DE3808318C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Verbraucherbehälters eines mit einer Feuchtsalzstreueinrichtung versehenen Winterdienststreufahrzeuges mit einer gebrauchsfertigen, wässerigen Lösung eines Taumittelkonzentrats mit vorbestimmter Konzentration nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Beladen von Winterdienststreufahrzeugen mit einer Tausalzlösung, beispielsweise mit einer CaCl₂-Lösung, die entweder separat oder mit einem Streusalzgemisch zur Glättebekämpfung auf winterlichen Straßen durch das Streufahrzeug ausgestreut wird, werden meistens Lösungen verwendet, deren Konzentration unter der Sättigungsgrenze bei Werten zwischen 18 und 25 Vol.-% liegt. Um diese verdünnten Lösungen herstellen zu können, wird einer gesättigten CaCl₂-Lösung, deren Konzentration bei 34 Vol.-% liegt, eine entsprechende Menge von Wasser zugesetzt. Bei den herkömmlichen Mischverfahren geschieht dies in der Weise, daß, um eine bestimmte Menge Lösung einer bestimmten Konzentration zu erhalten, vorausberechnete oder aus Tabellen entnehmbare Mengen von gesättigter Lösung und Wasser in einem Mischbehälter gemischt und von dort in den Verbraucherbehälter des Streufahrzeuges umgefüllt werden. Diese Methode ist nicht nur umständlich und zeitraubend, sondern auch insofern von Nachteil, als eine gewünschte Konzentration der zum Verbrauch bestimmten Lösung rechnerisch nur dann ermittelbar ist, wenn das Konzentrat tatsächlich die Sättigungsgrenze erreicht und zum Verdünnen reines Wasser verwendet wird. Häufig kommt es aber vor, daß übrig gebliebene Restmengen zur späteren Wiederverwendung vorrätig gehalten werden müssen und die nur dann zusammen mit einer neu hergestellten Lösung wieder verwendet werden können, wenn sie die gleiche Konzentration wie die neue Lösung aufweisen, weil sonst die gewünschte Konzentration der neu hergestellten Lösung durch das Zufügen der Restlösung mit anderer Konzentration verändert würde.

Aus der US-PS 44 83 357 ist bereits eine Vorrichtung zur industriellen Herstellung von verdünnter Schwefelsäure einer bestimmten Konzentration, wie sie beispielsweise zum Füllen von Batterien verwendet wird, bekannt, bei dem als Kriterium für die Säurekonzentration in der Lösung das spezifische Gewicht, d. h. die Dichte verwendet wird. Mit Hilfe der gemessenen Dichte wird ein Mikroprozessor gesteuert, der ein in der Säureleitung liegendes Durchfluß-Steuerventil oder ein in der Wasserzuleitung liegendes Durchfluß-Steuerventil steuert.

Insgesamt gesehen ist diese Vorrichtung wegen ihrer Kompliziertheit nicht geeignet für das Befüllen des Verbraucherbehälters eines mit einer Feuchtsalzstreueinrichtung versehenen Winterdienststreufahrzeuges mit einer gebrauchsfertigen, wässerigen Lösung eines Taumittelkonzentrats mit vorbestimmter Konzentration.

Es ist auch schon eine Mischvorrichtung für Flüssigkeiten bekannt (GB-PS 10 15 151), bei der einer ein Venturirohr durchströmenden Flüssigkeit im Bereich des Venturihalses ein Konzentrat einer zweiten Flüssigkeit dosiert zugeführt wird. Die Dosierung erfolgt mittels eines elektromagnetischen Ventils, das in Abhängigkeit von der in einer nachfolgenden Dichtemeßeinrichtung gemessenen Dichte der gemischten Flüssigkeiten in längeren oder kürzeren Intervallen geöffnet bzw. geschlossen wird. Angewendet wird diese Vorrichtung zum Erzeugen einer Bierwürze mit einer für die Gärung erforderlichen Dichte.

Für den erfindungsgemäßen Zweck ist diese Vorrichtung schon deshalb nicht geeignet, weil die Dosiereinrichtung zum Oszillieren neigt und bei großen Durchflußmengen keine ausreichend genaue Dosierung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff angegebenen Art zu schaffen, die es ermöglicht, unterschiedliche Lösungskonzentrationen in selbstregelnder Weise unabhängig vom Sättigungsgrad des Taumittelkonzentrats unmittelbar zum Befüllen eines Verbraucherbehälters in beliebigen Mengen herzustellen, d. h. das Aufbereiten und Abgeben von Taumittellösungen vorbestimmter Konzentrationen in beliebigen Mengen zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Ausgangsprodukt, d. h. das Taumittelkonzentrat, nicht unbedingt die höchstmögliche oder eine bestimmte Konzentration haben muß und daß die Menge der zu mischenden Lösung völlig beliebig groß sein kann, also dem jeweiligen Mengenbedarf exakt angepaßt werden kann, ohne daß dazu irgendwelche Mischungsmengen an Konzentrat und Wasser zuvor errechnet und abgemessen werden müssen. Darüber hinaus ist es möglich, daß Restmengen einer verdünnten Lösung ohne weiteres in den Vorratsbehälter des Taumittelkonzentrats zurückgeschüttet werden können. Durch diese verdünnten Restmengen von Lösung wird zwar dann das Konzentrat bereits im Vorratsbehälter etwas verdünnt. Weil bei der nächsten Aufbereitung und Ausgabe einer verdünnten Lösung mit möglicherweise einer anderen Konzentration die Mischung neu erstellt und mit Hilfe der unmittelbar hinter dem Mischbehälter angeordneten Dichtemeßeinrichtung auf die vorbestimmte Konzentration eingeregelt wird, hat die mehr oder weniger merkliche Vorverdünnung des Taumittelkonzentrats auf das neue Mischergebnis aber keinen Einfluß. Außerdem ist der Vorteil gegeben, daß nur eines der beiden Medien bezüglich der Zuflußmenge geregelt zu werden braucht und daß durch die an sich bekannte Verwendung der Dichte der Lösung als konzentrationsspezifische Regelgröße eine relativ einfache und exakt messende Meßeinrichtung für die Bestimmung der Konzentration der verdünnten Lösung in Anwendung kommen kann, zumal elektronische Dichtemeßeinrichtungen hoher Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit zur Verfügung stehen.

So ist aus Hart, Hans: "Kontinuierliche Flüssigkeitsdichtemessung", Vieweg & Sohn, Braunschweig 1969, Bild 34, S. 44, 45) eine Dichtemeßeinrichtung, bestehend aus einem vertikal angeordneten Meßrohr mit einem unteren Abgang und einem davon in einem festen Vertikalabstand angeordneten oberen Abgang, bekannt, die eine Differenzdruckmeßeinrichtung bilden zum Gewinnen von Regelsignalen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung nach Patentanspruch 1 ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung zum Auf­ bereiten und Abfüllen einer Lauge weist einen Vorratsbehälter 1 für ein chemisches Konzentrat z. B. für eine gesättigte, 34%ige CaCl₂-Lauge auf, von dem eine Konzentrat-Leitung 12, in der sich ein Sicherheitsabsperr­ hahn 2, eine Flüssigkeitspumpe 3, ein elektromagnetisches Absperrventil 4 und ein Rücklaufsperrventil 19 befinden, in einen volumenmä­ ßig kleinen Mischbehälter 5 führt. Dieser Mischbehälter ist nur dafür vorgesehen, den beiden zu mischenden Medien Gelegenheit zur vollstän­ digen d.h. homogenen Mischung bzw. Lösung zu geben. Dabei genügt es im allgemeinen, wenn der Mischbehälter aus einem Hohlraum besteht, der über eine nur geringe Länge einen etwa doppelt so großen Querschnitt aufweist wie die gemeinsamen Zulaufleitungen 11 und 12. Zwischen dem Rücklaufsperrventil 19 und dem Mischbehälter 5 liegt die Einmündung 18 einer Wasserzulaufleitung 11 in die Konzentrat-Leitung 12. Die Wasser­ zulaufleitung 11 ist an ein Wasserversorgungsnetz angeschlossen und mit einem elektromagnetischen Absperrventil 9 sowie mit einem in Strö­ mungsrichtung dahinter liegenden elektromagnetisch steuerbaren Mengen­ regler 8 versehen. Der Mischbehälter 5 steht über ein weiteres Rücklauf­ sperrventil 20 mit einer aus einem im wesentlichen vertikalen Meßrohr 13 mit zwei Abgängen 14 und 15 bestehenden Meßstrecke 6 in Verbindung. Der Durchlaufquerschnitt des Meßrohrs kann im Prinzip beliebig groß sein; zweckmäßig ist es jedoch, ihn wenigstens geringfügig größer zu wählen als der davor liegende Zulaufquerschnitt, damit eventuell auftretende Luft- oder Gasblasen leichter aus dem Meßrohr entweichen können. Die beiden Abgänge 14 und 15, die einen vertikalen Abstand h = 1 m voneinander haben, stehen mit einer Differenzdruckmeßeinrichtung 7 in Verbindung, welche den jeweils anstehenden Differenzdruck im Meßrohr 13 in ein elektrisches Spannungssignal umwandelt, welches über eine elektrische Leitung 24 einer elektronischen Steuereinheit 10 zugeführt wird. Der Ausgang 16 des Meßrohres 13 ist mit einem Drucksensor 21 versehen und über eine Kupplung 25 mit einer Abfülleitung 17 verbun­ den, welche die durchströmende Flüssigkeit in den Verbraucherbehälter 22 einer Feuchtsalz-Streuvorrichtung 24 auf einem Winterdienst-Streufahr­ zeug 23 leitet. Der Drucksensor 21 steht über eine elektrische Leitung 26 ebenfalls mit der elektronischen Steuereinheit 10 in Verbindung, die ausgangseitig über eine gemeinsame Leitung 27 mit den beiden Absperr­ ventilen 4 und 9, über eine elektrische Leitung 28 mit dem elektromag­ netisch steuerbaren Mengenregler 8 und über eine weitere elektrische Leitung 29 mit der Flüssigkeitspumpe 3 verbunden ist. Der Mengenregler 8 steht über eine Rückmeldeleitung 30 zusätzlich mit der elektronischen Steuereinheit 10 in Verbindung. Die elektronische Steuereinheit 10 ist mit einer manuellen Eingabetastatur 10/1, einer Anzeigevorrichtung 10/2, einem Ein-Ausschalter 10/3 und einer Kontrollampe 10/4 versehen und im übrigen so aufgebaut und programmiert, daß sie in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal, das über die elektrische Leitung 24 von der Differenzdruck-Meßeinrichtung 7 geliefert wird, nach Durchführung eines Vergleichs mit einem über die Tastatur 10/1 vorgewählten, einer bestimmten Lösungskonzentration entsprechenden Wert den Mengenregler 8 derart steuert, daß der von der Flüssigkeitspumpe in den Mischbehälter 5 beförderten, konstanten Fördermenge an Konzentrat jeweils ein so großer Wasseranteil zugeführt wird, daß im Meßrohr 13 die gewünschte, in der Steuereinheit 10 eingegebene Lösungskonzentration entsteht. Durch die beiden einen festen vertikalen Abstand von 1 m voneinander aufweisenden Abgänge 14 und 15 werden zwei unterschiedliche Drücke P1 und P2 gemessen, aus deren Differenz sich die Dichte der Lösung ergibt, die die spezifische Größe für die Konzentration der sich im Meßrohr 13 befindenden Lösung darstellt. Durch die Differenzbildung zwischen P₁ und P₂ und den konstanten Abstand zwischen den Abgängen 14 und 15 werden Druckunterschiede und Fließgeschwindigkeitsunterschiede aus dem Meßergebnis völlig eliminiert, so daß tatsächlich nur die der jeweils vorhandenen Lösungskonzentration entsprechende Dichte als Meßergebnis vorliegt und zur Steuerung des Mengenreglers 8 verwendet werden kann. Das Meßergebnis ist auch hinreichend genau für eine nur geringen Schwankungen unterworfene Regelgenauigkeit, so daß auch die gewünsch­ te Lösungskonzentration mit einem beispielsweise zwischen 21% und 25% liegenden CaCl₂-Anteil in der Lösung enthalten ist, wobei Abweichungen von ±0,5% in Kauf genommen werden können.

Mit Hilfe der Anzeigevorrichtung, die beispielsweise aus LCD-Elementen bestehen kann, kann sowohl die eingestellte Konzentration als auch die jeweils abgegebene Menge angezeigt werden.

Während zum generellen Absperren des Vorratsbehälters 1 der manuell betätigbare Sicherheitsabsperrhahn 2 vorgesehen ist, können die beiden elektromagnetisch betätigbaren Absperrventile 4 und 9 gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden und zwar über die Steuereinheit 10. Dabei kann das Einschalten dieser beiden Absperrventile jeweils manuell erfolgen, während das Abschalten zusätzlich vom Drucksensor 21 jeweils dann bewirkt werden kann, wenn am Ausgang 16 des Meßrohres 13 ein in der Steuereinheit 10 gespeicherter Mindestdruck unterschritten oder ein Höchstdruck überschritten wird. Ein Unterschreiten des Mindestdrucks kann beispielsweise bei einem Leck oder bei unkorrektem Anschluß der Abfülleitung 17 auftreten, während ein Überschreiten des Höchstdruckes dann auftreten kann, wenn ein bestimmter Pegel im Verbraucherbehälter 22 überschritten oder dieser Verbraucherbehälter 22 vollständig gefüllt ist.

Bei der Benutzung dieser vorstehend geschilderten Vorrichtung kann die Aufbereitung der benötigten Lösung in der gewünschten Konzentration in jeder beliebigen Menge während des Abfüllvorganges in einfacher Weise derart erfolgen, daß man unter Vorgabe der gewünschten Lösungskonzen­ tration über die elektronische Steuereinheit 10 nach vorherigem Öffnen des Sicherheitsabsperrhahns 2 und dann unter gleichzeitigem Öffnen der beiden Absperrventile 4 und 9 die Flüssigkeitspumpe 3 einschaltet und zugleich auch die Differenzdruck-Meßeinrichtung 7 sowie die den Druck­ sensor 21 in Betrieb setzt. Selbstverständlich muß zuvor dafür gesorgt werden, daß die Abfülleitung 17 korrekt mit der Kupplung 25 und dem Verbrauchbehälter 22 verbunden ist. Wenn sich beim Einschalten der Differenzdruck-Meßeinrichtung 7 das Meßrohr 13 bereits oder vom vorhergegangenen Abfüllvorgang noch gefüllt ist, wird die Konzentration, d.h. die Dichte, der sich im Meßrohr 13 befindenden Lösung sofort an die Steuereinheit 10 gemeldet und, falls eine Abweichung zum neu angegebenen Wert vorliegt, eine entsprechende Verstellung des Mengen­ reglers 8 bewirkt. Andernfalls bleibt die vorgefundene Einstellung des Mengenreglers 8 erhalten.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine bestimmte Menge an der elektro­ nischen Steuereinheit 10 vorzuwählen und nach Durchfluß dieser Menge ein Abschalten der beiden Absperrventile 4 und 9 zu bewirken. Dazu ist in der sich an den Ausgang 16 anschließenden Leitung 31 zusätzlich ein Durchflußmengenmesser 32 angeordnet, der über eine elektrische Melde­ leitung 33 ebenfalls eingangsseitig mit der elektronischen Steuereinheit 10 verbunden ist.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Befüllen eines Verbraucherbehälters (22) eines mit einer Feuchtsalzstreueinrichtung versehenen Winterdienststreufahrzeuges (23) mit einer gebrauchsfertigen wässerigen Lösung eines Taumittelkonzentrats mit vorbestimmter Konzentration, bei der eine von einem Vorratsbehälter (1) zu einem Mischbehälter (5) führende Konzentrat-Leitung (12) mit einer Flüssigkeitspumpe (3) versehen ist und eine an ein Wasserversorgungsnetz angeschlossene Wasserzuleitung (11) über einen von einer in einer Regeleinrichtung enthaltenen elektronischen Steuereinheit (10) gesteuerten Mengenregler (8) in die Konzentratleitung (12) mündet, wobei der Mischbehälter (5) ausgangsseitig an eine Dichtemeßeinrichtung (6, 7) angeschlossen ist, deren Ausgang (16) mit einer Abfülleitung (17) verbindbar ist, und sowohl die Konzentrat-Leitung (12) als auch die Wasserzuleitung (11) jeweils mit einem Absperrventil (4 bzw. 9) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemeßeinrichtung (6, 7) aus einem vertikal angeordneten Meßrohr (13) mit einem unteren Abgang (14) und einem davon in einem festen Vertikalabstand (h) angeordneten oberen Abgang (15) zu einer Differenzdruckmeßeinrichtung (7) besteht, daß die Absperrventile (4 bzw. 9) elektromagnetisch betätigbar sind und mit einem Ausgang der Steuereinheit (10) verbunden sind, an deren einem Eingang das Ausgangssignal der Differenzdruckmeßeinrichtung (7) als Istwert liegt, der mit einem manuell in die Steuereinheit (10) eingebbaren Sollwert für die Lösungskonzentration verglichen wird, daß der Mengenregler (8) in Abhängigkeit von der Regelgröße beaufschlagt wird und daß der Ausgang (16) des Meßrohres (13) mit einem elektronischen Drucksensor (21) ausgerüstet ist, dessen Meßwerte an die elektronische Steuereinheit (10) gemeldet werden und bei Unterschreiten eines Mindestdruckwertes oder Überschreiten eines Höchstdruckwertes am Ausgang (16) des Meßrohres (13) die beiden Absperrventile (4, 9) geschlossen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung des Mengenreglers (8) der Wasserzuleitung (11) vorhandene Steuereinheit (10) mit elektrischen Schaltern zum gleichzeitigen Ein- und Ausschalten sowohl der Absperrventile (4, 8) als auch der Flüssigkeitspumpe (3) der Konzentrat-Leitung (12) versehen ist.