Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung des Spiegels eines flüssigen Reagenzmittels im Reagenzmittel-Vorratsbehälter einer Dosiereinrichtung zur Freisetzung von abgemessener Reagenzilüssigk eit durch einen tberdruckimpuls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Aufrechterhaltung des Spiegels eines flüssigen Reagenzmittels im Rea genzmittel-Vorratsbehälter einer Dosiereinrichtung zur Freisetzung von abgemessener Reagenzflüssigkeit durch einen Oberdruckimpuls.
Die Mehrzahl der automatischen Flüssigkeitsdosiervorrichtungen macht eine genaue Aufrechterhaltung des Niveaus der dosierten Flüssigkeit erforderlich. Zu diesem Zweck werden der Dosiervorrichtung Einrichtungen vorgeschaltet, die selbst das Flüssig- keitsniveau auf einer konstanten Höhe halten. Auf diese Art und Weise arbeitet z. B. das Mariotte'sche Gefäss oder ein auf dem konstanten Spiegel einer anderen Flüssigkeit schwimmendes Gefäss oder eine Einrichtung die den Spiegel mittels eines mit einem Ventil direkt verbundenen Schwimmers regelt, oder eine andere Vorrichtung, die den Flüssigkeitsspiegel mittels eines über ein Übertragungsglied auf ein Steuerventil einwirkenden Fühlers regelt usw.
Auch, wenn die Mehrzahl dieser Einrichtungen in einer ganzen Reihe von Anlagen Verwendung findet, sind derartige Einrichtungen verhältnismässig kompliziert oder machen besondere Anordnungen erforderlich, wie z. B. eine Abdichtung gegen das Eindringen der umgebenden Luft beim Mariotte'schen Gefäss, eine Abdichtung der Steuerventile, oder die Aufrechterhaltung des konstanten Zuflusses einer Hilfsflüssigkeit und dgl.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine einfache Einrichtung, die bei Dosiervorrichtungen Verwendung findet, in welchen die angesammelte Dosis mittels eines Uberdruckimpulses freigesetzt wird. (Eine solche Vorrichtung ist z. B. im tschecho slolwalzischen Patent Nr. 102 419 heschrieben).
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttätige Aufrechterhaltung des Reagenzmittelspiegels beim Verdrängen des Reagenzmittels aus einem Dosierrohr dadurch erfolgt, dass das Reagenzmittel aus dem Oberteil eines Zuführungsrohres frei in den Reagenzmittelbehälter strömt und der Zufluss des Reagenzmittels in das Dosierrohr durch eine unterhalb des Reagenzspiegels im Reagenzbehälter angeordnete Öffnung im Zuführungsrohr erfolgt.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekenuzichnet dass dieselbe ein Zuführungsrohr enthält, dessen Zuführungsteil an das Dosierrohr angeschlossen ist. welches abwärts zu einer unteren Biegung und dann aufwärts gebogen durch den Boden des Reagenzbehälters hindurchtritt und mit seinem Oberteil im Niveau des geregelten Reagenzspiegels endet, wobei das Zuführungsrohr oberhalb des Bodens des Reagenzbehälters mit einer Öffnung versehen ist.
Die Zeichnung veranschaulicht in einer schematischen Darstellung die erfindnngsgemässe Vorrichtung.
Ein Dosierrohr 1 geht in seinem unteren Teil in ein verjüngtes Rohr mit einer unteren Biegung 11 über, wobei das Rohr oben eine obere Biegung 12 au ; ±weist und mit einem Ausfluss 13 endet. Der oberste Teil des Dosierrohres 1 ist ! durch ein Zufiihrungsrobr 2 mit einem m Relalgenzbehälter 3 derart verbunden, dass der Mündungsteil 22 des Zuführungsrohres an den obersten Teil des Dosierrohres 1 angeschlossen ist. Das Zuführungsrohr 2 ist in seinem Teil 22 abwärts gerichtet und ganz unten mit einer Biegung 21 versehen, worauf es vertikal aufwärts durch den Boden des Reagenzbehälters 3 hindurchtritt und durch einen Oberteil 24 beendet ist, wobei dieser Teil die Höhe des geregelten Reagenzmittelniveaus 31 bestimmt.
Das Niveau des geregelten Reagenzspiegels 31 liegt unterhalb des Niveaus der oberen Biegung 12 des Dosierrohres. Unter dem Niveau des geregelten Reagenzspiegels 31 befinden sich von oben nach unten das Niveau des Maximalspiegels 32, das Niveau des Minimalspiegels 33 des Reagenzmittels und das Niveau 34 des Anschlusses des Zuführungsrohres an das Dosierrohr. Der vertikale Teil des Zuführungsrohres 2 ist ein wenig über dem Boden des Reagenzbehälters 3 unterhalb des Reagenzmittelspiegels mit einer kleinen Öffnung 23 versehen. Das Dosierrohr 1 ist oben an ein Verbindungsrohr 6 angeschlossen, und zwar an den rechten Teil des Verbindungsrohres 62. Der linke Teil 61 des Verbindungsrohres ist an ein Ausflussrohr 4 oberhalb einer Verjüngung 41 dieses Rohres angeschlossen. Die obere Biegung des Verbindungsrohres 63 liegt oberhalb des Niveaus des Oberteils 42 des Ausflussrohres.
Der Unterteil 43 des Ausflussrohres gemeinsam mit dem Ausfluss 13 des Dosierrohres mündet in ein Sammelgefäss 5.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermassen:
Das im Reagenzb eh älter gesammelte Reagenzmittel fliesst durch die Öffnung 23 in das Zuführungsrohr 2, welches sich langsam füllt, und fliesst weiter durch den Mündungsteil 22 des Zuführungsrohres in das Dosierrohr 1, welches es bis zur Höhe des momentanen Spiegels des Reagenzmittels im Reagenzbehälter 3, unterhalb des Niveaus der oberen Biegung 12 des Dosierrohres füllt.
Wenn nun in den Oberteil 42 des Ausflussrohres das abgemessene Rüssigkeitsmuster, dem eine dosierte Reagenzmittelmenge zugesetzt werden soll, zu fliessen beginnt, kann die Flüssigkeit wegen der Verjüngung des Ausflussrohres 41 nicht sofort ausfliessen, sondern füllt das Ausflussrohr 4 und gleichzeitig den linken Teil 61 des Verbindungsrohres. Infolge der Steigung des Flüssigkeitsspiegels im Ausflussrohr 4 oberhalb der Verjüngungsstelle 41 des Ausflussrohres wird die Luft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Verbindungsrohr 6 komprimiert.
Da das Verbindungsrohr 6 den Raum über dem Flüssig keitsspiegel im linken Teil 61 des Verbindungsrohres mit dem über dem Flüssigkeitsspiegel im Dosierrohr 1 befindlichen Raum verbindet, übt der entstandene Überdruck auf das Reagenzmittel im Dosierrohr einen Druck aus und drückt dasselbe einerseits durch das Zuführungsrohr teilweise in den Reagenzbehälter 3 zurück, so dass das Reagenzmittel aus dem Zuführungsrohr 2 in den Reagenzbehälter durch den in die Atmosphäre frei mündenden Oberteil 24 des Zuführungsrohres ausfliesst und andererseits der entstandene Überdruck gleichzeitig das Reagenzmittel in den verjüngten Teil des Dosierrohres näher zum Niveau der oberen Biegung 12 des Dosierrohres bis zum Niveau des geregelten Reagenzspiegels 31 drückt.
Auf diesem Niveau wird der Flüssigkeitsspiegel so lange gehalten, bis zu dem Augenblick, wenn der Reagenzspiegel im erweiterten Teil des Dosierrohres 1 auf das Niveau 34 des Anschlusses des Zuführungsrohres an das Dosierrohr herabsinkt. Von diesem Augenblick an wird ein Teil des Reagenzmittels weiter in das Zuführungsrohr und tiefer zur unteren Biegung 21 des Zuführungsrohres gedrückt, so dass in diesem Augenblick jedwelcher Zufluss einer neuen Reagenzmitteldosis in das Dosierungsrohr unmöglich gemacht wird, und die eigentliche Reagenzmitteldosis, die durch das Niveau 34 des Anschlusses des Zuführungsrohres an das Dosierrohr im erweiterten Teil desselben und das Niveau des geregelten Reagenzmittelspiegels 31 im verjüngten Teil des Dosierrohres
1 begrenzt ist,
wird durch den im Verbindungsrohr 6 entstandenen Luftüberdruck durch den Ausfluss 13 des Dosierrohres in das Sammelgefäss 5 weiter verdrängt. Im Sammelgefäss 5 mischt sich die Reagenzmitteldosis mit der aus dem unteren Teil 43 des Ausflussrohres strömenden Flüssigkeit.
Nach völliger Entleerung des ganzen Dosierrohres 1 dringt in den Raum desselben durch den Ausfluss 13 Luft ein, wodurch das zurückgedrängte Reagenzmittel aus dem Teil des Zuführungsrohres 2 freigesetzt wird, so dass es in das Dosierrohr 1 zu fliessen beginnt. Sobald das Reagenzmittel die untere Biegung 11 des Dosierrohres ausfüllt, wird ein Flüssigkeitsverschluss gebildet, wodurch der Zutritt der Aussenluft in das Dosierrohr 1 gesperrt wird. Nach Ausfluss der Flüssigkeit aus dem Austrittsrohr 4 entsteht beim Sinken des Niveaus in diesem Rohr im Verbindungsrohr 6 ein Unterdruck, durch dessen Einfluss das weitere Reagenzmittel aus dem Zuführungsrohr 2 angesaugt wird, wobei in das Zuführungsrohr 2 das Reagenzmittel durch die Öffnung 23 im Zuführungsrohr aus dem Reagenzb eh älter 3 zufliesst.
Der Ruhezustanid tritt ein, sobald die Flüssig- keft aus zudem Ausflussrohr r 4, isowie e aus dem linken Teil des Verbindungjsrohres 611 vioNikomsnen iausfliesst.
Der Flüssigkeitsspiegel im Dosierrohr 1 stabilisiert sich im Niveau des momentanen Reagenzspiegels im Reagenzbehälter 3 im Bereich zwischen dem maximalen Reagenzspiegel 32 und dem minimalen Reagenzspiegel 33.
Eine Vorbedingung für die richtige Arbeitsweise der Einrichtung ist die richtige Wahl eines verhältnismässig grossen Querschnittes des Zuführungsrohres 2 zum Querschnitt der Öffnung 23 im Zuführungsrohr, damit beim Verdrängen des Reagenzmittels aus dem Zuführungsrohr 2 zurück in den Reagenzbehälter 3 das Reagenzmittel vorwiegend durch den Oberteil des Zuführungsrohres 24 und so wenig als möglich durch die Öffnung 23 im Zuführungsrohr ab±liesst.
Ferner ist es notwendig, das Niveau des durch die Lage des Oberteiles 24 des Zuführungsrohres bestimmten geregelten Reagenzspiegels 31 derart zu wählen, dass derselbe oberhalb des Niveaus 34 des Anschlusses des Zuführungsrohres an das Dosierrohr liegt. Weiter ist es erforderlich, dass das im erweiterten Teil des Dosierrohres 1 vom Niveau 33 des minimalen Reagenzspiegels zum Niveau 34 des Anschlusses des Zuführungsrohres an das Dosierrohr enthaltene Reagenzvolumen grösser ist als die Summe der Volumen in dem aufwärts gebogenen Teil des Zuführungsrohres 2,
wobei diese Summe durch das Niveau 33 des minimalen Ilüssgiceitsspiege und das Niveau 31 des Igeregelten Eiüssigkeitsspiegel's und des s ilm aufwärts gebogenen verjüngten Teil des Dosierrohres 1 befindlichen Volumens vom Niveau 33 des minimalen Reagenzspiegels zum Niveau 31 des geregelten Reagenzspiegels gegeben ist. Der Reagenzbehälter muss einen solchen Querschnitt aufweisen, dass bei der Verdrängung eines Teiles des Reagenzmittels aus dem Zuführungsrohr 2 in den Reagenzbehälter 33 der Oberteil 24 des Zuführungsrohres niemals untertaucht, sondern stets über den Reagenzspiegel hinausragt.
Die Schwankung des Flüssigkeitsspiegels im Reagenzbehälter 3 wird durch das Niveau 32 des maximalen Reagenzspiegels und des minimalen Reagenzspiegels 33 begrenzt, wobei die Füllung des Reagenzbehälters mit einer weiteren Reagenzmitteldosis jeweils; nach Senkung des Reagenwiegels zum Niveau des minimalen Reagenzspegels vorgenom- men wird.
Der durch Steigung des Flüssigkeitsspiegels im Ausflussrohr 4 und in dem daran angeschlossenen Verbindungsrohr 6 hervorgerufene pneumatische Impuls muss so gross sein, dass das im Dosierrohr 1 enthaltene Reagenzmittel stets über die obere Biegung 12 des Dosierrohres in den Ausfluss 13 dem Dosierrohr verdrängt und das Reagenzmittel gleichzeitig zum Niveau der unteren Biegung 21 des Zuführungsrohres gedrückt wird.
Wie bereits erklärt, erfolgt der Vorgang der Regelung des durch das Niveau 31 bestimmten Reagenzspiegels automatisch beim Verdrängen des Reagenzstoffes aus dem Dosierrohr 1 durch den Oberteil 24 des Zuführungsrohres in den freien Raum und das auf diese Weise verdrängte Reagenzmittel fliesst in den Reagenzb eh älter zurück. Die neue Reagenzmitteldosis fliesst in das Zuführungsrohr 2 durch die darin befindliche Öffnung 23 und strömt dann weiter aus dem Zuführungsrohr in das Dosierrohr 1.