemessene Menge der Masse durch die
Rohre I5 und 21 abgefüllt worden ist, ist die Vorrichtung für die nächste Charge
bereit. Falls dabei dieselbe Menge abgemessen werden soll, ist eine Umstellung nicht
erforderlich.
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Falls aber eine kleinere Menge abgemessen werden soll, muß das Ventil
35 wieder geöffnet werden, bis eine der Volumenvermindezung des Meßraumes 7 entsprechende
Wassermenge in den Raum 17 eingedrungen ist. Soll dagegen die gemessene Menge größer
sein, dann wird statt dessen das Ventil 41 geöffnet, so daß eine der Volumenvergrößerung
des Meßraumes 7 entsprechende Wassermenge aus dem Raum 17 abfließen kann. Bei geschlossenen
Ventilen 35 und 41 werden die Schaltventile 24 und 25 wieder umgestellt, so daß
die Ventile 20-2Z und 31-32 geöffnet werden, während das Ventil 21-25 geschlossien
wird. Dann zirkuliert die Masse wieder durch die Vorrichtung, nachdem die im Meßraum
vorhandene Luft durch das Rohr 14 abgeführt ist.
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Das Filter 39 soll den Flüssigkeitsmessler 37 gegen Beschädigungen
schützen, falls die Zwischenwand 16 reißt und Masse in die zur Einstellung des Volumens
benutzte Flüssigkeit gelangt. Das Filter 39 ist vorzugsweise mit einem Schauglas
versehen.
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In der Vorrichtung nach Fig. 2 sind die Teile, die für beide Vorrichtungen
gemeinsam sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtungen unterscheiden
sich durch folgendes: Glemäß Fig. 2 kann die abzumessende Masse nicht zirkulieren.
Diese Vereinfachung ist möglich, wenn Ab setzungen unberücksichtigt bleiben können.
Dier elastische Sack gemäß Fig. I ist bei diesem Ausführungsbeispiel als schlauchförmige
Membran 43, beispielsweise aus Gummi, wie die Manschetten 22, 23 und 32 der Fig.
I eingespannt. Schließlich wird für die Einstellung des Volumens des Ausdehnungsraumes
I7 bei Fig. 2 kein Druckwasser von einer Wasserleitung benutzt, sondern es findet
eine unmittelbare Mengenmessung mittels eines Meßgefäßes statt. Zur Regelung des
Volumens des Meßraumes 7 wird in diesem Fall ein Gefäß 44 benutzt, das über eine
Rohrleitung 45 und ein Ventil 46 mit einer Druckquelle, beispielsweise Druckluft,
verbunden ist. Außerdem enthält das Gefäß In seinem unteren Teil vorzugsweise eine
Regelflüssigkeit 47, wie Öl, Wasser od. dgl., welche über eine Rohrleitung 48 und
ein Ventil 49 mit dem Ausdehnungsraum I7 zwischen der Wand 1 1 und der Membran 43
kommuniziert.
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Das Gefäß 44 ist mit einem Standrohr 50 verfehlen sowie mit einem
Flüssigketseinlaßventil 51, das auch zur Entlüftung benutzt werden kann.
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Üblicherweise wird aber das Ventil 46 zur Entlüftung verwendet, das
daher als Drieiwegehahn ausgebildet ist und bei dem der dritte Zweig mit der Außenluft
verbunden ist.
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Die Mantelräume in den Ventilen 20-22 bzw.
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2I-23 sind mit einem Schaltventil 52 verbunden, welches wenigstens
indirekt in Verbindung mit der Druckleitung steht. Das Schaltventil 52 ist derart
eingerichtet, daß es in einer Schaltstellung den Mantelraum zwischen dem Rohr 21
und der Manschette 23 mit der Druckleitung verbindet, dann ist gleichzeitig der
entsprechende Mantelraum zwischen dem Rohr 20 und dem Mantel 22 mit der Außenluft
oder mit einer Vakuumleitung 53 verbunden.
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Blei einer zweiten Schaltstellung ist der letzterwähnte Mantelraum
mit der Druckleitung und der ersterwähnte Mantelraum mit der Außenluft oder der
Vakuumleitung 53 verbunden.
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Der Behälter 1 1 ist vorzugsweise am Deckel 12 mit einer Entlüftungsöffnung
54 versehen, die
mittels eines Schwimmerventils 55 geschlossen wird,
w,enn der Behälter mit der abzumessenden Menge gefüllt ist. Gegebenenfalls kann
das Schwimmerventil, das z. B. aus einem Gummiball besteht, mit einem von außen
sichtbaren Anzeiger 56 als Signal, daß das Gefäß voll ist, versehen sein. Es kann
aber auch ein in der Leitung 48 eingeschaltetes Manometer 57 vorgesehen sein, das
den plötzlichen Druckanstieg, der beim Schließen des Schwimmerventils lentsteht,
anzeigt.
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Die Vorrichtung nach Fig. 2 arbeitet in folgender Weis'e: Nachdem
das Ventil 49 geöffnet ist, wird mittels des Ventils 46 der obere Teil des Gefäßes
44 über die Leitung 45 mit einer Druckluftquelle verbunden, wodurch der Flüssigkeitsspiegel
im Gefäß nach unten und die austretende Flüssigkeitsmenge' zum Raum I7 gedrückt
wird. Die Zwischenwand 43 biegt sich dablei allmählich nach innen, so daß der Raum
im Meßbehälter 7 um das Volumen vernundert wird, das der aus dem Gefäß 44 herausgedruckten
Flüssigkeitsmenge entspricht. Dies Volumen und damit auch der verbleibende Raum
im Meßbehälter 7 kann mittels des Standglases 50 bestimmt werden, dessen Skala vorzugsweise
direkt das verbleibende Volumen des Meßbehälters 7 angibt. Nachdem in dieser Weise
das richtige Volumen leingestellt ist, werden die Ventile 46 und 49 geschlossen.
Hiernach wird das Ventil 52 in die in der Zeichnung dargestellte Lage umgestellt.
Die zu messende Masse wird jetzt durch die Zufuhrleitung 20 in den Meßbehälter gedrückt,
bis dieser mit der abgemessenen Masse ausgefüllt ist und das Schwimmerventil 55
die obere Öffnung 54 verschließt und weitere Zufuhr verhindert. Dlas Ventil 52 wird
danach so umgestellt, daß auch das Ventil 20-22 die Zufuhrleitung absperrt. Die
abgemessene Menge der Masse kann dann durch Umstellung des Ventils 52 in die Lage,
in der die Manschette 23 nicht mehr schließend zusammengepreßt wird, entleert werden.
Blei dem Aisfließen der Masse sinkt das Schwimmerventil.5 5, so daß. Luft einströmen
k2aaa.
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Hierdurch wird ein schneller Abfluß gewährleistet.
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Sodl danach die gleiche Menge der Masse abgemessen werden, ist eine
Umstellung des Flüssigkeitslspieglels im Gefäß 44 nicht erforderlich. Falls aber
Seine andere Menge abgemessen werden soll, muß das Innere des Gefäßes 44 über das
Ventil 46 entweder mit der Außenluft verbunden werden, so daß lein Teil der im Gefäß
44 vorhandenen Luft ausgelassen wird, oder aber mit der Druckleitung, so daß weitere
Luft in das Gefäß 44 hineingedrückt wird. Bei dieser Betätigung muß das Ventil 49
offen sein, damit die Regelflüssigkeit 47 aus dem Ausdehnungsraum I7 abströmen bzw.
in diesen nachgedrückt werden kann.
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Schlämme z. B. zur Herstellung von Kunststeinen, d. h. die aus Zement
und feingemahlenem Quarzsand oder einem anderen Mineral oder aus Schieferasche,
Kalk od. dgl. bestehen, hablen meistens eine Neigung zum Absetzen und Abbinden.
Die Absetzungen [erfolgen insbesondere im unteren Teil und an den Wänden des Meßbehälters.
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Weil sowohl das Füllen wie auch das Entleeren des Maßbehälters durch
den unteren Teil erfolgt, wird der dort blefindliche Bodensatz gut weggespült.
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Die Absetzungen, die gegebenenfalls an den Wänden des Behälters entstehen,
haften vorzugsweise an der elastischen Zwischenwand. Da diese während des Entleerens
des Behälters und der dadurch erfolgenden Veränderung der Fläche durch den Druck
der zurückbleibenden Masse gewissen Formveränderungen unterworfen ist, hat die Zwischenwand
vor dem Entleeren des Gefäßes hauptsächlich dile in der Zeichnung dargestellte Form.
Aber je nach dem Sinken des Niveaus läßt der Gegendruck nach.
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Dadurch wird zuerst der obere Teil der Zwischenwand nach innen gebogen
und der untere Teil an die Wand 11 gedrückt. Wenn aber der Meßbehälter völlig enfieert
ist, wird der obere Teil an die äußere Wand 10 gesaugt, während der untere Teil
durch die im Raum I7 vorhandene Flüssigkeit eine nach innen gebogene Form annimmt.
Durch diese Bewiegung der Zwischenwand werden etwa vorhandene Absetzungen losgebrochen
und wieder in die Masse eingeschlämmt. Formveränderungen der Zwischenwand finden
außerdem jedesmal statt, wenn eine Umstellung für ein anderes Volumen erfolgt.
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Durch die besondere Ausbildung der Ventile für Einlaß. bzw. Auslaß
der Masse werden ebenfalls Absetzungen in den Ventilen wirksam verhindert.
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Die Abmeßvorrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die Verwendung
von Massen beschränkt, diR leine Neigung zum Absetzen haben, sondern sie kann auch
für alle anderen Arten von flüssigen oder halbflüssigen Stoffen benutzt werden,
ebenso für trockene, feinverteilte Stoffe, insblesondere wenn diese fließfähig sind.
Eine einfache Einstellung des Volumens und eine leichte Betätigung, die außerdem
in weiter Entfernung von dem Meßbehälter erfolgen kann, ist immer möglich.
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Wenn bei den Ausführungsbeispielen die Wände des Abmeßblehälters
aus deformierbarem Werkstoff ausgeführt sind und nach Fig. 2 der Meßraum 7 von einem
solchen Werkstoff umgeben ist, könnte die zu messende Masse auch völlig von steifen
äußeren Wänden umschlossen sein und die Veränderung des Volumens z. B. mittels einer
in den Behälter versenkten Blase, eines Balges od. dgl erfolgen, die mit Flüssigkeit
gefüllt würde.
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Auch brauchte die Vorrichtung nicht als geschlossenes Gefäß mit unterer
Zufuhr und Entleerung ausgebildet zu sein, es könnte auch als Durchstr'ömungsgefäß.
arbeiten oder völlig geschlossen oder an der oberen Seite ganz oder teik weise offen
sein.