DE2360299A1

DE2360299A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen dosieren von vorgegebenen fluessigkeitsmengen

Info

Publication number: DE2360299A1
Application number: DE2360299A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: LEIFERMANN GEB SCHNUR HANNI
Current assignee: LEIFERMANN GEB SCHNUR HANNI
Priority date: 1973-12-04
Filing date: 1973-12-04
Publication date: 1975-06-12

Description

DlPU-ING. R. SPLANEMANN · DIPL.-OHEM. DR. B. REITZNER · DIPL-ING. J. RICHTER

HAMBURG MÜNCHEN - . - -■■;..-

2000 Hamburg 36, den J.Dezember 1973

Neuer Wall IO ^? Telefon: (040J 34 00 45 Telegramm-Adr.: Inventius Hamburg

Unsere Akte Ihr Zeichen:

;,.- 3053-1-1131/-111-1132

Hanni Leifermann, Hamburg

Pat entanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flussigkeitsmengen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flussigkeitsmengen. ' ■- ;

Um Flüssigkeitsiaengen, insbesondere in Getränkeautomaten, zu dosieren, sind die verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Die meisten dieser Einrichtungen -messen die Flüssigkeiten direkt. Diese Direktmessungen werden entweder'mittels Dosierpumpen oder mittels eines zwischengeschalteten Dosiergefäßes oder aber auch über einen Durchflußmengenmesser vorgenommen. Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß die

Konten: Deutsche Bank AG Hamburg, Kto.-Nr. 7/02450 · Poiltchecklionlo: Hamburg 1201 5S-206

509824/0428

Meßeinrichtungen von den zu dosierenden Flüssigkeiten, durchflossen werden..Werden mit derart ausgestalteten Einrichtungen verderbliche Flüssigkeiten, beispielsweise Milch, dosiert, so müssen diese Einrichtungen nicht nur gekühlt, sondern auch in bestimmten Zeiteinheiten gereinigt werden. Der Wartungsaufwand derartiger Einrichtungen ist beträchtlich und setzt den Einsatz von Fachpersonal voraus.

Ferner sind Dosiervorrichtungen bekannt, die in der Weise arbeiten, daß mit konstantem Druck über eine Düse die geweiligen Mengen an Flüssigkeiten ausgegeben werden. Hierbei ist jedoch zur Mengenbestimmung nur noch eine genaue Ausgabezeit erforderlich. Die zu wartenden Einrichtungsteile werden bei dieser Vorrichtung beträchtlich gegenüber den vorgenannten Einrichtungen eingeschränkt. Doch haften diesen bekannten Einrichtungen erhebliche Nachteile an, die insbesondere darin liegen, daß die Viskosität der auszugebenden Flüssigkeit direkt auf die in der gleichen Zeiteinheit ausgegebene •Menge einwirkt. Flüssigkeiten* die einer Viskositätsachwankung unterliegen, sind daher mit derartigen Vorrichtungen nicht exakt dosierbar.

Alle bekannten Dosiervorrichtungen eignen sich für bestimmte Anwendungsfälle und sind nur begrenzt ein-

5 0 9 8 2 4/0428

-5 - 2380299

satzfähig. Schwierig, ja nahezu unmöglich- sind exakte Flüssigkeitsdosierungen, die ohne Aufsicht von Fachpersonal durchgeführt werden müssenο Die in Ge-' tränkeautomaten vorgesehenen Dosiereinrichtungen führen häuf ig zu erheblichen Störungen. ■"..-..-■

Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, ein Vexfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen zu schaffen, mit denen ein mengengenaues Dosieren auch von viskosen Flüssigkeiten und Flüssig-Konzentraten möglich ist, ohne dass Teile der Vorrichtung in ihrer Funktion gestört werden und wobei keine Pumpen zur Flüssigkeit sförderung verwendet werden und keine Zeitmessung erfolgt, wie dies bei bekannten Ausführungsformen der Fall ist. Darüber hinaus soll die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung einfach in ihrem Aufbau und störunanfälXig sein und darüber hinaus eine Vielzahl von Dosiervergängen, in kurzer Zeiteinheit ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäsε der Erfindung ein Verfahren zur automatischen Dosierung von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen vorgeschlagen, nach dem das Auslaßventil des die mengendosierte Flüssigkeit

5 0 9 8 2 4 /0 4,2

-«■- 2360239

aufnehmenden geschlossenen Dosierraumes und das Flüssigkeitszulaufventil für die nach Art der kommunizierenden Röhren dem geschlossenen Dosierraum zugeführte zu dosierende Flüssigkeit über die ermittelte Größe der durch Zunahme des Luftdruckes in dem geschlossenen Dosierraum oberhalb der mengendosierten Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung einer Folienmembran gesteuert werden.

Um die Dosierfolge noch wesentlich zu erhöhen, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dem Raum oberhalb des die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden Raumes Druckluft zugeführt.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in der Weise ausgebildet ist, dass der die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmende, oben offen ausgebildete Behälter über eine Rohrleitung mit, einem Absperrventil nach Art der Kommunizierenden Röhren mit einem die mengendosierte Flüssigkeit aufnehmenden, geschlossen ausgebildeten Dosierbehälter verbunden, ist, der bodenseitig einen Ablaufstutzen mit einem Auslaßventil aufweist und

t H

iait einer in den oberen Raum oberhalb der Flüssigkeit

509824/0428

mündenden Luftleitung mit an deren Ende angebrachten Entlüftungsventil versehen ist, in die eine Ab-Zweigleitung eingeschaltet ist, deren freies Ende eine Trägerplatte mit einer an deren dem freien Ende der Abzweigleitung abgekehrten Seite angeschlossene) ballonartig aufblasbare!Membran aufweidt und deren Öffnung mit dem von der Trägerplatte und der Membran umschlossenen Innenraum verbunden ist, deren durch Luftzufuhr durchhängender Abschnitt im Bereich einer Lichtschranke angeordnet ist, die über eine Steuervorrichtung mit einem Betätigungsschalter in Wirkverbindung steht und das Ab- \ sperrventil und das Auslaßventil in Abhängigkeit von der Größe der durch Änderung des Luftdruckes in dem Dosierbehälter oberhalb der Flüssigkeit hervor- : gerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung der Membran steuerbar sind.

Um entsprechend dem Verfahren zur Erhöhung der" Folge der Dosiervorgänge eine Mengendosierung der Flüssigkeit vornehmen zu können, ist der Behälter,der die zu dosierende Flüssigkeit aufnimmt, mit einem Züführungs- ' stutzen für die Zuführung von Druckluft vorgesehen.

Neben der Verwendung einer Membran zu Zwecken- der Steuerung des Absperrventils und des Auslaßventils kann die mit

50982 4/0428

dem Dosierbehälter verbundene Luftleitung mit einem nach Art der kommunizierenden Röhren mit Flüssigkeit gefüllten U-Rohr verbunden sein, dessen einer freier Schenkel eine Lichtschranke aufweist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum automatischen

Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, bei der anstelle einer Membran ein mit Flüssigkeit gefülltes U-Rohr' mit Lichtschranke verwendet wird.

Die Dosiervorrichtung besteht nach der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus einem die zu dosierende Flüssigkeit F aufnehmenden Behälter lo. Dieser Behälter Io ist obenseitig bei loa offen ausgebildet und kann mit einem Stutzen 15 für die Zuführung von Drückluft versehen sein. Bodenseitig steht der Behälter Io über eine Rohrleitung 2o mit einem allseitig geschlossenen Dosierbehälter 3o in Verbindung. Die Anordnung

509824/0428

des Behälters Io und des Dosierbehälters 5o erfolgt nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. In der Verbindungsleitung 2o ist ein Absperrventil 21 angeordnet. Der Dosierbehälter 3o, der.die dosierte Menge an Flüssigkeit i"l aufnimmt, weist bodenseitig einen Ablaufstutzen 31 mit einem Auslaßventil 32 auf.

Der Dosierbehälter J>o weist eine Luftleitung 4-0 auf, die in den·, oberen Luftraum Li des Dosierbehälters 3o mündet und deren freies Ende 4oa ein Entlüftungsventil 41 trägt. Wie das Absperrventil 21 und das Auslaßventil 32 ist auch das Entlüftungsventil 41 als elektro-magnetisches Steuerventil ausgebildet.

In der Luftleitung 4ö ist eine Abzweigleitung 42 eingeschaltet, deren freies Ende 42a eine Trägerplatte 43 aufweist, an deren dem freien Ende 42a der Abzweigleitung 42 abgekehrten Seite eine ballonartig aufblasbare Membran 45'angeordnet ist. Die Anordnung der Membran 45 ist dabei so getroffen, dass die Membran nach Zuführung von Luft ballonartig aufgeblasen, ist und durchhängt und einen von der Innenwandung der Membran 4-5 und der Trägerplatte 43 geschlossenen Eaum 46 bildet, der über die Öffnung 44 der Abzweigleitung 42 mit der "Luftleitung 4o in Verbindung steht. Die Membran 45 besteht aus luftundurchlässiger, dünner und dehnbarer

SO9824/(H28

Folie. In Fig. 1 sind die beiden Stellungen der Membran 45 bei M1 und'M2 angedeutet, wobei M1 die Grundstellung darstellt und M2 diejenige Stellung, bei der der Innenraum 46 mit Luft angefüllt ist und die Membran 45 durchhängt.

Im Bereich der Membran 45 ist eine Lichtschranke 5o angeordnet, die über Leitungen 51»52 mit einer Steuereinrichtung 55 verbunden ist und mit einem Betatigungssehalter 58 in Wirkverbindung steht. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 55 über Verbindungsleitungen 56»57 mit dem Auslaßventil 32 des Dosierbehäiters 3o und mit dem Absperrventil 21 in der Verbindungsleitung 2o verbunden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur automatischen Dosierung von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen ist wie folgt:

Bei geschlossenem Absperrventil 21 wird der Behälter Io mit Flüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit F kann in dem Behälter Io irgendeine beliebige Höhe aufweisen..In dem mit, L oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeit 11 bezeichneten Baum kann ein Luftpolster aus unter Druck stehender

S09824/0428

Luft vorgesehen sein, um den Zulauf der Flüssigkeit in den Dosierbehälter' Jd zu beschleunigen. Bei Verwendung eines Luftpolsters in dem Behälter Io oberhalb der Flüssigkeit ist der Behälter mittels eines Ventils v-erschlossen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, über den Stutzen 15 Druckluft zur schnelleren Zuführung der Flüssigkeit F in den Dosierbehälter 3° zu führen.

Bei geschlossenem Auslaßventil 32 und geöffnetem Absperrventil 21 strömt die Flüssigkeit aus dem Behälter Io über die Verbindungsleitung 2o in den Dosierbehälter 3°· Die in den Dosierbehälter einströmende Flüssigkeit drückt die Luft in die Luftleitung 4-0 - deren Entlüftungsventil 41 geschlossen ist - und durch die Abzweigleitung 42 in den Innenraum 46,der von der Trägerplatte 43 und der Membran 45 gebildet wird. Durch-die in den Innenraum 46 gedrückte Luft weitet sich die Membran 45 soweit, bis die Membran^in einem Bogen nach unten, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, durchhängt und gelangt somit in den Bereich der Lichtschranke 5o· Die Lichtschranke 5o wird durch die Membran 45 unterbrochen. Über die Steuereinrichtung. 55 wird.in gleichem Augenblick das Absperrventil 21 geschlossen und das Auslaßventil 32

S0982A/0428

-logeöffnet. Die Flüssigkeit F1 tritt somit aus dem Dosierbehälter 3o aus' dem Ablaufstutzen 31 heraus.

Durch das Austreten der Flüssigkeit F1 aus dem Dosierbeixälter ergibt sich im Dosierbehälter ein Volumenschwund, so dass die zusammengedrückte und sich in der Luftleitung 4o der Abzweigleitung 4-2 und dem Innenraum 4-6 befindliche Luft in den Raum des Dosierbehälters zurückströmen kann, wodurch die Membran 45 von der Steuerstellung M2 in die Grundstellung M1 zurückbewegt wird und somit aus dem Bereich der Lichtschranke 5o kommt. Der dabei auftretende Lichtimpuls der Lichtschranke wird von der Steuereinrichtung 55 zu Zwecken der Steuerung des Absperrventils 21 und des Auslaßventils 32 verwendet, und zwar derart, dass,nachdem die Menge der dosierten Flüssigkeit F1 aus dem Dosierbehälter 3o herausgeströmt ist und die Membran 4-5 aus dem Bereich der Lichtschranke bewegt ist, das Auslaßventil 32 geschlossen und das Einlaßventil bzw. Absperrventil 21 geöffnet wird, so dass erneut Flüssigkeit aus dem Behälter'Io in den Dosierbehälter 3° strömen kann. Auf diese.Weise ist eine schnelle Folge von Dosiervorgängen möglich, die noch durch die Zuführung von Druckluft in den Behälter Io erhöht wird.

509824/0428

Um unterschiedliche Mengen an Flüssigkeit in den Dosierbehälter 3d abmessen zu können, ist die Lichtschranke 5o im Bereich der Membran 45 in Pfeilrichtung X verstellbar ausgebildet. Soll z.B. eine kleinere Menge an Flüssigkeit dosiert werden, so wird beim Einströmen der Flüssigkeit in den Dosierbehälter 30 nur wenig Luft in den Innenraum 46 der Membran 45 gedrückt. Die Membran 45 wird dann sich nicht sehr stark ausdehnen und bei entsprechender Einstellung der Lichtschranke 5o wird schon die geringste Ausdehnung der Membran 45 zu Steuerungs-' zwecken herangezogen. Im umgekehrten Fall, also wenn eine grössere Menge an Flüssigkeit dosiert werden soll, wird .fast die gesamte Luftmenge in den Dosierbehälter 30" in den Innenraum 46 der Membran 45 gedrückt. Die Membran 45 wird sich dann in grossem Umfang ausdehnen und sehr stark durchhängen. Die Lichtschranke 5° ist dann in einer"entsprechenden Stellung anzuordnen, in der eine Unterbrechung der Lichtschranke durch die■durchhängende Membran erfolgt. · ' '-,'■■■ -. ''

Wie Fig. 2 zeigt kann zu Zwecken der Steuerung der beiden Ventile 21,und 32 anstelle einer Membran ein mit Flüssigkeit gefülltes und nach Art der kommunizierenden Röhren arbeitendes U-Rohr 60 verwendet ·

4/0428

werden, dessen Schenkel 61 dann mit der Luftleitung 4o verbunden ist, während im Bereich des anderen Schenkels 62 des U-Rohres 6o eine Lichtschranke 5oa angeordnet ist. Je mehr Luft dem U-Rohr 6o zugeführt wird, desto mehr steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Schenkel 62 des U-Rohres 6o. Die Höhe dee Flüssigkeitsspiegels in dem Schenkel 62 des U-Rohres 6o wird dann zu Steuerungszwecken herangezogen. Auch hier ist die Lichtschranke 5oa in Schenkellängsrichtung verstellbar, um verschiedene Flüssigkeitsmengen dosieren zu können. Der in dem Schenkel 62 ansteigende Flüssigkeitsspiegel unterbricht dann die Lichtschranke 5oa. Der dadurch ausgelöste Lichtimpuls wird von der Steuereinrichtung 55 an die Ventile 21 und 32 weitergegeben.

Bei der Verwendung einer Flüssigkeit 1*3 zu Zwecken der Steuerung der zu dosierenden Flüssigkeitsmenge können auch andere, die Flüssigkeitsstandshöhe mess-ende bzw. abtastende Einrichtungen verwendet· werden, wie beispielsweise eine Einrichtung zur elektronischen Widerstandsmessung der Flüssigkeit in dem Schenkel des U-Rohres 6o. Auch eine Ultraschall erzeugende Einrichtung, Oaiillator und mechanisch· Steuerein-

509*24/0428

richtungen können verwendet werden. Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Änderungen,wie beispielsweise die Anordnung von mechanischen oder elektronischen Fühlorganeri anstelle der Lichtschranke 5o,5oa liegen im Kahmen der Erfindung.

- Patentansprüche -

5098 2 4 /0428

Claims

Patentansprüche

IlJ Verfahren zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil des die mengendosierte Flüssigkeit aufnehmenden geschlossenen Dosierraumes und das Flüssigkeitszulaufventil für die nach Art der kommunizierenden Röhren dem geschlossenen Dosierraum zugeführte zu dosierende Flüssigkeit über die ermittelte Größe der durch Zunahme des Luftdruckes in dem geschlossenen Dosierraum oberhalb der mengendosierten Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung einer Folienmembran gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Raum oberhalb des die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden Eaumes Druckluft zugeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die zu dosierende· Flüssigkeit (F) aufnehmende

509 8 24/0428

oben offen ausgebildete Behälter (lo) über eine ' Rohrleitung (2o) mit einem Absperrventil (21) nach Art der kommunizierenden Röhren mit einem die mengendosierte Flüssigkeit (FI) aufnehmenden, geschlossen ausgebildeten Dosierbehälter (3o) ■ verbunden ist, der bodenseitigeinen Ablaufstutzen (31) mit einem Auslaßventil (32)aufweist und mit einer in den oberen Raum (L1) oberhalb der Flüssigkeit (Pl) mündenden Luftleitung-(.4ο).. mit an deren Ende angebrachten Entlüftungsventil (4-1) versehen ist, in die eine Abzweigleitung (42) eingeschaltet ist, deren freies Ende (42a) eine Trägerplatte (43) mit einer an.deren dem freien Ende (42a) der. Abzweigleitung (42) abgekehrten Seite angeschlossenen, ballonartig aufblasbaren Membran (45) aufweist und deren öffnung (44)mit dem von der Trägerplatte (43) und der Membran (45) umschlossenen Innenraum (46) verbunden ist, deren durch Luftzufuhr durchhängenderAbschnitt im Bereich einer Lichtschranke (5o) angeordnet ist, die über eine Steuereinrichtung (55) ^it einem Betätigungsschalter (58) in Wirkverbindung steht und das Absperrventil (21)' und das Auslaßventil (32.) in Abhängigkeit von der Größe der durch Änderung des Luftdrückeβ in dem Dosierbehälter (3o) oberhalb der Plüseigfceit (H) atrvörge-

50982 4/0428

rufenen mechanischen Veränderung oder Verformung der Membran (45) steuerbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (lo) mit einem Druckluftzuführungsstutzen (15) versehen ist. .

5· Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung (4o) mit einem nach Art der kommunizierenden Röhren mit Flüssigkeit (1*3) gefüllten U-fiohr (6o) verbunden ist, dessen einer freier Schenkel (62) eine Lichtschranke (5oa) aufweist.

509824/0428

Le e rs e i t e