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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintragen eines Pflegemittels zu einem wasserhaltigen Fluid mittels einer Abgabevorrichtung. Die Erfindung betrifft auch die Abgabevorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
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In vielen Maschinen werden wasserhaltige Fluide zum Kühlen und/oder zum Schmieren der Einzelbauteile und/oder zum Schmieren der zu bearbeitenden Werkstücke eingesetzt. So kann das Fluid beispielweise ein Kühlwasser oder ein Waschwasser oder Kühlschmierstoff für zerspanende oder umformende Fertigungsverfahren sein. Derartige Fluide sind nachteiligerweise für den Befall durch Mikroorganismen anfällig und müssen regelmäßig gepflegt werden. Wird eine Pflege des Fluids nicht rechtzeitig vorgenommen, so kann dies zur Verkeimung und/oder Verpilzung und zur starken Geruchsentwicklung in der Maschine führen. Um die Lebensdauer des Fluid zu erhöhen und die Verkeimung und/oder Verpilzung in dem Fluid zu unterdrücken, können Chemikalien zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen dem Fluid beigesetzt werden. Üblicherweise liegen die Chemikalien in einer flüssigen Form vor und werden dem Fluid im Rahmen der Pflege beigegeben.
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Der Umgang mit aggressiven Chemikalien darf jedoch sowohl beim Überwachen als auch beim Entsorgen des Fluids ausschließlich durch ein geschultes Personal erfolgen. Dabei ist eine Gefährdung des Personals mit Gerüchen, Dämpfen und Spritzern in der Praxis schwer zu vermeiden. Darüber hinaus besteht die Herausforderung darin, die Chemikalien im richtigen Verhältnis beizugeben. Insbesondere bei der Beigabe flüssiger Chemikalien besteht die Gefahr einer Überkonzentrierung oder einer Unterkonzentrierung der Chemikalien in dem Fluid. Durch die Überkonzentrierung kann die Umwelt gefährdet werden und durch die Unterkonzentrierung können Mikroorganismen eine Resistenz gegen die Chemikalien entwickelt. Es sind daher stets die gesetzlich vorgegeben Grenzwerte der Konzentration der Chemikalien in dem Fluid einzuhalten.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll in dem Verfahren das Eintragen des Pflegemittels in das wasserhaltige Fluid und das Einhalten der Konzentration des Pflegemittels in den gesetzlich vorgegeben Grenzwerten vereinfacht werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Abgabevorrichtung zum Ausführen des Verfahrens bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Eintragen eines Pflegemittels zu einem wasserhaltigen Fluid mittels einer Abgabevorrichtung vorgesehen. Das Pflegemittel ist dabei zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid vorgesehen. Die Abgabevorrichtung ist zum fluidischen Verbinden mit einer zu pflegenden Maschine vorgesehen, in der das wasserhaltige Fluid beispielweise zum Kühlen verwendet wird. Die Abgabevorrichtung ist dabei von dem wasserhaltigen Fluid durchströmbar und weist wenigstens eine auswechselbare Kartusche auf, in der das Pflegemittel in einem Aufnahmeraum vorrätig aufgenommen ist. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Abgabevorrichtung in einem Eintragsbetrieb betrieben, in dem ein Standschritt und ein Pflegeschritt einander abwechseln. In dem Standschritt wird ein Kleinteil des Fluids in dem Aufnahmeraum der Kartusche zurückgehalten. Das Pflegemittel wird in dem Kleinteil des Fluids durch Diffusion oder durch Auflösen aufkonzentriert und dadurch erreicht die Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids einen Maximalwert. Der Maximalwert der Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids liegt dabei bei der Diffusionsgrenze des Pflegemittels oder bei der Löslichkeitsgrenze des Pflegemittels. In dem Standschritt nimmt dabei die Konzentration des Pflegemittels in einem restlichen Restteil des Fluids von einem oberen Schwellenwert auf einen unteren Schwellenwert durch natürliche Abbauprozesse ab. In dem Pflegeschritt wird der Aufnahmeraum durchströmt und dadurch gibt die Abgabevorrichtung den Kleinteil des Fluids zu dem Restteil des Fluids ab. In dem Pflegeschritt vermischen sich der Kleinteil des Fluids und der Restteil des Fluids miteinander. Dadurch erreicht die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids den oberen Schwellenwert.
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In dem Standschritt steigt die Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids auf den Maximalwert. Mit anderen Worten nimmt der Kleinteil des Fluids eine bestimmte Menge des Pflegemittels auf, die durch den Maximalwert der Konzentration und das Volumen des Kleinteils des Fluids bestimmt ist. Der Maximalwert ist dabei höher als der obere Schwellenwert der Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids. In dem Restteil des Fluids finden in dem Standschritt natürliche Abbauprozesse statt und die Konzentration des Pflegemittels nimmt um einen Differenzwert ab. Dieser Differenzwert entspricht dabei der Differenz zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert. Der obere Schwellenwert ist dabei höher als der untere Schwellenwert. In dem Pflegeschritt wird nun der Kleinteil des Fluids zu dem Restteil des Fluids zugegeben und dadurch steigt die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids von dem unteren Schwellenwert auf den oberen Schwellenwert an. Mit anderen Worten wird der oben definierte Differenzwert der Konzentration in dem Restteil durch die in dem Kleinteil aufgenommene Menge des Pflegemittels kompensiert. Es versteht sich, dass in dem Pflegeschritt der Kleinteil und der Restteil des Fluids vermischt sind und die Aufteilung in den Kleinteil und den Restteil nur definitionsbedingt ist. Der Maximalwert der Konzentration und das Volumen des zurückgehaltenen Kleinteils des Fluids bleiben in dem Eintragsbetrieb nahe unverändert, so dass auch die Menge des in dem Standschritt in den Kleinteil des Fluids aufgenommenen Pflegemittels nahe unverändert bleibt. Geht die Abgabevorrichtung aus dem Pflegeschritt in den Standschritt über, so wird in dem Aufnahmeraum erneut der Kleinteil des Fluids zurückgehalten. Die Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids liegt dabei anfangs zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert und nimmt während des Standschritts erneut auf den Maximalwert zu.
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Die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids nimmt also in dem Standschritt um den Differenzwert ab und steigt in dem Pflegeschritt um den Differenzwert an. Die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids liegt also stets zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert. Der obere Schwellenwert ist stets höher als der untere Schwellenwert der Konzentration des Pflegemittels. Vorteilhafterweise kann der obere Schwellenwert unterhalb eines gesetzlich vorgegeben maximalen Grenzwerts der Konzentration und oberhalb einer minimalen Wirkkonzentration des Pflegemittel in dem Fluid liegen. Die minimale Wirkkonzentration entspricht dabei der minimalen Konzentration des Pflegemittels in dem Fluid, die zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid notwendig ist. Auf diese Weise werden arbeitssicherheits- und umweltschutzrelevante Aspekte durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert. Der untere Schwellenwert kann vorteilhafterweise der minimalen Wirkkonzentration des Pflegemittel in dem Fluid entsprechen. Der untere Schwellenwert kann alternativ zwischen der minimalen Wirkkonzentration und dem gesetzlich vorgegeben maximalen Grenzwert der Konzentration des Pflegemittels liegen. Der untere Schwellenwert kann dabei unter anderem aus Volumina des Restteils und des Kleinteils des Fluids und aus der aufgenommenen Menge des Pflegemittels bzw. aus dem Maximalwert der Konzentration in dem Kleinteil des Fluids bestimmt werden.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in jedem Pflegeschritt des Eintragsbetriebs eine genau definierte Menge des Pflegemittels dem Fluid beigegeben. Dadurch kann das Eintragen des Pflegemittels in das Fluid aufwandreduziert und genau erfolgen. Insbesondere können die Gefahr einer Überkonzentrierung oder einer Unterkonzentrierung des Pflegemittels in dem Fluid vermieden werden und die gesetzlich vorgegebenen Grenzwerte der Konzentration des Pflegemittels in dem Fluid dauerhaft eingehalten werden. Ferner erfolgt das Abgeben des Pflegemittels automatisiert, so dass ein manuelles Beigeben und die Gefährdung des Personals durch einen unmittelbaren Kontakt mit dem Pflegemittel vermieden werden.
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Zweckgemäß kann die Abgabevorrichtung mit einer zu pflegenden Maschine fluidisch verbunden werden, so dass der Restteil des Fluids in dem Standschritt in der zu pflegenden Maschine strömt und der Kleinteil des Fluids in der Abgabevorrichtung zurückgehalten wird. In dem Pflegeschritt zirkulieren dann zweckgemäß der Kleinteil und der Restteil des Fluids durch die Maschine und die Abgabevorrichtung. Der Restteil und der Kleinteil des Fluids ergeben dabei zusammen das gesamte Fluid. Der Kleinteil des Fluids kann volumenmäßig mehrmals kleiner als der Restteil des Fluids sein. So kann das Volumen des Kleinteils des Fluids wenige Liter und das Volumen des Restteils des Fluids mehrere Tausend Liter betragen.
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Das Pflegemittel ist zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid vorgesehen. Das Pflegemittel kann durch Diffusion oder durch Auflösen in das Fluid übergehen. Das Pflegemittel liegt vorzugsweise in einer festen und großflächig umströmbaren Form als Granulat oder Tabletten oder Pulver vor. Das Pflegemittel umfasst dabei wenigstens eine Substanz, die zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid geeignet ist. Bei der Substanz geht es in erster Linie um einen Wirkstoff, der fungizid oder antibakteriell bzw. mikrobizid ist. Vorteilhafterweise können in dem Pflegemittel auch mehrere Substanzen aufgenommen sein. Die jeweiligen Substanzen können sich dabei in Eigenschaften und in Wirkung unterscheiden und in zueinander abweichenden Mengen vorliegen. Vorteilhafterweise können die Diffusionsgrenzen oder die Löslichkeitsgrenzen der jeweiligen Substanzen unterschiedlich sein. Ferner kann durch die Eigenschaften des Pflegemittels die Freisetzung der jeweiligen Substanz beeinflusst werden. Mit anderen Worten kann die Diffusionsrate oder die Lösungsrate der jeweiligen Substanz beeinflusst werden. Ferner kann beispielweise durch Additive - beispielweise Diffusions-Brems-Additive oder Löslichkeits-Hemmer-Additive - die Freisetzung der jeweiligen Substanz beeinflusst werden. Mit anderen Worten kann durch die Additive die Diffusionsrate oder die Lösungsrate der jeweiligen Substanz beeinflusst werden. Das Pflegemittel kann lösliche Substanz(en) und/oder diffundierende Substanzen) umfassen.
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Der Maximalwert der Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids liegt dabei bei der Diffusionsgrenze des Pflegemittels oder bei der Löslichkeitsgrenze des Pflegemittels. Der Maximalwert hängt dabei von den Eigenschaften des Pflegemittels bzw. der wenigstens einen Substanz ab und bleibt unverändert. Nach dem Erreichen der Diffusionsgrenze oder der Löslichkeitsgrenze des Pflegemittels hört das Diffundieren oder das Auflösen des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids auf, so dass nach dem Erreichen des Maximalwerts der Konzentration zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt während des Standschritts der Kleinteil des Fluids eine genau definierte Menge des Pflegemittels enthält. Mit anderen Worten wird der Maximalwert der Konzentration in dem Kleinteil des Fluids bei einer beliebigen Laufdauer des Standschritts bzw. bei einem beliebigen Zeitintervall zwischen den einander nachfolgenden Pflegeschritten nicht überschritten. Da das Volumen des Kleinteils des Fluids und der Maximalwert der Konzentration auch nach mehrmaligem Wechseln zwischen dem Standschritt und dem Pflegeschritt nahe unverändert bleiben, bleibt auch die Menge des in dem Kleinteil aufgenommen Pflegemittels stets konstant. Dadurch kann das Eintragen des Pflegemittels in das Fluid aufwandreduziert und genau erfolgen.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Abbaurate der Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids manuell oder automatisch bestimmt wird. Die Abgabevorrichtung geht dann aus dem Standschritt periodisch nach einem Zeitintervall in den Pflegeschritt über, wobei das Zeitintervall manuell oder automatisch an die Abbaurate angepasst wird. Die Abbaurate gibt dabei an, wie schnell das Pflegemittel in dem Restteil des Fluids durch natürliche Abbauprozesse abgebaut wird und somit wie schnell die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids von dem oberen Schwellenwert auf den unteren Schwellenwert abfällt. Die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids fällt also bei der vorgegeben Abbaurate innerhalb des Zeitintervalls um den oben definierten Differenzwert ab. Das Zeitintervall kann dann abhängig von der manuell oder automatisch bestimmten Abbaurate und dem oben definierten Differenzwert derart angepasst werden, dass die Konzentration des Pflegemittels in dem Fluid nach dem Zugeben des Kleinteils des Fluids zu dem Restteil des Fluids den oberen Schwellenwert erreicht.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Abgabevorrichtung aus dem Pflegeschritt nach einer vorgegebenen Pflegedauer in den Standschritt übergeht. Die Pflegedauer des Pflegeschritts wird zweckgemäß so vorgegeben, dass der Kleinteil des Fluids innerhalb der Pflegedauer aus dem Aufnahmeraum vollständig zu dem Restteil des Fluids zugegeben wird und in dem Aufnahmeraum vollständig ausgewechselt wird. Die Pflegedauer kann beispielweise durch die Durchströmungsdauer des Fluids durch den Aufnahmeraum der Kartusche vorgegeben werden. Dabei wird das zusätzliche Durchströmen des Aufnahmeraums nach dem vollständigen Auswechseln des Kleinteils des Fluids in dem Aufnahmeraum vermieden.
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Vorteilhafterweise kann ein Ventil das Durchströmen des Restteils des Fluids durch den Aufnahmeraum der Kartusche regeln. Dabei wird in dem Standschritt das Ventil geschlossen und der Aufnahmeraum wird nicht durchströmt. In dem Pflegeschritt wird das Ventil geöffnet und der Aufnahmeraum der Kartusche wird durchströmt. Dadurch kann auf einfache Weise das Zugeben des Kleinteils des Fluids zu dem Restteil des Fluids geregelt werden. Alternativ zu dieser Ausführung kann eine Pumpe das Durchströmen des Restteils des Fluids durch den Aufnahmeraum regeln. Dabei wird in dem Standschritt die Pumpe ausgeschaltet und der Aufnahmeraum der Kartusche wird nicht durchströmt. In dem Pflegeschritt wird die Pumpe eingeschaltet und der Aufnahmeraum der Kartusche wird durchströmt. Bei dieser Ausführung kann auf ein Ventil verzichtet werden. Es versteht sich, dass der Restteil des Fluids in dem Standschritt weiterhin in der zu pflegenden Maschine zirkuliert, wobei in der Maschine hierzu weitere Pumpen vorgesehen sein können.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in dem Standschritt die Kartusche durch den Restteil des Fluids nicht durchströmt und weitere Bestandteile der Abgabevorrichtung stets oder periodisch durch den Restteil des Fluids durchströmt werden. Mit anderen Worten kann die Kartusche in einem Bypass-Kreislauf der Abgabevorrichtung angeschlossen werden, wobei der Bypass-Kreislauf mit einem Hauptkreislauf der Abgabevorrichtung über ein Ventil verbunden werden kann. Vorteilhafterweise kann in der Abgabevorrichtung eine Pumpe vorgesehen sein, die den Restteil des Fluids durch die Abgabevorrichtung in dem Bypass-Kreislauf und/oder in dem Hauptkreislauf der Abgabevorrichtung fördert. Vorteilhafterweise werden durch das zusätzliche Durchströmen und durch die Belüftung des Restteils stillstehende bzw. anaerobe Fluidbereiche in der zu pflegenden Maschine und in der Abgabevorrichtung vermieden. Dadurch kann die mikrobiologische Aktivität in dem Restteil des Fluid zusätzlich gehemmt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in der auswechselbaren Kartusche das Pflegemittel und zumindest eine Zusatzsubstanz in einer vorbestimmten Menge aufgenommen werden. Die Zusatzsubstanz geht dabei innerhalb einer Wartezeit in den Kleinteil des Fluids durch Diffusion oder durch das Auflösen vollständig über. Nach dem Auswechseln der Kartusche und nach der Wartezeit geht dann die Abgabevorrichtung in den Pflegeschritt des Eintragsbetriebs über. Die Diffusionsrate oder die Lösungsrate der Zusatzsubstanz kann weit oberhalb der Diffusionsrate oder der Lösungsrate des Pflegemittels liegen. Mit anderen Worten geht die Zusatzsubstanz in den Kleinteil des Fluids vollständig über, bevor der Maximalwert der Konzentration des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids erreicht ist. Die Wartezeit kann dabei wenige Sekunden oder wenige Minuten betragen. Die Wartezeit kann mehrmals kleiner als das oben definierte Zeitintervall und/oder als die oben definierte Pflegedauer des Pflegeschritts und/oder als die oben definierte Laufdauer des Standschritts sein.
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Wird also in der Abgabevorrichtung die auswechselbare Kartusche gewechselt, so geht die Zusatzsubstanz aus der neuen Kartusche schlagartig in den Kleinteil des Fluids über. Eine mit der Abgabevorrichtung fluidisch verbundene Maschine kann dann einmalig mit der Zusatzsubstanz durchspült werden. Bei der Zusatzsubstanz geht es dabei in erster Linie um einen festen Wirkstoff, der zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid vorgesehen ist. Die Zusatzsubstanz kann sich dabei in Eigenschaften und in Wirkung von dem Pflegemittel unterscheiden. Insbesondere können durch die Zusatzsubstanz das Wachstum oder das Abtöten von Mikroorganismen erfolgen, die möglicherweise eine Resistenz zu dem Pflegemittel entwickelt haben.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Abgabevorrichtung aus dem Eintragsbetrieb in einen Zusatzeintragsbetrieb und umgekehrt wechselt. Dabei wechseln in dem Zusatzeintragsbetrieb ein Zusatzstandschritt und ein Zusatzpflegeschritt einander ab. In dem Zusatzstandschritt wird dabei der Kleinteil des Fluids in dem Aufnahmeraum der Kartusche zurückgehalten und das Pflegemittel wird in dem Kleinteil des Fluids durch Diffusion oder durch Auflösen aufkonzentriert. In dem Zusatzpflegeschritt wird dann der Kleinteil des Fluids aus dem Aufnahmeraum vollständig zu dem Restteil des Fluids zugegeben und anschließend wird der Aufnahmeraum weiter durchströmt. Beim weiteren Durchströmen kann dann das Pflegemittel in das Fluid nach und nach diffundieren oder sich in dem durchströmenden Fluid nach und nach auflösen. Der Zusatzpflegeschritt wird beendet, sobald die Konzentration des Pflegemittels in dem Fluid den oberen Schwellenwert erreicht. Nach dem Zusatzpflegeschritt erfolgt dann der Zusatzstandschritt, in dem nun die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids von dem oberen Schwellenwert auf den unteren Schwellenwert durch natürliche Abbauprozesse abnimmt. Ist der untere Schwellenwert nach dem oben definierten Zeitintervall erreicht, so kann erneut der Zusatzpflegeschritt erfolgen.
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So kann die Abgabevorrichtung aus dem Eintragsbetrieb in den Zusatzeintragsbetrieb wechseln, wenn die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids unterhalb des unteren Schwellenwerts liegt. Dies kann beispielweise nach einem Auswechseln des Fluids oder eines Teils des Fluids oder nach einer Erstinbetriebnahme der zu pflegenden Maschine vorkommen. Hier wird in dem Zusatzstandschritt das Pflegemittel in dem Kleinteil des Fluids auf den Maximalwert der Konzentration aufkonzentriert. In dem Zusatzeintragsbetrieb wird dann der Zusatzpflegeschritt einmalig durchgeführt und die Abgabevorrichtung wechselt in den Eintragsbetrieb. Die Konzentration des Pflegemittels in dem Fluid kann dann in dem Zusatzpflegeschritt durch das Zugeben des Kleinteils des Fluids und das anschließende Durchströmen des Aufnahmeraums auf den oberen Schwellenwert ansteigen. Anschließend kann die Abgabevorrichtung in dem Eintragsbetrieb - wie oben beschrieben - betrieben werden.
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Die Abgabevorrichtung kann aus dem Eintragsbetrieb in den Zusatzeintragsbetrieb auch bei einer vordefinierten Restmenge des Pflegemittels in der Kartusche wechseln. Die Abgabevorrichtung wird dann nach dem Eintragsbetrieb bis zum Auswechseln der Kartusche in dem Zusatzeintragsbetrieb betrieben. Die Diffusionsrate oder die Lösungsrate des Pflegemittels hängt bekanntlich von der Restmenge des Pflegemittels in der Kartusche ab und nimmt mit der abnehmenden Restmenge ab. Wird das Pflegemittel in der Kartusche nahe vollständig aufgebrauch, so kann mit der noch vorliegenden Restmenge des Pflegemittels der Maximalwert der Konzentration in dem Kleinteil des Fluids innerhalb des oben definierten Zeitintervalls nicht mehr erreicht werden. Dadurch, dass der Aufnahmeraum auch nach der Abgabe des Kleinteils des Fluids nachdurchströmt wird, kann zu der aufgenommenen Menge des Pflegemittels in dem Kleinteil des Fluids eine zusätzliche Menge des Pflegemittels durch das kontinuierliche Durchströmen des Aufnahmeraums nachgegeben werden. Das Wechseln in den Zusatzeintragsbetrieb hängt dabei von der Restmenge des Pflegemittels ab und kann beispielweise an die Anzahl der durchgeführten Pflegeschritte in dem vorangehenden Eintragsbetrieb gebunden sein. Eine Zusatzpflegedauer des Zusatzpflegeschritts kann vorteilhafterweise an die Restmenge des Pflegemittels in der Kartusche angepasst werden und mit der abnehmender Restmenge des Pflegemittels zunehmen. Die Zusatzpflegedauer des Zusatzpflegeschritts kann beispielweise an die Anzahl der durchgeführten Zusatzpflegeschritte in dem Zusatzeintragsbetrieb gebunden sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Abgabevorrichtung aus dem Eintragsbetrieb in einen Konzentrationsaufbaubetrieb wechselt, wenn die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids unterhalb des unteren Schwellenwerts liegt. In dem Konzentrationsaufbaubetrieb wechseln ein Aufbaustandschritt und ein Aufbaupflegeschritt einander ab. In dem Aufbaustandschritt wird der Kleinteil des Fluids in dem Aufnahmeraum der Kartusche zurückgehalten und das Pflegemittel wird in dem Kleinteil des Fluids durch Diffusion oder durch Auflösen auf den Maximalwert aufkonzentriert. Nach dem Erreichen des Maximalwerts der Konzentration erfolgt unverzüglich der Aufbaupflegeschritt, in dem der Kleinteil des Fluids aus dem Aufnahmeraum vollständig zu dem Restteil des Fluids zugegeben wird. Anschließend kann erneut der Aufbaustandschritt erfolgen. Die Abgabevorrichtung wechselt dabei aus dem Konzentrationsaufbaubetrieb in den Eintragsbetrieb, sobald die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluid den oberen Schwellenwert erreicht.
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So kann die Abgabevorrichtung nach einem Auswechseln des Fluids oder eines Teils des Fluids oder nach einer Erstinbetriebnahme der zu pflegenden Maschine aus dem Eintragsbetrieb in den Konzentrationsaufbaubetrieb wechseln. Da die Konzentration des Pflegemittels in dem ausgewechselten Fluid nahe Null ist oder weit unterhalb des unteren Schwellenwerts liegt, kann in dem ersten Aufbaupflegeschritt der obere Schwellenwert der Konzentration in dem Restteil des Fluids nicht erreicht werden. Aus diesem Grund wird in den nachfolgenden Aufbaustandschritten das Pflegemittel in dem Kleinteil des Fluids aufkonzentriert und, sobald die Konzentration des Pflegemittels den Maximalwert erreicht, unverzüglich zu dem Restteil zugegeben. Mit anderen Worten wird eine Aufbaulaufdauer des Aufbaustandschritts im Vergleich zu der Laufdauer des Standschritts in dem Eintragsbetrieb verkürzt. Dadurch wird mit jedem Aufbaupflegeschritt mehr Pflegemittel zu dem Restteil des Fluids zugegeben, als durch natürliche Abbauprozesse in dem Restteil des Fluids abgebaut wurde. Dadurch kann die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids nach und nach von einem unterhalb des unteren Schwellenwerts liegenden Wert auf den oberen Schwellenwert erhöht werden. Ist der obere Schwellenwert der Konzentration in dem Restteil erreicht, so kann die Abgabevorrichtung in den Eintragsbetrieb wechseln.
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Es versteht sich, dass die Abgabevorrichtung im Normalfall stets in dem Eintragsbetrieb betrieben wird. Im Normalfall ist in der Kartusche eine ausreichende Restmenge des Pflegemittels aufgenommen und die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids liegt zwischen dem unteren Schwellenwert und dem oberen Schwellenwert. Das Wechseln in den Zusatzeintragsbetrieb findet dann in Ausnahmefällen statt, also beispielweise wenn das Pflegemittel in der Kartusche nahe aufgebraucht ist. Das Wechseln in den Zusatzeintragsbetrieb kann auch stattfinden, wenn beispielweise die Konzentration des Pflegemittels in dem Restteil des Fluids durch das Auswechseln des Fluids oder eines Teils des Fluids nahe Null oder unterhalb des unteren Schwellenwerts ist. Alternativ zu dem Zusatzeintragsbetrieb kann in einem solchen Ausnahmefall auch in den Konzentrationsaufbaubetrieb gewechselt werden.
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Die Erfindung betrifft auch die Abgabevorrichtung zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens. Die Abgabevorrichtung umfasst dabei wenigstens eine auswechselbare und von dem Fluid durchströmbare Kartusche mit einem Pflegemittel. Das Pflegemittel ist in einem Aufnahmeraum der wenigstens einen Kartusche nach außen abgeschlossen und von dem Fluid durchströmbar aufgenommen. Mit anderen Worten kann die auswechselbare Kartusche bis auf einen Einlassbereich und einen Auslassbereich nach außen geschlossen sein. Der Einlassbereich und der Auslassbereich können so ausgestaltet sein, dass der Anwender mit dem innenliegenden Pflegemittel nicht in Kontakt kommen kann. Ein von dem Pflegemittel freies Volumen des Aufnahmeraums kann dabei dem Volumen des zurückzuhaltenden Kleinteils des Fluids entsprechen. Das Pflegemittel kann wenigstens eine Substanz umfassen, die in das Fluid diffundieren oder sich in dem Fluid auflösen kann. Die Substanz kann dabei in fester Form vorliegen. Alternativ oder zusätzlich kann die Substanz in einem Trägerstoff gebunden sein. Das Pflegemittel kann dann vorteilhafterweise aus der Kartusche nicht herausfallen oder auf sonstige Weise mit dem Anwender in Berührung kommen. Die Substanz kann zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in dem Fluid geeignet sein. Bei der Substanz geht es in erster Linie um einen Wirkstoff, der fungizid oder antibakteriell ist. Das Pflegemittel kann auch mehrere Substanzen umfassen, wobei die Zusammensetzung und/oder die Diffusionsrate oder die Lösungsrate dieser mehreren Substanzen unterschiedlich sein können. Die Abgabevorrichtung kann ein Ventil umfassen, das das Durchströmen des Restteils des Fluids durch die Abgabevorrichtung regelt. Die Abgabevorrichtung kann auch eine Pumpe umfassen, die das Fluid durch die Abgabevorrichtung fördern kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 ein Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung, die in einem Standschritt eines Eintragsbetriebs in einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
- 2 ein Schaltungsschema der erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung, die in einem Pflegeschritt des Eintragsbetriebs in dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
- 3 und 4 zeitliche Verläufe der Konzentration eines Pflegemittels in einem Kleinteil und in einem Restteil eines wasserhaltigen Fluids;
- 5 ein zeitlicher Verlauf einer Pumpleistung einer Pumpe in der erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung.
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1 und 2 zeigen jeweils ein Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung 1. Die Abgabevorrichtung 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Pumpe 3, einen Drucksensor 4, ein Ventil 5 und eine auswechselbare Kartusche 7 mit einem Pflegemittel 9. Das Ventil 5 ist hier ein 3-Wege-Kugelhahn 6. Das Pflegemittel 9 ist in einem Aufnahmeraum 8 der Kartusche 7 vorrätig aufgenommenen und ist zum Hemmen des Wachstums oder zum Abtöten von Mikroorganismen in einem wasserhaltigen Fluid F vorgesehen. Die Abgabevorrichtung 1 ist mit einer zu pflegenden Maschine - hier nicht gezeigt - über Anschlüsse 10a und 10b fluidisch verbindbar. Zweckgemäß zirkuliert das Fluid F durch die genannte Maschine und die Abgabevorrichtung 1 in einem Kreislauf.
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Die Abgabevorrichtung 1 ist zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 2 vorgesehen. In dem Eintragsbetrieb wechseln ein Standschritt SS nach 1 und ein Pflegeschritt PS nach 2 einander ab. Bezugnehmend auf 1 wird in dem Standschritt SS das Ventil 5 geschlossen und die Kartusche 7 wird nicht durchströmt. In der Kartusche 7 bleibt ein Kleinteil KT (bspw. 1 Liter) des Fluids F in dem Aufnahmeraum 8 der Kartusche 7 zurück und ein Restteil RT (bspw. 1000 Liter) des Fluids F strömt weiter in der zu pflegenden Maschine und in der Abgabevorrichtung 1. Optional kann die Pumpe 3 in dem Standschritt SS auch periodisch abgeschaltet werden. Der Restteil RT des Fluids F strömt dann in der Abgabevorrichtung 1 nicht bzw. zirkuliert nur in der zu pflegenden Maschine. Zweckgemäß können dazu in der zu pflegenden Maschine weitere Pumpen vorgesehen sein. Bezugnehmend auf 2 wird in dem Pflegeschritt PS das Ventil 5 geöffnet, so dass die Kartusche 7 und der Aufnahmeraum 8 durchströmt werden. In dem Pflegeschritt PS vermischen sich der Kleinteil KT und der Restteil RT des Fluids F. Die Pumpe 3 fördert also das Fluid F stets durch die Abgabevorrichtung 1 und zwischen dem Standschritt SS und dem Pflegeschritt PS wird dabei durch das Umschalten des Ventils 5 gewechselt.
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3 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Konzentration K-KT des Pflegemittels 9 in dem Kleinteil KT des Fluids F. 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Konzentration K-RT des Pflegemittels 9 in dem Restteil RT des Fluids F. Die Zeitskala ist in 3 und 4 mit t bezeichnet. Der Pflegeschritt PS und der Standschritt SS wechseln sich ab. Der Pflegeschritt PS endet dabei nach einer vorgegebenen Pflegedauer T-PS (bspw. 3-5 Minuten) und der Standschritt SS endet nach einer vorgegebenen Laufdauer T-SS (bspw. 35-40 Minuten). Ein Zeitintervall T-ZI (bspw. 38-45 Minuten) gibt dabei die Zeit zwischen zwei einander folgenden Pflegeschritten PS an und entspricht einer Summe der Pflegedauer T-PS und der Laufdauer T-SS.
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Ein zeitlicher Verlauf einer Pumpleistung P der Pumpe 3 an der Kartusche 7 ist in 5 gezeigt. Die Zeitskala ist in 5 mit t bezeichnet. Eine Pumpzeit T-P der Pumpe 3 entspricht einer Öffnungszeit des Ventils 5 und gibt vor, wie lange die Pumpe 3 das Fluid F durch den Aufnahmeraum 8 der Kartusche 7 hindurch fördert. Die Pumpzeit T-P bestimmt also die Pflegedauer T-PS. Der hier gezeigte zeitliche Verlauf der Pumpleistung P liegt nur an der Kartusche 7 vor. Innerhalb des Standschritts SS ist die Pumpleistung P also gleich Null, weil das Fluid F unabhängig davon, ob die Pumpe 3 in dem Standschritt SS stets oder periodisch eingeschaltet wird, um die Kartusche 7 herum gefördert wird.
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In dem Standschritt SS (1) wird der Kleinteil KT des Fluids F in dem Aufnahmeraum 8 der Kartusche 7 zurückgehalten. Der Restteil RT des Fluids F zirkuliert dabei in der Maschine und stets oder periodisch teilweise in der Abgabevorrichtung 1. Nach 3 steigt in dem Standschritt SS die Konzentration K-KT auf einen Maximalwert K-MAX (bspw. 2000 ppm), der bei einer Diffusionsgrenze oder einer Löslichkeitsgrenze des Pflegemittels 9 liegt. Da das Volumen des Aufnahmeraums 8 wenig variiert, wird in dem Standschritt SS in dem Kleinteil KT stets eine genau definierte Menge des Pflegemittels 9 aufgenommen. Der Maximalwert K-MAX ist dabei innerhalb der Laufzeit T-SS des Standschritts SS erreicht und ändert sich danach nicht. Gleichzeitig nimmt nach 4 die Konzentration K-RT in dem Restteil RT des Fluids F in dem Standschritt SS von einem oberen Schwellenwert K-OW (bspw. 70 ppm) auf einen unteren Schwellenwert K-UW (bspw. 68 ppm) durch natürliche Abbauprozesse ab.
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In dem Pflegeschritt PS (2) werden nun der Kleinteil KT und der Restteil RT des Fluids F vermischt. Die Konzentration K-KT und die Konzentration K-RT gleichen sich in dem Pflegeschritt PS aus. Dabei steigt nach 4 die Konzentration K-RT in dem Restteil RT des Fluids F von dem unteren Schwellenwert K-UW auf den oberen Schwellenwert K-OW. Im Gegensatz dazu fällt nach 3 die Konzentration K-KT in dem Kleinteil RT des Fluids F von dem Maximalwert K-MAX auf den oberen Schwellenwert K-OW ab. Aufgrund eines längeren Vermischens des Restteils RT und des Kleinteils KT, kann die Konzentration K-KT in dem Kleinteil KT des Fluids F in der Praxis auch unter den oberen Schwellenwert K-OW bis auf den unteren Schwellenwert K-UW fallen. Es versteht sich, dass in dem Pflegeschritt PS der Kleinteil KT und der Restteil RT vermischt sind und diese Aufteilung nur definitionsbedingt ist. Grundsätzlich sind als Kleinteil KT das in dem Aufnahmeraum 8 aktuell eingeschlossene Fluid F und als Restteil RT das außerhalb des Aufnahmeraums 8 befindliche Fluid F anzusehen. Beim Zugeben des Kleinteils KT zu dem Restteil RT in dem Pflegeschritt PS wird also lediglich der Kleinteil KT in dem Aufnahmeraum 8 ausgewechselt.
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Der obere Schwellenwert K-OW liegt dabei vorzugsweise unterhalb eines gesetzlich vorgegebenen maximalen Grenzwerts der Konzentration und oberhalb einer minimalen Wirkkonzentration des Pflegemittels in dem Fluid. Das Zeitintervall T-ZI ist dabei an die Abbaurate der Konzentration K-RT angepasst und so bemessen, dass die von dem Kleinteil KT aufgenommene Menge des Pflegemittels 9 gerade die Differenz der Konzentration K-RT zwischen dem oberen Schwellenwert K-OW und dem unteren Schwellenwert K-UW in dem Restteil RT kompensiert. Die Abbaurate der Konzentration K-RT ist dabei durch die Steigung der Konzentration K-RT in dem Standschritt SS bestimmt. Mit anderen Worten, nimmt die Konzentration K-RT bei der vorgegebenen Abbaurate innerhalb des Zeitintervalls T-ZI um die oben genannte Differenz zwischen dem oberen Schwellenwert K-OW und dem unteren Schwellenwert K-UW ab. Diese Differenz entsteht in dem Restteil RT des Fluids F durch natürliche Abbauprozesse. Die Pflegedauer T-PS ist dabei so bemessen, dass der Kleinteil KT den Aufnahmerum 8 vollständig verlassen kann bzw. das Fluid F in dem Aufnahmeraum 8 vollständig ausgewechselt ist.
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In dem Verfahren 2 wird die Abgabevorrichtung 1 im Normalfall stets in dem oben beschriebenen Eintragsbetrieb betrieben. Im Normalfall ist in der Kartusche 7 eine ausreichende Restmenge des Pflegemittels 9 aufgenommen und die Konzentration K-RT des Pflegemittels 9 in dem Restteil RT des Fluids F liegt zwischen dem unteren Schwellenwert K-UW und dem oberen Schwellenwert K-OW. Der Normalfall liegt also nicht vor, wenn die Kartusche 7 kurz vor dem Auswechsein ist oder wenn das Fluid F in der Maschine vollständig oder teilweise gewechselt wurde. In diesen Ausnahmefällen kann die Abgabevorrichtung 1 in einem Zusatzeintragsbetrieb betrieben werden. In dem Zusatzeintragsbetrieb wird dabei die Kartusche 7 auch nach dem Zugeben des Kleinteils KT zu dem Restteil RT weiter durchströmt, bis die gewünschte Konzentration K-OW in dem Restteil RT erreicht ist. Anschließend kann dann in den Eintragsbetrieb gewechselt werden oder jedoch die Kartusche ausgewechselt werden. Liegt die Konzentration K-RT des Pflegemittels 9 in dem Restteil RT des Fluids F unterhalb des unteren Schwellenwerts K-UW, beispielweise weil das Fluid F in der Maschine vollständig oder teilweise gewechselt wurde, so kann die Abgabevorrichtung 1 auch in einem Konzentrationsaufbaubetrieb betrieben werden. In dem Konzentrationsaufbaubetrieb wird der Kleinteil KT des Fluids F zu dem Restteil RT des Fluids F zugegeben, sobald der Maximalwert K-MAX in dem Kleinteil KT des Fluids F erreicht ist. Mit anderen Worten wird in dem Konzentrationsaufbaubetrieb im Vergleich zu dem Eintragsbetriebs die Laufdauer T-SS des Standschritts SS auf einen Minimum reduziert. Ist der obere Schwellenwert K-OW in dem Restteil RT erreicht, so kann die Abgabevorrichtung 1 in den Eintragsbetrieb wechseln.
