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Diese
Erfindung betrifft einen proportionalvolumetrischen Injektor-Spender,
der dazu ausgelegt ist, spendierte Mengen einer bestimmten Flüssigkeit zu
liefern, wobei proportional eine zweite oder weitere Flüssigkeiten
umfasst sind, die zusammen mit der erstgenannten Flüssigkeit
in einer einzigen Mixtur geliefert werden müssen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Stand
der Technik ist die Verwendung von Injektor-Spendevorrichtungen
dieser Art auf den Gebieten Nahrungsmittel, Chemikalien, Landwirtschaft, Industrie
und insbesondere, wenn zwei oder mehr unterschiedliche Flüssigkeiten
in vorher festgelegten Verhältnissen
geliefert und vorzugsweise vor ihrer Verwendung vermischt werden
müssen.
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Die
Vorrichtungen dieses Typs weisen derzeit den Nachteil auf, einen
komplizierten Aufbau und strukturelle Eigenschaften haben zu müssen. Diese Eigenschaften
bedeuten eine größere Anzahl
von Teilen, die der Abnutzung durch Reibung ausgesetzt sind, mit
daraus folgenden Ausfällen
und Reparaturen, und implizieren gleichzeitig hohe Druckabfälle in der
gelieferten Mixtur. Solche Druckabfälle reduzieren die Leistung
des Injektors. All diese Faktoren führen zu hohen Kosten bei der
Herstellung, Wartung und Arbeitsweise dieser Vorrichtungen.
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Zum
Zwecke dieser Erfindung, und als ein Beispiel einer speziellen Anwendung
wird im Folgenden auf eine Injektor-Spendervorrichtung zur Bewässerung
für die
Landwirtschaft Bezug genommen. Der verbesserte proportionalvolumetrische
Injektor-Spender weist im wesentlichen eine Kammer oder einen Zylinder
mit zwei Hauptabschnitten unterschiedlichen Durchmessers auf, in
denen sich ein erster Kolben mit verschiedenen Bereichen unterschiedlichen
Durchmessers bewegt, der in den Zylinderabschnitten und mit den
entsprechenden druckfesten Dichtungen genau eingepasst ist, wodurch zwischen
den beiden Bereichen eine große
Mittelkammer gebildet ist, die in die beiden Hauptabschnitte in
dem Zylinder führt,
wobei die Mittelkammer mit einem Flüssigkeitseinlassrohr kommuniziert,
während
das innere Ende des Abschnitts des Zylinders mit dem geringeren
Durchmesser ein weiteres Rohr zum Auslass der gespendeten Flüssigkeit
nach außen
aufweist, wobei der Kolbenkörper
in Längsrichtung
von einem Schieber durchlaufen wird, und der weiterhin mit einem
zweiten Zylinder durch einen rohrförmigen Träger hindurch ausgestattet ist
und der mit dem äußeren über ein
Rückschlagventil
und eine Verbindungsnase für
ein Flüssigkeitseinlassrohr
in Verbindung steht, das das Verschieben eines zweiten Kolbens ermöglicht,
dessen Schaft sich durch das Innere des rohrförmigen Trägers erstreckt und der an seinem
Ende am Hauptkolben befestigt ist.
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Beschreibung
der Erfindung
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Diese
Erfindung wurde geschaffen, um einen proportionalvolumetrischen
Injektor-Spender bereitzustellen, der den zuvor erwähnten Nachteil
auflöst, und
gleichzeitig andere zusätzliche
Vorteile bietet, die aus der folgenden Beschreibung deutlich werden.
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Der
proportionalvolumetrische Injektor-Spender der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass er auch eine Magneteinrichtung zum in die Lage
bringen und zum Versperren von bewegtem Durchfluss beinhaltet, die
als Anschlag gegen den Schieber wirkt, der innerhalb des ersten
Kolbens angeordnet ist, und dadurch, dass der Schieber in seinem
Inneren ein Paar Scheiben enthält,
die an den oberen und unteren Enden des Schiebers angeordnet sind,
wobei die Scheiben eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen und durch
elastische Mittel getrennt sind.
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Dank
dieser Eigenschaften wird die Umsetzung einer Pumpe mit einer weniger
komplexen Struktur und größerer Genauigkeit
beim Spenden der zu liefernden Flüssigkeiten erreicht. Darüber hinaus ermöglicht das
Vorhandensein von vielen großen
Löchern,
die gleichmäßig im Kolben
verteilt sind, zusammen mit der Ausgestaltung des Schiebers einen größeren Flüssigkeitsdurchfluss
mit niedrigerer Reibung, wobei weniger Energie verbraucht wird und auch
verhindert wird, dass der Schieber durch in der Flüssigkeit
möglicherweise
vorhandene Unreinheiten blockiert wird. Die Verwendung der magnetischen Einrichtungen
zum in die Lage bringen und zum Versperren vereinfacht die Konstruktion
des Mechanismus und verhindert die Abnutzung des Mechanismus, im
Gegensatz zur Verwendung von existierenden mechanischen Sperrvorrichtungen,
und erreicht gleichzeitig eine größere Genauigkeit beim in die Lage
bringen des Schiebers.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Magneteinrichtung zum
in die Lage bringen des bewegten Durchflusses mindestens zwei Magneten,
die mit rostfreiem ferritischem Stahl überzogen sind, derart, dass
der magnetische Fluss so geleitet wird, dass er mit den Enden des
Schiebers in Kontakt kommt.
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Dank
des Vorhandenseins dieser Magnete ist die erbrachte Sicherungskraft
stark, und die Anziehungskraft reduziert sich mit nur einer geringen
mechanischen Abtrennung erheblich, so dass sich die Position des
Schiebers dank des Vorhandenseins einer leichten Feder verändert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Innenwand des Kolbens gleitende O-Ringe
mit niedriger Reibung auf. Sie sperrt somit Flüssigkeitsverluste im Schieber
mit minimal möglichem
Abrieb und Verschleiß ab.
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Vorzugsweise
weist die Pumpe eine Einrichtung zum automatischen Stoppen und Starten
der Pumpe auf, die auf einem äußeren Ende
des zylindrischen Körpers
angeordnet ist, der an dem Schieber befestigt ist, die in der Stoppstellung
den freien Durchlass von Flüssigkeit
durch das Innere des Injektors ermöglicht, ohne dass es für die Flüssigkeit
notwendig ist, durch das Innere des Schiebers zu strömen. Auf
diese Weise erlaubt der Mechanismus, dass der Kolben im oberen Bereich
des Zylinders positioniert ist, wenn die Pumpe außer Betrieb
ist, wodurch ein freier Flüssigkeitsdurchfluss
durch das Innere der Injektorvorrichtung mit minimalem Druckabfall
gelassen wird.
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Vorzugsweise
ist der Schieber von zylindrischem rohrförmigem Typ. Dank dieser Gestalt
des Schiebers wird ein erheblicher Durchfluss im Inneren mit minimalen
Druckabfällen
erleichtert. Darüber
hinaus führt
die Tatsache, dass er eine zylindrische rohrförmige Gestalt aufweist, dazu,
dass ein Abschalten des Flüssigkeitsflusses
im Inneren der Vorrichtung durch Abscheren stattfindet und ohne
die Notwendigkeit, eine Überlast
oder einen Überdruck
einzuführen,
um das Flüssigkeitseinlassrohr
zu schließen,
im Gegensatz dazu, was bei den derzeitigen Vorrichtungen geschieht,
bei denen das Absperren von Flüssigkeit
durch Verstopfen ausgeführt
wird.
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Vorteilhafterweise
führt der
Schieber das Öffnen
und Schließen
des Flüssigkeitsdurchlasses durch,
in dem ein Abschalten des Flüssigkeitsdurchlasses
durch Abscheren bei einer Vielzahl von radialen Auslassöffnungen
ausgeführt
wird, die gleichförmig
verteilt sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens zwei
zweite Kolben und mindestens zwei zweite Zylinder entlang einem
Paar von rohrförmigen
Trägern auf,
die einstellbare Dosierungen unabhängig voneinander bereitstellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile des proportionalvolumentrischen Injektor-Spenders
dieser Erfindung werden aus der Beschreibung einer bevorzugten,
aber nicht ausschließlichen
Ausführungsform klar,
die mittels eines nicht einschränkenden
Beispiels in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
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1 eine
Axialschnitt-Aufrissansicht eines proportionalvolumetrischen Injektor-Spenders
in Sperrstellung ist;
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2 eine
Axialschnitt-Aufrissansicht eines proportionalvolumetrischen Injektor-Spenders
ist, der in Betriebsstellung dargestellt ist, wobei der erste Kolben
sich in Richtung des oberen Endes der Zeichnung bewegt; und
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3 eine
Axialschnitt-Aufrissansicht eines proportionalvolumetrischen Injektor-Spenders
in einer weiteren Betriebsstellung zeigt, in der der Schieber sich
nach unten bewegt hat und der Kolben sich in Richtung des unteren
Endes der Darstellung bewegt.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung
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Die
in den 1, 2 und 3 dargestellte
Injektorvorrichtung weist einen festen zylindrischen Körper 1 auf,
der von einem koaxialen Hohlraum durchlaufen wird, der durch zwei
zylindrische Abschnitte 1a und 1b von ähnlicher
Länge gebildet wird
und deren Durchmesser vom Ende des oberen Abschnitts des Körpers 1 abnehmen,
dessen Oberteil von einem mit einem Gewinde versehenen Deckel 2 gebildet
ist.
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Innerhalb
des koaxialen Hohlraums ist eine Kolbenanordnung 3, die
axial frei beweglich ist und zwei Bereiche 3a und 3b aufweist,
die genau in die zylindrischen Abschnitte 1a bzw. 1b eingepasst
sind. Die Bereiche 3a und 3b weisen gerade die
notwendige axiale Länge
auf, um ein Paar Lippendichtungen 4a und 4b zu
enthalten, die genau mit den entsprechenden Abschnitten 1a und 1b des
Zylinders 1 eingepasst sind, wodurch eine Pumpkammer 5 zwischen
der Kolbenanordnung 3 und dem oberen Deckel 2 sowie
ein Entladebereich 6 zwischen den beiden Abschnitten des
Kolbens definiert ist. Der Kolbenbereich bildet mit einer zweiten
Kolbenanordnung 7 einen ringförmigen Tauchkolben, der mit
dem Boden des zylindrischen Körpers 1 einen
ringförmigen Entnahmebereich
oder Kammer 8 begrenzt.
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Der
erwähnte
Kolben 7 ist an seinem oberen Ende an dem Kolben 3 mittels
eines Schraubengewindes 9 befestigt, das in einer Hülse 10 angeordnet ist,
die sich in einem Gehäuse
befindet, das in dem unteren Abschnitt der Kolbenanordnung 3 liegt.
Der Kolben 7 gleitet durch das Innere eines Zylinders 11, der
mit einem langen äußeren Schraubengewinde 12 ausgestattet
ist.
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Das
freie Ende des Zylinders 11 weist einen drehbaren Aufsatz
mit einem Gewinde 13 zum manuellen Betrieb auf, und wird
an seinem unteren Abschnitt von einem Loch 14 durchlaufen,
in das eine Verbindungsnase 15 eingesetzt ist, die einen
Flüssigkeitsversorgungsschlauch
(nicht dargestellt) aufnimmt, der seinerseits durch in Position
halten eines Einweg-Rückschlagventils 16 für großen Flüssigkeitsdurchfluss
wirkt, das dazu vorgesehen ist, den Durchfluss in das Innere der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu ermöglichen.
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Wie
aus 2 ersehen werden kann, weisen der zweite Kolben 7 und
der rohrförmige
Träger 11 eine ähnliche
axiale Länge
auf entsprechend dem Kolbenhub im Zylinder 11.
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Innerhalb
des Kolbenkörpers 3 ist
mit Gleitsitz ein Schieber von zylindrischem rohrförmigem Typ 17 mit
Enden aus ferritischem Stahl angeordnet. Der Schieber 17 steuert
die Veränderungen
des Öffnens und
Schließens
der Durchflüsse,
wodurch ein Abschalten des Durchflusses durch die gleichförmig verteilten
radialen Öffnungen
durch Abscheren realisiert wird. In dessen Inneren sind an seinen
beiden oberen und unteren Enden einige Scheiben 18 und 19 mit
zylindrischen Wänden
angeordnet, die mit großen Öffnungen 20, 21 ausgestattet
sind, um den Flüssigkeitsdurchfluss
zu erleichtern. Zwischen den Scheiben 18 und 19 ist
eine spiralförmige
Feder 22 angeordnet, die betätigt wird, wenn die Scheiben 18 und 19 sich
axial durch das Innere des Schiebers 17 bewegen. Von der
in dem unteren Bereich angeordneten Scheibe 19 steht in
aufsteigender Richtung ein zylindrischer Körper 23 vor, der an
seinem oberen Teil einen Deckel mit Gewinde 24 umfasst,
der von einem Schaft 25 durchlaufen wird, der an seinem
unteren Ende einen Gewindebereich 26 aufweist. Die Kolbenanordnung 3 weist
an ihren Enden ein Paar Magneten aus rostfreiem ferritischem Stahl
zum Versperren auf mit einigen Anschlägen 27a und 27b aus
ferritischem Stahl. Die an jedem Ende des Schiebers gelegenen magnetischen
Anschläge
mit den Magneten 28a und 28b sind mit rostfreiem
Stahl ummantelt und wirken beim Hub des Schiebers 17, in
dem sie diesem ermöglichen,
seine Stellung während
des Betriebs der Vorrichtung zu verändern.
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Der
Schaft 25 ist mit einem Vorrichtung 29 verbunden,
um die Kolbenanordnung 3 manuell oder automatisch zu betreiben.
In diesem Fall wird die Vorrichtung manuell betrieben. Diese Vorrichtung 29 umfasst
einen rohrförmigen
Körper 30,
der nach innen mit der Abdeckung 2 verriegelt ist und in
seinem Inneren eine spiralförmige
Feder 31 und einen Körper 32 aufweist,
der an dem Schaft 25 befestigt ist. Um die Vorrichtung 29 zu
betreiben, muss einfach ein auf dem oberen Abschnitt liegender Körper 33 gedrückt werden.
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Die
Entnahmekammer oder Bereich 6 ist mit einem Verbinder 34 verbunden,
der mit Rohren (nicht dargestellt) verbunden ist, und der eine Flüssigkeit wie
zum Beispiel unter Druck stehendes Wasser liefert. In ähnlicher
Weise umfasst der Auslass der Entladungskammer 8 einen
Verbinder 35, der ebenfalls auf der Seitenwand des Zylinders 1 angeordnet
ist, und der zur Entleerung der zu liefernden abgegebenen Flüssigkeit
verwendet wird.
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Wie
detailliert aus den 2 und 3 entnommen
werden kann, besteht die zweite Kolbenanordnung 7 aus einem
Schaft 36, der sich in Richtung des unteren Teils erstreckt
und an seinem unteren Ende einen zylindrischen Körper 37 aufweist.
Im unteren Bereich dieses Körpers 37 befindet
sich eine Lippendichtung 38. Bei Betrieb der Vorrichtung
gleitet der Körper 37,
der im Inneren ein Rückschlagventil 39 aufweist,
durch den rohrförmigen
Körper 11,
der dank des Vorhandenseins der Lippendichtung 38 hermetisch
geschlossen bleibt.
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Ein
im unteren Abschnitt des zylindrischen Körpers 1 enthaltenes
Rückschlagventil 40 wird
für den
Lufteinlass bei bestimmten Betriebssituationen des erfindungsgemäßen Injektors
verwendet.
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Auf
der Innenwand des Schiebers 17 befindet sich ein gleitender
O-Ring mit niedriger Reibung, der Flüssigkeitsverluste ohne Verschleiß oder merklichen
Abrieb verhindert.
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Die
Funktionsweise der Injektorvorrichtung ist im folgenden und mit
Hilfe der 2 und 3 beschrieben.
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In
der in 2 gezeigten Stellung bewegt sich, wenn die Vorrichtung
mit einer geeigneten Speisung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit
am Verbinder 34 gespeist wird, die Kolbenanordnung 3 bezüglich 2 nach
oben. Tatsächlich
strömt
die Flüssigkeit,
die durch den Verbinder 34 eintritt, durch einen Bereich 5,
wo ihr Druck P, der auf die Oberfläche des Kolbens 3 wirkt,
gegen letzteren eine Rücklaufkraft
F1 ausübt,
wobei der Durchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders 1b entspricht.
Gleichzeitig bewirkt die Flüssigkeit
gegen die Fläche
des Kolbens eine Vorwärtskraft
F2, bei der der Durchmesser dem Innendurchmesser
des Zylinders 1a entspricht. Aus dem Vergleich der beiden
Formeln und der Zusammensetzung der beiden Kräfte F1 und
F2, die gegen die Endflächen des Kolbens wirken, kann abgeleitet
werden, dass letzterer einer resultierenden Kraft F = F2 – F1 unterworfen ist, die in einer Abwärts-Aufwärts-Richtung
bezüglich 2 wirkt,
so dass sich die Kolbenanordnung 3 in Richtung des oberen
Abschnitts des Zylinders 1 bewegt.
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Einen
Moment bevor der Kolben 3 sein Hubende im oberen Abschnitt
erreicht, stößt die obere Scheibe 18 des
Schiebers 17 gegen eine Scheibe 42 des oberen
Abschnitts des Schafts 25 und, wenn die Reaktion der Feder 22 ausreichend
ist, der andauernde Schub der Kolbenanordnung bedeutet, dass die
Schiebeanordnung 17 bezüglich
der Kolbenanordnung 3 nach unten verschoben wird, das obere Ende
des Schiebers wird aus dem oberen magnetischen Anschlag entriegelt,
wodurch sich der Schieber 17 bewegt, und am Ende der Bewegung
verbleibt das untere Ende im unteren magnetischen Anschlag fixiert,
wodurch die Schiebeanordnung 17 in einer neuen Betriebsstellung
fixiert wird.
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Die
Flüssigkeit,
die den Arbeitsbereich erreicht, kommuniziert folglich mit der Kammer 5 und dem
Inneren des Schiebers. Ebenso wird der Druck des Arbeitsbereichs
aufgehoben, da dieser Bereich nun in direkter Kommunikation mit
dem Verbinder 35 steht.
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Einen
Moment bevor der Kolben 3 das Ende dieses Abwärtskolbenhubs
erreicht, wird der untere Abschnitt des Schafts 25 durch
das obere Ende des Schafts zurückgehalten,
so dass der Anschlag ein Entsperren des Schiebers bewirkt und die
vorgespannte Feder 22 das Gleiten des Schiebers 17 in Richtung
des oberen Abschnitts bezüglich
der Kolbenanordnung 3 auslöst, in einer zu dem oben beschrieben
inversen Bewegung, wodurch er zur Ausgangsposition zurückkehrt,
von welchem Moment an ein Betriebszyklus wie beschrieben wiederholt
wird.
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Zur
gleichen Zeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 3 innerhalb
des Zylinders 1 ist die Kammer oder der Arbeitsbereich
des zweiten Zylinders 11 entsprechende Zunahmen und Abnahmen
des Volumens ausgesetzt, was unter Berücksichtigung des Rückschlagventils 16 zu
einer Funktionsweise nach Art einer Saug-Flügelrad-Pumpe führt, die
die Flüssigkeit,
die durch die an der Verbindungsnase 15 befestigten Rohre
ankommt, ansaugt und in Richtung des geplanten Verwendungspunktes
vorantreibt, vermischt mit der Betriebsflüssigkeit, die den Arbeitsbereich 6 erreicht.
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Die
Flüssigkeit,
die mit jedem Zyklus des Kolbens 7 eingesaugt wird, wird
mit dem Wasser oder einer anderen Flüssigkeit vermischt, die von
dem Verbinder 34 in der Kammer kommt, die im unteren Abschnitt
des Zylinders 1 liegt. Desweiteren hängt die Menge der Hilfsflüssigkeit,
die durch das Ventil 16 eingesaugt wird, von der Länge des
Saughubes im Inneren des zweiten Zylinders 12 ab. Die Flüssigkeit, die
durch das Vermischen der beiden Flüssigkeiten erhalten wird, wird
durch den Verbinder 35 hinausgedrängt.
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Es
sollte betont werden, dass, wenn die Vorrichtung sich im Durchflusszustand
befindet, wie in 1 dargestellt, die Hauptflüssigkeit,
die durch den Verbinder 34 eintritt, frei zirkuliert ohne
durch das Innere des Schiebers hindurchzufließen. Da die Flüssigkeit
nicht durch den Schieber 17 hindurchfließt, sind
Druckabfälle
minimal.
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Die
in dieser bevorzugten Ausführungsform beschriebene
Injektorvorrichtung ermöglicht
die Versorgung von zwei oder mehreren miteinander vermischten Flüssigkeiten,
zum Beispiel für
die Bewässerung
mit Wasser und einer Lösung
einer landwirtschaftlichen Beimischflüssigkeit in Verhältnissen,
die sehr genau und unabhängig
von der Arbeitsgeschwindigkeit sind, auf die die Vorrichtung eingestellt ist.
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Die
Details, Formen, Abmessungen und andere zusätzliche Elemente, zusammen
mit den bei der Herstellung des proportionalvolumetrischen Injektor-Spenders
der Erfindung verwendeten Materialien können in geeigneter Weise durch
andere ersetzt werden, die technisch gleichwertig sind und nicht vom
wesentlichen Charakter der Erfindung oder vom durch die unten enthaltenen
Ansprüche
definierten Umfang abweichen.