DE2642788B1 - Vorrichtung zur diskontinuierlichen Herstellung von Loesungen definierter Konzentration - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Herstellung von Lösungen definierter Konzentration durch Vermischen einer konstanten Flüssigkeitsmenge mit einer gegenüber dieser Menge kleineren, vorbestimmten, aber variablen Flüssigkeitsmenge, welche aus dem Wirkstoff besteht oder diesen enthält, mit einem Vorratsbehälter für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung, einem Behälter für die größere Flüssigkeitsmenge und einem Mischtank für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung und die größere Flüssigkeitsmenge.

In der Praxis besteht häufig das Bedürfnis, Lösungen definierter Konzentration durch Vermischen eines flüssigen Wirkstoffes oder einer Wirkstofflösung mit einem Lösungsmittel (Verdünnungsmittel) herzustellen. Dabei bereitet es Schwierigkeiten, Gebrauchslösungen mit einem relativ niedrigen Gehalt an Wirkstoff bei

ίο hoher Genauigkeit der Einhaltung der vorgegebenen Konzentration herzustellen. Dieses Problem wird zusätzlich noch erschwert, wenn an derartige Mischgeräte die Anforderung gestellt wird, daß die einzustellende Konzentration an Wirkstoff innerhalb verhältnismäßig großer Grenzen liegen soll.

Die vorgenannten Schwierigkeiten treten z. B. bei der Herstellung von Desinfektionsmittellösungen vorbestimmter Anwendungskonzentration durch Vermischen einer Stammlösung und eines Lösungsmittels, insbesondere Wasser, auf. Je nach Art des zu verwendenden Desinfektionsmittels bzw. je nach Einsatzgebiet besteht die Notwendigkeit Desinfektionsmittel-Gebrauchslösungen mit Konzentrationen im Bereich von etwa 0,1 bis 6 Vol.-% mit der gleichen Vorrichtung herzustellen. Bei einer vorgegebenen Konzentration gebrauchsfertiger Lösungen sind die tolerierbaren Abweichungen durch Richtlinien festgelegt bzw. von der Praxis verlangt.

Es sind bereits verschiedene Dosiergeräte für Desinfektionsmittel bekannt. Diese Geräte unterscheiden sich im wesentlichen in der Art der Zudosierung des Wirkstoffes. So ist es beispielsweise bekannt, die Wirkstofflösung über eine parallel zu einer Wasser fördernden Pumpe arbeitende mengenverstellbare Pumpe zuzugeben. Im praktischen Betrieb wurde gefunden, daß zwangsläufig Dosierfehler dann auftreten, wenn an einer der beiden parallel arbeitenden Pumpen eine die Förderleistung beeinträchtigende Störung eintritt. Es wurden sowohl Unter- als auch erhebliche Überdosierungen festgestellt. Bei der Herstellung von Gebrauchslösungen innerhalb eines Konzentrationsbereiches von etwa 0,1 bis 6 Vol.-% macht der relativ große Dosierbereich von 1 :60 es erforderlich, für die exakte mengenproportionale Zugabe des Dosiermittels aufwendige Pumpensysteme einzusetzen.

Es ist auch bekannt, die Wirkstofflösung in die das Verdünnungswasser fördernde Pumpe einzusaugen, wobei die Dosiermenge durch Veränderung des Querschnitts an einer Stelle innerhalb der Saugleitung für die Wirkstofflösung durch ein Dosierventil oder eine Blende eingestellt wird. Bei diesem Verfahren besteht neben der Schwierigkeit, die geforderten Dosierbereiche zu erfassen, der Nachteil, daß sich eine Veränderung der Viskosität der Wirkstofflösung, ζ. B. bei Produktwechsel, auf die Genauigkeit der Dosierung auswirkt.

Ebenso wird die Dosierung durch Störungen, welche die Leistung der Pumpe vermindern, beeinflußt.

Eine dritte Möglichkeit der Zudosierung ist in der DT-PS 20 12 358 beschrieben. Diese Patentschrift betrifft eine Vorrichtung mit dem Kennzeichen, daß der

Wasservoriaufbehälter durch ein Leitblech in eine Hauptkammer und eine gegenüber dieser kleineren Vorkammer unterteilt ist, wobei das Leitblech im unteren Bereich eine oder mehrere Durchlaßöffnungen aufweist und wobei der Wasserzufluß in den oberen Bereich der Vorkammer erfolgt, wobei ferner in die Hauptkammer eine Zuführungsleitung vom Vorratsbehälter des wäßrigen Konzentrates mündet, wobei die Zuführungsleitung Fördermittel aufweist, die entspre-

chend der Menge des in den Wasservorlaufbehälter zulaufenden Wassers eine vorbestimmte Menge des wäßrigen Konzentrates einspeisen, und in der Hauptkammer im Abstand von der Mündung der vorgenannten Zuführungsleitung eine Abgangsleitung vorgesehen ist, welche eine Pumpe zum Einspeisen der verdünnten gebrauchsfertigen Lösung in die Versorgungsleitung aufweist. Hier wird somit die geförderte Wassermenge mit einem Wassermesser erfaßt, dessen Kontaktwerk Impulse für die Ansteuerung einer in ihrer Fördermenge einstellbaren Dosierpumpe liefert. Die Praxis hat aber auch hier gezeigt, daß wassermessergesteuerte Dosiergeräte im allgemeinen gegen Ablagerungen innerhalb der Meßsysteme, z. B. durch Wasserhärte, recht anfällig sind. Auch bei dieser Verfahrensweise müssen relativ aufwendige Pumpensysteme verwendet werden, um einen Dosierbereich von etwa 1 :60 erfassen zu können.

Diese am Beispiel der Herstellung von Desinfektionsmittellösungen gezeigten Schwierigkeiten gelten natürlich sinngemäß ganz allgemein für die Herstellung insbesondere wäßriger verdünnter Gebrauchslösungen. Die Erfindung ist deshalb auch nicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Desinfektionsmittellösungen beschränkt, sondern hat sich allgemein zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur Herstellung von Wirkstoff enthaltenden Gebrauchslösungen definierter Konzentration, insbesondere niedriger Konzentrationen, zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile bei Erfüllen der gezeigten Anforderungen vermeidet und in einfacher und sicherer Weise zu arbeiten gestattet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche entsprechend dem Stand der Technik einen Vorratsbehälter 1 für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung 2, einen Behälter 3 für die größere Flüssigkeitsmenge (Verdünnungsmittel) 4 und einen Mischtank 5 für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung 2 und die größere Flüssigkeitsmenge 4 aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander kommunizierende Gefäße 6/7, von denen mindestens ein Gefäß gegenüber dem anderen höhenverstellbar angeordnet ist, vorgesehen sind, wobei das eine Gefäß einen oberen Grenzwertgeber 8 und das andere Gefäß einen unteren Grenzwertgeber 9 aufweist, die Gefäße 6/7 einlaufseitig mittels einer Leitung 10 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden sind und in der Leitung 10 eine Pumpe 11 angeordnet ist, die Gefäße 6/7 auslaufseitig an eine Leitung \2a/b angeschlossen sind, welche unterhalb des im Mischtank 5 befindlichen Grenzwertgebers 13 in den Mischtank 5 einmündet und in der Leitung 12a eine Pumpe 14 angeordnet ist, und wobei der Behälter 3 einen das Auslaufvolumen bestimmenden oberen Grenzwertgeber 15 und einen unteren Grenzwertgeber 16 aufweist und die Auslaufleitung 17 des Behälters 3 in unmittelbarer Nachbarschaft des Auslaufendes der Leitung 12b in den Mischtank 5 einmündet, wobei in der Auslaufleitung 17 ein Ventil 18 angeordnet ist, welches über die Grenzwertgeber 13/16 steuerbar ist.

Die Grenzwertgeber 13/16 sind so geschaltet, daß das Ventil 18 bei betätigten Grenzwertgebern 8/15 durch den Grenzwertgeber 13 geöffnet und durch den Grenzwertgeber 16 geschlossen wird, wobei die Pumpe 14 durch den Grenzwertgeber 13 eingeschaltet und durch den Grenzwertgeber 9 ausgeschaltet wird, und die Pumpe 11 bei betätigten Grenzwertgebern 9/16 eingeschaltet und durch den Grenzwertgeber 8 ausgeschaltet wird.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit die konstante große Flüssigkeitsmenge einem Mischtank zugeführt, in den im wesentlichen gleichzeitig die kleinere Flüssigkeitsmenge eindosiert wird, die zwei, in ihrer Höhe zueinander verstellbaren, miteinander kommunizierenden Gefäßen entnommen wird, wobei die entnehmbare Menge durch die Höhendifferenz zweier in den beiden Gefäßen befindlichen Grenzwertgeber bestimmt wird, von denen der eine Grenzwertgeber das maximale Füllniveau in einem der beiden Gefäße und der zweite Grenzwertgeber den

ίο maximalen Entleerungsgrad in dem zweiten der beiden Gefäße bestimmt.

Hierdurch wird erreicht, daß in einem Mischtank diskontinuierlich die relativ große Menge Verdünnungsmittel mit einer vorbestimmten Menge Wirkstoff oder Wirkstoff lösung vermischt wird, wobei die zur Verdünnung dienende relativ große Flüssigkeitsmenge konstant gehalten wird, jedoch der flüssige Wirkstoff oder die Wirkstofflösung zwei kommunizierenden Gefäßen entnommen wird, wobei die entnehmbare Menge durch die Abmessungen der Gefäße und die Höhendifferenz der Grenzwertgeber in beiden Gefäßen einstellbar ist. Die eingespeiste Menge Wirkstofflösung besteht also aus der Summe der beiden Flüssigkeitssäulen, deren Höhe durch einen oberen und unteren Grenzwertgeber festgelegt ist. Die Höhendifferenz der Grenzwertgeber wird durch Höhenverstellen der beiden kommunizierenden Gefäße zueinander eingestellt und ist dadurch innerhalb eines weiten Bereiches variabel.
Die Volumina sind durch eine primäre Einstellung jeweils fest vorgegeben. Sie werden nicht, wie beim Stand der Technik sekundär, z. B. durch die Förderleistung einer Pumpe, bestimmt.

Durch die direkte Ermittlung der miteinander zu vermischenden Volumina wird eine hohe Dosiergenau-

3j igkeit über einen weiten Konzentrationsbereich mit einfachen Mitteln gewährleistet.

Die Höhenverstellung des einen Gefäßes 6 oder der beiden Gefäße 6/7 gegeneinander kann z. B. durch eine Spindel 19 erfolgen. An einer mit der Einstellvorrichtung in Verbindung stehenden Skala 20 kann die Höhendifferenz der beiden Grenzwertgeber 8/9 angezeigt und die Konzentration der Gebrauchslösung 21 genau und reproduzierbar eingestellt werden.

Durch die Steuerung des Ventils 18 sowie der Pumpen 11/14 über die Grenzwertgeber 8/9/13/15/16 wird ein hoher Grad an Funktionssicherheit durch die Selbstüberwachung der Vorrichtung erreicht, die darin besteht, daß eine der beiden zu vermischenden Flüssigkeitsmengen zwangsläufig nur dann in den Mischbehälter 5 einläuft, wenn auch die andere Menge volumetrisch gemessen wurde und gleichzeitig zudosiert werden kann.

Als Grenzwertgeber können z. B. Schwimmerschalter, Leitfähigkeitsschalter oder induktiv oder kapazitiv betätigte Schalter verwendet werden.

Die Gefäße und Leitungen der Vorrichtung bestehen vorzugsweise aus mit den Lösungen verträglichen Materialien, wie z. B. Kunststoffen. Ein besonders geeigneter Kunststoff ist z. B. Polyvinylchlorid.

Bei Verwendung von Pumpen, die bei Stillstand nicht gegen Durchströmen gesichert sind, ist es zweckmäßig, in den beiden Leitungen 10/12a rückflußverhindernde Ventile 22/23 anzuordnen.

Beim Bereiten niedrig konzentrierter Lösungen ist es von Vorteil, die Förderleistung der Pumpe 14 dadurch zu vermindern, daß in der Leitung 12a parallel zueinander ein Ventil 24 und eine Drosselstelle 25 angeordnet werden.

Zur Leistungsverminderung der Pumpe 14 wird das Ventil 24 geschlossen und durch die Drosselstelle 25 der Fließwiderstand in der Leitung 12a erhöht.

Die Leitung \2a/b kann zur Unterbindung einer Heberwirkung an ihrer höchsten Stelle 26 unterbrochen sein. In diesem Falle kann das obere Ende der Leitung 126 eine trichterförmige Erweiterung 32 aufweisen, in welche die Leitung 12a einmündet.

Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Grenzwertgeber 15 in einem höhenverstellbaren, mit dem Behälter 3 über eine Leitung 27 verbundenen Behälter 28 angeordnet ist.

Durch die höhenverstellbare Anordnung des Behälters 28 wird erreicht, daß man das Volumen der Verdünnungsflüssigkeit 4, z. B. des Wassers, innerhalb der durch den Behälter 28 gegebenen Grenzen variieren kann. Insbesondere dient der Behälter 28 dazu, die abgebbare Menge Flüssigkeit aus dem Behälter 3 innerhalb enger Toleranzen festzulegen.

In der Abbildung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das mit dieser Vorrichtung durchführbare Verfahren noch näher erläutert:

Das Gefäß 1 ist ein Vorratsgefäß für die Wirkstofflösung 2. Es ist über die Leitung 10, in der das rückflußverhindernde Ventil 22 und die Pumpe 11 angeordnet sind, mit den beiden Behältern 6/7 verbunden. Im Behälter 6 befindet sich der obere Grenzwertgeber 8; im Behälter 7 der untere Grenzwertgeber 9. Von diesen beiden Gefäßen 6/7 führt die Leitung \2a/b, in der die Pumpe 14 und das rückflußverhindernde Ventil 23 angeordnet sind, in den Mischtank 5. Zur Unterbindung der Heberwirkung ist diese Leitung \2a/b an ihrer höchsten Stelle 26 unterbrochen. In der Leitung 12a sind ferner das Ventil 24 und die Drosselstelle 25 angeordnet. Der Behälter 3 ist über eine Leitung 27 mit einem kleineren Behälter 28 verbunden, welcher den Grenzwertgeber 15 aufweist. Das Gefäß 28 ist, ähnlich wie das Gefäß 6, höhenverstellbar angeordnet. Im Behälter 3 ist im unteren Bereich der Grenzwertgeber 16 angeordnet. Am Boden des Gefäßes 3 ist eine Abflußleitung 17 angeordnet, welche durch das Ventil 18 geöffnet und geschlossen wird. Der Mischtank 5, zur Aufnahme der Anwendungslösung 21, weist einen Grenzwertgeber 13 auf.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ergibt sich aus folgendem Verfahrensablauf:
Aus dem Mischtank 5 fördert eine Pumpe 29 Anwendungslösung 21 zu den Entnahmestellen. Dadurch sinkt der Flüssigkeitsspiegel der Anwendungslösung 21 im Mischtank 5 bis die Höhe des Grenzwertgebers 13 erreicht wird.

Über das Ventil 30 ist in der Zwischenzeit das

ίο Verdünnungsmittel 4, z. B. Wasser, bis zur Höhe des Grenzwertgebers 15 in den Behälter 3 eingelaufen. Gleichzeitig befindet sich in den kommunizierenden Gefäßen 6/7 bis zur Höhe des Grenzwertgebers 8 die Wirkstofflösung.

π Unterschreitet nun im Mischtank 5 das Niveau der Anwendungslösung 21 den Schaltpunkt des Grenzwertgebers 13, wird durch eine geeignete Schaltung das Ventil 18 unter der Voraussetzung geöffnet, daß das Vorratsgefäß 3 bis zum Niveau des Grenzwertgebers 15 gefüllt ist. Zusätzlich muß jedoch auch die Wirkstofflösung das Niveau des Grenzwertgebers 8 aufweisen. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, öffnet das Ventil 18 und ermöglicht das Abfließen des Wassers 4 in den Mischtank 5. Gleichzeitig wird die Pumpe 14 eingeschaltet und die Pumpe 11 verriegelt. Das Ventil 18 schließt die Abflußleitung 17, wenn der Grenzwertgeber 16 in Schaltstellung kommt. Die Pumpe 14 wird beim Schalten des Grenzwertgebers 9 ausgeschaltet. Die Flüssigkeitsströme aus Wirkstofflösung und Verdünnungsmittel vermischen sich aufgrund der entstehenden Turbulenz im Mischtank 5, so daß eine homogene Anwendungslösung 21 entsteht.

Während nun wieder Anwendungslösung 21 zum Verbrauch zur Verfügung steht, sich das Flüssigkeitsniveau des Verdünnungsmittels 4 in Höhe des Grenzwertgebers 16 und das Flüssigkeitsniveau der Wirkstofflösung in Höhe des Grenzwertgebers 9 befindet, geben die Grenzwertgeber 9/16 den Zulauf von Verdünnungsmittel 4 (Wasser) über die Leitung 31 sowie das Ventil 30 und die Förderung der Wirkstofflösung 2 mittels der Pumpe 11 in die Dosierbehälter 6/7 frei, bis die jeweiligen oberen Grenzwertgeber 8/15 erreicht sind. Die Vorrichtung ist nun wieder zur Herstellung weiterer Anwendungslösung 21 funktionsfähig, sobald der Grenzwertgeber 13 schaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur diskontinuierlichen Herstellung von Lösungen definierter Konzentration durch Vermischen einer konstanten Flüssigkeitsmenge mit einer gegenüber dieser Menge kleineren, vorbestimmten, aber variablen Flüssigkeitsmenge, welche aus dem Wirkstoff besteht oder diesen enthält, mit einem Vorratsbehälter (1) für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung (2), einem Behälter (3) für die größere Flüssigkeitsmenge (4) und einem Mischtank <5) für den Wirkstoff oder die Wirkstofflösung (2) und die größere Flüssigkeitsmenge (4), dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander kommunizierende Gefäße (6/7), von denen mindestens ein Gefäß gegenüber dem anderen höhenverstellbar angeordnet ist, vorgesehen sind, wobei das eine Gefäß einen oberen Grenzwertgeber (8) und das andere Gefäß einen unteren Grenzwertgeber (9) aufweist, die Gefäße (6/7) einlaufseitig mittels einer Leitung (10) mit dem Vorratsbehälter (1) verbunden sind und in der Leitung (10) eine Pumpe (11) angeordnet ist, die Gefäße (6/7) auslaufseitig an eine Leitung (I2a/b) angeschlossen sind, welche unterhalb des im Mischtank (5) befindlichen Grenzwertgebers (13) in den Mischtank (5) einmündet und in der Leitung (12a,) eine Pumpe (14) angeordnet ist, und wobei der Behälter (3) einen das Auslaufvolumen bestimmenden oberen Grenzwertgeber (15) und einen unteren Grenzwertgeber (16) aufweist und die Auslaufleitung (17) des Behälters (3) in unmittelbarer Nachbarschaft des Auslaufendes der Leitung (\2b) in den Mischtank (5) einmündet, wobei in der Auslaufleitung (17) ein Ventil (18) angeordnet ist, welches über die Grenzwertgeber (13/16) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen (iO/12a) je eine Pumpe (11/14) und ein rückflußverhinderndes Ventil (22/23) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (12a^ parallel zueinander ein Ventil (24) und eine Drosselstelle (25) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (12a/b) an ihrer höchsten Stelle (26) unterbrochen ist und das obere Ende der Leitung (i2b) eine trichterförmige Erweiterung (32) aufweist, in welche die Leitung (12a) einmündet.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertgeber (15) in einem höhenverstellbaren, mit dem Behälter (3) über eine Leitung (27) verbundenen Behälter (28) angeordnet ist.