DE1962151B

DE1962151B - Dosing device

Info

Publication number: DE1962151B
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl Ing Steil Hermann 7100 Heilbronn Hampel Hans Joachim Wittekind Jürgen 6000 Frankfurt Eisele
Original assignee: Cillicherme, Ernst Vogelmann, 7100 Heilbronn

Description

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Die ν οι liegende Gründung betrifft ein Dosiergerät der Wirkstül'f/.ufuhr bei stehender Flüssigkeit erreichtThe ν οι lying foundation relates to a metering device that reaches the active agent / feed when the liquid is standing

nit eine: Dosierpumpe für die Zugabe von lösbaren werden sollte.nit a: dosing pump for the addition of detachable should be.

Wirkstoffen /u einer in einer Leitung geführten IJs hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mitActive ingredients / u of an IJs guided in a line has now been shown that this task with

■lüssigkeit, wobei die Pumpe mittels einer pulsierende einem Dosiergerät der eingangs genannten Art gelöst■ liquid, the pump being released by means of a pulsating metering device of the type mentioned at the beginning

Drucksiöße erzeugenden Vorrichtung, die von dem 5 weiden kann, das dadurch gekennzeichnet ist, daßPressure surge generating device which can benefit from the 5, which is characterized in that

l-laupistrom oder einem Nebenstroni der Flüssigkeit als pulsierende Druckstöße erzeugende Vorrichtungl-laupistrom or a secondary flow of the liquid as a device generating pulsating pressure surges

durchströmt wird, antreibbar ist. ein digitales Fluidikelement vorgesehen ist.is flowed through, is drivable. a digital fluidic element is provided.

F.s ist schon ein derartiges für Geschirrspül- Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Fluic'jk-F.s is already such a thing for dishwashing- In the Fluic'jk- used according to the invention

maschineii vorgesehenes Dosiergerät mit einer element handelt es sich um ein nach dem Coanda-maschineii provided dosing device with one element is a according to the Coanda-

Dosierkolbenpumpe bekannt (schweizerische Patent- \o Effekt arbeitendes Wandstrahlelement, das im InnernDosing piston pump known (Swiss patent \ o effect working wall jet element that inside

schrift 3 to 5(12), deren Kolben durch den Druck mindestens zwei Kanäle für den durch dieses Fluidik-writing 3 to 5 (12), the pistons of which, due to the pressure, have at least two channels for the

des lTüssigkeitshauptstromes verschoben wird und element hindurchgeleiteten Flüssigkeitsstrom auf-of the main liquid flow is shifted and the liquid flow passed through the element is

dabei gleichzeitig eine gewisse Wirkstoffmen;>e aus weist. Mit der Kennzeichnung »digital« ist zum Aus-at the same time a certain amount of active ingredients; With the label "digital" you can

eincr Kammer in den Hauptstrom der Flüssigheil druck gebracht, daß in einem solchen FluidikelementA chamber placed in the main flow of the liquid healing pressure that in such a fluidic element

eindosiert. Sobald der Druck des Hauptstromes wieder 15 nur bestimmte Strömungsverhältnisse stabil sind. Imdosed. As soon as the pressure of the main flow is again only certain flow conditions are stable. in the

unterbrochen wird, geht der Kolben durch Federkraft allgemeinen kann sich jeweils nur in einem deris interrupted, the piston goes by spring force general can only move in one of the

wieder in seine Ausgangsstellung zurück, wobei Kanäle eine Strömung ausbilden, die unter besiimm-back to its original position, with channels forming a flow which, under certain

wieder eine bestimmte Wirkstoff menge in die Dosier- ten Bedingungen auf einen anderen Kanal umge-again a certain amount of active ingredient in the dosed conditions on another channel.

kammer eingefüllt wird. Dieses bekannte Gerät weist schaltet bzw. umgelenkt wird. Eine Aufteilung derchamber is filled. This known device has switches or is diverted. A breakdown of the

daher den erheblichen Nachteil auf, daß der Fluß 20 durchfließenden Flüssigkeitsmenge auf die einzelnentherefore the considerable disadvantage that the flow 20 flowing through the amount of liquid on the individual

in der Hauptleitung zum Füllen der Dosierkammer Kanäle ist dagegen bei digitalen Elementen nichtIn contrast, there are no channels in the main line for filling the dosing chamber with digital elements

jeweils unterbrochen werden muß. Außerdem führen möglich.must be interrupted in each case. Also lead possible.

Druckstöße in der Zuleitung zu Störungen der Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Er-Pressure surges in the supply line to disruptions according to an advantageous embodiment of the

Dosiermenge. findung ist ein bistabiles Fluidikelement vorgesehen,Dosing amount. a bistable fluidic element is provided,

Hs ist auch bereits bekanntgeworden, und zwar 25 also eine Anordnung mit ^wei stabilen SchaltstellungenHs has also already become known, namely an arrangement with white stable switching positions

ebenfalls in Verbindung mit Geschirrspülmaschinen, bzw. Strömungsmöglichkeiten. Ein solches Fluidik-also in connection with dishwashers or flow possibilities. Such a fluidics

dic Wirkstoffmenge mit Hilfe einer Wasserstrahl- element kann erfindungsgemäß über Wirkdruck-The amount of active ingredient with the help of a water jet element can according to the invention via differential pressure

pumpe in den Flüssig'vcitshauptstrom einzuführen leitungen mit zwei Kammern einer herkömmlichenPump to introduce into the main flow of liquid pipes with two chambers of a conventional one

(deutsches Gebrauchsmuster 1 793 893). Dabei kann Dosierpumpe verbunden werden, deren Kammern(German utility model 1 793 893). Dosing pumps can be connected to their chambers

ebenfalls nicht verhindert werden, duß die unver- 30 voneinander durch eine den Dosierkolben betätigendealso cannot be prevented, the un- 30 apart from each other by a actuating the metering piston

meidlichen Druckstöße, insbesondere b'i stehender Membran getrennt sind, wobei beim Erreichen einesavoidable pressure surges, in particular b'i standing membrane are separated, with when a

Flüssigkeit, eine Überkonzentrations des Wirkstoffes bestimmten Druckwertes in einer der beidenLiquid, an overconcentration of the active ingredient certain pressure value in one of the two

in der Flüssigkeit hervorrufen. Kammern über die zugehörige Wirkdruckleitung dasin the liquid. Chambers via the associated differential pressure line that

Des weiteren wurde wie bekannt vorgeschlagen. Umschalten des Fluidikelementes, d. h. die Umlen-Furthermore, it has been proposed as known. Switching the fluidic element, d. H. the turnaround

die Durchflußmenge in der Hauptleitung mit Hilfe 35 kung der Strömung aus der einen stabilen Stellungthe flow rate in the main line with the help of 35 kung of the flow from the one stable position

eines Flügelrades zu mcsstn und den Meßwert auf in die andere cinleitbar ist. Da jeweüs die Umschal-one impeller to mcsstn and the measured value can be transferred to the other. Since the toggle

i'iäie elektromagnetisch betätigte Dosierpumpe zu tung beim Erreichen eines bestimmten Druckwertesi'iäie electromagnetically actuated metering pump to device when a certain pressure value is reached

übertragen, deren Hub sich in Abhängigkeit von beginnt, ist zwangläufig die Schaltfre^uenz dieses bi-transmitted, the stroke of which begins depending on, the switching frequency of this bi-

diesem Meßwert selbsttätig verstellt (deutsches stabilen Fluidikelemenies der durchfließendenautomatically adjusted to this measured value (German stable Fluidikelemenies of the flowing through

Gebrauchsmuster 1712 968). Diese Fördcreinrich- 40 Flüssigkeitsmenge proportional,Utility model 1712 968). This conveyor device is proportional to the amount of liquid,

tung benötigt eine umfangreiche, anfällige Mechanik Vorteilhaft ist weiterhin, das Fluidikelement derartdevice requires extensive, vulnerable mechanics. It is also advantageous to use the fluidic element in this way

sowie eine Stromversorgung, weshalb sie bereits aus aufzubauen und zu betreiben, daß es von der hin-as well as a power supply, which is why they are already being built and operated so that it can be

diesen Gründen für viele praktische Anwendungs- durchströmenden Flüssigkeit, d. h. dem Flaupt- oderFor these reasons, for many practical applications, fluid flowing through, i. H. the Flaupt or

fälle ausscheidet. Nebenfluß, antreibbar ist.falls out. Tributary that is drivable.

Weiterhin ist ein Dosiergerät bekannt, bei dem die 45 Des weiteren ist noch der Erfindung vorgesehen.Furthermore, a metering device is known in which the 45 The invention is also provided.

Förderung der zuzusetzenden Flüssigkeit durch eine das Fluidikelement in einer Nebenstromleitung anzu-Conveyance of the liquid to be added through a fluidic element in a bypass line

Membran oder einen Balg, der von einem Flügelrad ordnen und in die Hauptstromleitung — in Strö-Membrane or bellows, which are arranged by an impeller and in the main flow line - in flow

im Flüssigkeitshauptstrom angetrieben wird, propor- mimgsrichtung gesehen — hinter der Abzweigungis driven in the main flow of liquid, viewed in the proportional mimgsrichtung - behind the junction

tional zur Durchflußmenge im Flüssigkeitssysteni der Nebcnstromleitung von der Hauptstromleitungtional to the flow rate in the liquid system of the secondary flow line from the main flow line

erfolgt. Dabei wird durch eine an der Welle des 50 eine als Wirkdruckgeber dienende Querschnittsvcr-he follows. A cross-sectional configuration serving as a differential pressure transducer on the shaft of the 50

Flü»elradcs angebrachte Exzcntcrsehcibc eine zu engung einzufügen.Flü »elradcs attached excentric cibc to insert too narrowing.

einer Druckkammer führende Steigleitung ab- Ferner können Stcucikanäle des FluidikelementesA riser leading to a pressure chamber. Furthermore, ducts of the fluidic element

wechselnd geöffnet und geschlossen, so daß die zur Erhöhung der Schallgeschwindigkeit zu einemalternately open and closed, so that the speed of sound to increase to one

Membran periodisch von dem Wirkdruck bcauf- Rückkoppelungskanal miteinander verbunden sein,Diaphragm be periodically connected to each other by the differential pressure bcauf- feedback channel,

schlagt wird (österreichische Patentschrift 206 660). 55 Als Dosierpumpe ist auch eine Kolbenpumpeis suggested (Austrian patent specification 206 660). 55 A piston pump is also used as a metering pump

Auch eine derartige Anordnung mit mehreren geeignet.Such an arrangement with several is also suitable.

mechanisch bewegten Teilen ergibt nur eine bedingte Das erfindungsgemäße Dosiergerät zeichnet sichmechanically moving parts results in only a limited The metering device according to the invention is characterized

Betriebssicherheit und ist außerdem relativ aufwendig unter anderem durch seinen überraschend einfachenOperational safety and is also relatively complex, among other things due to its surprisingly simple

und kostspielig. Aufbau aus. Durch die Verwendung eines Fluidik-and expensive. Construction from. By using a fluidic

Die Verwendung eines oszillierenden Flu-dil,- 60 elementes zum Antrieb der Dosierpumpe sind kciner-The use of an oscillating Flu-dil, - 60 element to drive the dosing pump is not possible.

elements zum Antrieb eines Kolbens ist ebenfalls lci mechanisch bewegte Teile in dem durchströmtenelements for driving a piston are also lci mechanically moving parts in the flow through

bereits bekannt (USA.-Patcntschrift 3 124 999). Wirkdruckgeber vorhanden, weshalb sich eine großealready known (USA patent 3 124 999). Differential pressure transducer available, which is why a large

Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch die Auf- Betriebssicherheit und hohe Lebensdauer des GerätesThe present invention, however, is the operational reliability and long service life of the device

gäbe zugrunde, ein Dosiergerät zu schaffen, mit dem ergibt. Bei jeder Durchflußmenge und -geschwindig-would be based on creating a dispenser with which results. At any flow rate and speed

ein lösbarer Wirkstoff mit hoher Dosiergenauigkeit 65 keit erfolgt eine dem Flüssigkeitsstrom strenga releasable active ingredient with high dosing accuracy takes place strictly in relation to the flow of liquid

bei jeder Durchflußmenge und ohne Unterbrechung proportionale, genaue Dosierung. Durch DruckstößeProportional, precise dosing for every flow rate and without interruption. By pressure surges

der Strömung in eine Flüssigkeit eingeführt werden in den die Flüssigkeit führenden Leitungen wird diethe flow in a liquid will be introduced into the lines carrying the liquid will be the

kanu wobei sogar eine praktisch völlige Absperrung Dosierpumpe nicht betätigt, da das Fluidikelemcntcanoe whereby even a practically complete shut-off of the dosing pump is not actuated because the fluidic element

iiul relaiiv kurzzeitige Druekstöße nicht anspricht. Auch hei Unterbrechung tier Flüssigkeiti.entnnhme, d. h. hei stehender Flüssigkeit wird eine Überkoii/enuation des Wirkstoffes — im Gegensalz zu allen bekannten Anordnungen — zuverlässig vermieden, weil das Fluidikelement erst hei turbulenter Strömung zu arbeiten beginnt iiiid sich die Druckstölk in der Zuleitung über die parallelen Kanäle auf die Kammern der Dosierpumpe gleichmäßig aufteilen, so daß das Dosierventil durch diese Druckslöße nicht beeinflußt werden kann.iiul relaiiv short-term pressure surges does not respond. Even if there is an interruption in the intake of fluids, d. H. When the liquid is hot, it becomes overcooled of the active ingredient - in contrast to all known arrangements - reliably avoided, because the fluidic element only begins to work under turbulent flow, the pressure fluid is in the Distribute the supply line evenly over the parallel channels to the chambers of the metering pump, see above that the metering valve cannot be influenced by this pressure surge.

Außerdem ist es von Vorteil, daß das erfindungsgemäße Dosiergerät lageiinabhänyig eingebaut werden kann.It is also advantageous that the metering device according to the invention can be installed in a position-dependent manner can.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an Hand der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigtFurther details, features and advantages of the invention emerge from the following description several preferred exemplary embodiments and with reference to the schematic drawing. Here indicates

F i g. 1 das erfindungsgemäße, in einer Huuptstromleitung angeordnete Dosiergerät in Verbindung mit einer Dosierpumpe undF i g. 1 the invention, in a main power line arranged dosing device in connection with a dosing pump and

F i g. 2 das gleiche Gerät wie in Fig. I, jedoch im Nehenstrom vorgesehen.F i g. 2 the same device as in Fig. I, but in the Nehenstrom provided.

Gemäß F i g. 1 ist ein digitales, bistabiles Fluidikelement 1 in einer Hauptstronileitung 2 angeordnet. In dem Fluidikelement 1 strömt die Flüssigkeit der Hauptleitung abwechselnd durch zwei Kanäle 3 in jeweils einen Auslaßkanal 4 und von dort wiederum in die Hauptstromleitung 2 zurück. Jeder Kanal 3 ist mit einer WirkdrucklciUing 5 verbunden, die ihrerseits jeweils in eine Kammer G einer Dosierpumpe 7 mündet.According to FIG. 1, a digital, bistable fluidic element 1 is arranged in a main flow line 2. In the fluidic element 1, the liquid in the main line flows alternately through two channels 3 into an outlet channel 4 and from there back into the main flow line 2. Each channel 3 is connected to an effective pressure valve 5, which in turn opens into a chamber G of a metering pump 7.

Die beiden Kammern 6 dieser Dosierpumpe 7 sind durch eine Membran 8 voneinander getrennt. Letztere dient zur Betätigung eines Dosierkolbcns 9. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist dieser unter anderem mittels zweier Muttern 10 an der Membran 8 angeordnet. Die Dosierpumpe 7 weist weiterhin einen Behältern für der Hauptstromleitung 2 zuzudosicrenden Wirkstoffe auf. Der Behältern ist über ein Ventil 12 und eine Leitung 13 mit der Hauptstronileitung 2 vor dem Fluidikeiement 1 verbunden; eine Leitung 15, die mit einem Ventil 14 verschen ist, führt hinter dem Fluidikelement zur Hauptstromleitung 2 zurück. Bei dieser geschilderten Anordnung werden die zu dosierenden Chemikalien im Behälter 11 in fester Fom deponiert. Es ist jedoch auch möglich, die zu dosierenden Wirkstoffe über eine .in die Leitung 13 anschließende Leitung 16 aus ein°.m Behälter 17 bereits in flüssiger Form zu entnehmen. Dann dient der Behältern lediglich als Pumpraum der Dosierpumpe 7. nicht jedoch als Behälter für feste Chemikalien.The two chambers 6 of this metering pump 7 are separated from one another by a membrane 8. Latter serves to actuate a Dosierkolbcns 9. In the illustrated embodiment, this is below arranged on the membrane 8 by means of two nuts 10, among other things. The metering pump 7 also has a Containers for the main power line 2 zuzudosicrenden Active ingredients. The container is connected to the main flow line via a valve 12 and a line 13 2 connected in front of the fluidic element 1; a line 15, which is given away with a valve 14, leads back to the main flow line 2 behind the fluidic element. With this arrangement the chemicals to be dosed are deposited in the container 11 in solid form. However, it is too possible, the active ingredients to be dosed via an .in the line 13 subsequent line 16 can be taken from a ° .m container 17 already in liquid form. Then the container only serves as a pumping chamber the dosing pump 7. but not as a container for solid chemicals.

Die aus der Hauptleitung 2 in das Fluidikelement 1 gelangende Flüssigkeit legt sich infolge des bekannten Coanda-Effekts bei turbulenter Strömung an die Wandung eines der Kanäle 3 an und erhält somit eine stabilde Strömungsrichtung. In dem jeweils beaufschlagten Kanal 3 wird ein Staudruck (Wirkdruck) erzeugt, der über die zugehörige Wirkdrucklcitung 5 auf die Membran 8 der Dosierpumpe 7 einwirkt, während die Flüssigkeit über den zugehörigen Auslaßkanal in die Hauptstromleitung 2 abfließt. Bei Vollausschlag der Membran 8 steigt der Druck in der jeweiligen Wirkdruckleitung 5 bis auf einen Maximalwert an. der dann auf den beaufschlagten Kanal 3 zurückwirkt, die hydraulischen Strömungsverhältiiisse ändeit und nach Druckausgleich in einer Düse IH durch einen Riickkoppluiigskunal 10 zu einer Beaufschlagung des anderen Kanals 3 fiihri. Daraufhin wird über die zweite Wirkdriickleilung 5 die zweite Kammer 6 der Dosierpumpe 7 beaufschlagt. Die Schallfrequenz des Fluidikelementes 1 und damit auch die der Membran 8 und des Dosierkolbens 9 ist proportional der Durchflußmenge durch das Fluidikelement. Durch die llubbewegung desThe liquid coming from the main line 2 into the fluidic element 1 settles as a result of the known Coanda effect in the case of turbulent flow on the wall of one of the channels 3 and is thus maintained a steady flow direction. A dynamic pressure (differential pressure) generated, which acts via the associated differential pressure line 5 on the membrane 8 of the metering pump 7, while the liquid flows off into the main flow line 2 via the associated outlet channel. at When the diaphragm 8 is fully deflected, the pressure in the respective differential pressure line 5 rises to one Maximum value. which then acts back on the acted upon channel 3, the hydraulic flow conditions ändeit and after pressure equalization in a nozzle IH by a Rückkoppluiigskunal 10 to a loading of the other channel 3 leads. Thereupon the second active pressure 5 the second chamber 6 of the metering pump 7 is acted upon. The sound frequency of the fluidic element 1 and thus also that of the membrane 8 and the metering piston 9 is proportional to the flow rate through the fluidic element. The llub movement of the

ίο Kolbens 'J infolge der Bewegung der Membran 8 wird über ein Ventil 12 Flüssigkeil aus der Leitung 13 angesaugt. Im Gegentakl zum Ventil 12 wird aus dem Behältern über das Ventil 14 Flüssigkeit in die Leitung 15 und somit iii die Hauplstromleitung 2ίο piston 'J as a result of the movement of the diaphragm 8 becomes A liquid wedge is sucked in from the line 13 via a valve 12. In contrast to valve 12, it is off the container via the valve 14 liquid into the line 15 and thus iii the main flow line 2

abgegeben. Diese Flüssigkeit ist dann mit Wirkstoffen versetzt. Gleiches gilt natürlich auch, wenn gelöste Wirkstoffe aus dem Behälter 17 angesaugt werden. Bei Stillstand der Dosierpumpe 7 wird eine unzulässig hohe Wirkstoffkonztitration in der Leitung 15submitted. This liquid is then mixed with active ingredients. The same applies, of course, when resolved Active ingredients are sucked out of the container 17. If the metering pump 7 is at a standstill, one becomes impermissible high active ingredient concentration titration in line 15

und der Leitung 13 durch die Ventile 12 und 14, die dann geschlossen sind, vermieden.and the line 13 through the valves 12 and 14, which are then closed, avoided.

In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Einrichtung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der unter F i g. 1In Fig. 2 the same parts as in Fig. 1 are with provided with the same reference numerals. The device according to FIG. 2 differs from that under FIG. 1

dadurch, daß sie nicht im Haupt- sondern im Nebenstrom zur Hauptstromleitung 2 angeordnet ist. Der Einlaß des Fluidikelementes ist im vorliegenden Fall über eine Leitung 20, der Auslaß über eine Leitungin that it is not arranged in the main stream but in the secondary stream to the main stream line 2. the The inlet of the fluidic element is in the present case via a line 20, the outlet via a line

21 mit der Hauptstromleitung 2 verbunden. Zwischen den beiden Anschlußstellen der Leitungen 20 und 21 an der Hauptstromleitung 2 ist ein Wirkdruckgeber21 connected to the main power line 2. Between the two connection points of the lines 20 and 21 on the main flow line 2 is a differential pressure transducer

22 vorgesehen. Er kann z. B. eine Blende oder eine Venturi-Düse sein. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 2 entspricht der nach Fig. 1.22 provided. He can z. B. be a diaphragm or a Venturi nozzle. How the device works according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1.

An Stelle der in der Zeichnung dargestellten Kolbenpumpe kann selbstvei ständlich auch eine Membranpumpe verwendet werden.Instead of the piston pump shown in the drawing, of course, one can also be used Diaphragm pump can be used.

Claims

Patent claims:

1. Dosing device with a dosing pump for adding soluble active ingredients to an in one line. Liquid, the pump generating pulsating pressure surges Device can be driven by the main stream or by a secondary stream through which the liquid flows, characterized in that that as a pulsating pressure surge generating device a digital Fluidic element (1) is provided.

5c 2. Dosing device according to claim 1, characterized in that that the fluidic element (1) is bistable.

3. Dosing device according to claim 2, characterized in that the unstable fluidic element (1) übe- Differential pressure lines (5) with two chambers (6) is connected to the metering pump (7), which are connected to each other by a metering piston (9) actuating membrane (8) are separated, and that when a certain pressure value is reached in one of the two chambers (6) to switch over the fluidic element via the associated effective return line (5) (1) is negotiable.

4. Dosing device according to claim 1 to 3, characterized in that the fluidic element (1) of the liquid flowing through it is drivable.

5. Dosing device according to claim 1 to 4, characterized in that the fluidic element (1) in a bypass line is arranged and the

Main flow line (2) - seen in the direction of the stream - behind the branch of the secondary flow line (20) from the main flow line (2) a cross-sectional constriction serving as a differential pressure transducer (22) having. 6. Dosing device according to claim 1 to 5, characterized in that the control channels of the fluidic element (l) are connected to a back coupling channel (19).

7. Dosing pump according to claim 1 to 5, characterized in that the dosing pump (7) has a Piston pump is.

1 sheet of drawings