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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Dosierungssystem zum Dosieren
eines Flüssigadditivs
in eine Druckwasserversorgungsleitung, und insbesondere ein Dosierungssystem
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Eine
Druckwasserversorgungsleitung, z. B. eine gewöhnliche Leitungswasserversorgung,
stellt ein Problem dar, wenn ein Flüssigadditiv in den Wasserfluss
in der Versorgungsleitung eingebracht werden soll. Bisweilen wird
jedoch gewünscht,
das Gemisch aus Flüssigadditiv
und Wasser an einen Auslass wie z. B. einen Wasserhahn zu leiten.
Dieser wird in bestimmten Situationen benutzt, z. B. bei zentralisierten
oder dezentralisierten Reinigungssystemen, oder insbesondere bei
zentralisierten oder dezentralisierten Desinfektionssystemen.
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Das
Einbringen eines Flüssigadditivs
in Wasser, das in einer Druckwasserversorgungsleitung fließt, erfolgt
normalerweise mit Hilfe eines Einspritzsystems, das auf dem Prinzip
einer Wasserstrahlpumpe beruht. Bei einer Strahlpumpe führt ein
Wasserstrahl, der in einer Düse
beschleunigt wird, das Flüssigadditiv
mit sich fort, d. h. er saugt es aus einer Flüssigadditivversorgung, um es
bei erhöhtem
Druck dem Auslass zuzuführen.
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Ein
Dosierungssystem mit einer Einspritzeinrichtung zum Mitführen eines
Flüssigadditivs
in das Druckwasser in der Versorgungsleitung ist aus dem Stand der
Technik bekannt. 4 zeigt ein solches System des
Stands der Technik, das in der Praxis allgemein bekannt ist (siehe
das technische Handbuch für „Topmater
J 10" 05/95, herausgegeben
von Henkel Ecolab GmbH & Co.
OHG, Düsseldorf,
Deutschland). Dieses Einspritzdosierungssystem des Stands der Technik
kann als ein dezentralisiertes System zur automatischen Produktion
einer einsatzbereiten Lösung
von Flüssigadditiv
in Wasser benutzt werden.
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Das
erste konzentrierte Flüssigadditiv
aus einer Flüssigadditivversorgung
wird derart in den Wasserfluss in der Versorgungsleitung eingespritzt,
dass die im Wesentlichen und in ausreichendem Maße verdünnte Lösung von Flüssigadditiv in Wasser am Auslass
in einem einsatzbereiten Zustand vorliegt. Dosierungssysteme mit
Einspritzeinrichtung erreichen jedoch für bestimmte Anwendungen, insbesondere
in Krankenhäusern
und an anderen Orten, an denen eine präzise Konzentration der einsatzbereiten
Lösung
obligatorisch ist, keine ausreichende Dosierungsgenauigkeit. Der
Grund dafür
liegt vor allem darin, dass der Wasserdruck in einer Trinkwasserversorgungsleitung
und das Strömungsverhalten
des Wassers in der Düse
schwanken. Daher ist es nahezu unmöglich, anhand dieses Prinzips
eine präzise proportionale
Dosierung eines Flüssigadditivs
in eine Wasserversorgungsleitung zu erreichen.
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Ein
weiteres Problem von Einspritzsystemen ist die Neigung der Einspritzeinrichtung
zur Verkalkung, die zu einem weiteren Absinken der Genauigkeit führt.
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Das
oben erläuterte
System findet zwar breiten Einsatz, wird jedoch aufgrund seiner
Probleme hinsichtlich der Genauigkeit bisweilen nicht zugelassen.
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Die
Genauigkeit von Einspritzsystemen ist bereits thematisiert worden.
In diesem Zusammenhang wird auf ein Mehrkomponentendosierungssystem
verwiesen, das aus der Ölindustrie
bekannt ist (
US-A-5,570,743 ).
Anstelle eines Einspritzsystems zum Mitführen des Flüssigadditivs in das Wasser, das
in einer Druckwasserversorgungsleitung fließt, benutzt das erfindungsgemäße Dosierungssystem eine
motorisierte Verdränger-Druckpumpe,
um das Flüssigadditiv
in den Wasserfluss zu treiben. Beim Betrieb des Systems steuert
die Steuereinheit die Durchflussrate des unter Druck stehenden Flüssigadditivs
in die Produktaustragsleitung anhand der Menge, die von der Durchflussrate
des Wassers in der Wasserversor gungsleitung erfordert wird, welche ständig von
der Steuereinheit überwacht
wird. Bei richtiger Kalibrierung der Sensoren und der Steuereinheit
lässt sich
mit Hilfe dieses Verdrängungssystems
eine hohe Genauigkeit erzielen. Insbesondere ist eine streng proportionale
Dosierung des Flüssigadditivs
in den Wasserfluss erreichbar, weshalb die finale Konzentration
des Flüssigadditivs
in dem Wasser, das am Auslass das System verlässt, und das von den Personen
benutzt wird, die mit dem System arbeiten, im zeitlichen Verlauf äußerst stabil
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dosierungssystem bereitzustellen,
das eine motorisierte Verdränger-Druckpumpe
aufweist, die das Flüssigadditiv
bei erhöhter
Gleichmäßigkeit
der Flussrate des Flüssigadditivs
in den Wasserfluss treibt.
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Das
erfindungsgemäße Dosierungssystem löst das oben
genannte Problem anhand der Merkmale gemäß Anspruch 1.
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Bevorzugte
Verbesserungen und Ausführungsformen
des Dosierungssystems der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Natürlich führt die
motorisierte Verdränger-Druckpumpe
als solche normalerweise einen wenigstens geringfügig schwankenden
Fluss von Flüssigadditiv
zu. Allerdings gleicht sich die Konzentration des Flüssigadditivs
im Wasser in der Produktaustragsleitung und einer weiteren Leitung
außerhalb des
Dosierungssystems aus, die an der Produktaustragsverbindung befestigt
ist. Der entscheidende Aspekt der Erfindung besteht darin, dass
sich die Drehzahl der motorisierten Verdränger-Druckpumpe, die von der
Steuereinheit gesteuert wird, leicht an alle Schwankungen des Wasserflusses
anpassen kann, die sich durch Schwankungen im Wasserdruck in der Wasserversorgungsleitung
ergeben.
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Um
die Gleichmäßigkeit
der Flussrate des Flüssigadditivs
zu erhöhen,
das von der Druckpumpe zugeführt
wird, schlägt
die vorliegende Erfindung vor, dass die Steuereinheit im Rahmen
des Systembetriebs derart betrieben wird, dass sie die Drehzahl
der Pumpe von einer Basis- oder
Nenndrehzahl in der Mitte eines Förderhubs bis zu einer wesentlich
höheren
Enddrehzahl am oder nahe dem Beginn und/oder Ende eines Förderhubs
steuert. Einzelheiten zu dieser Art des Druckpumpenbetriebs im Dosierungssystem
gemäß der Erfindung
gehen aus einer nachfolgenden detaillierteren Beschreibung hervor.
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Obwohl
das erfindungsgemäße Dosierungssystem
allgemein auf alle Arten von Reinigungs-, Wasch-, Spül- oder
Desinfektionsmittel anwendbar ist, bildet die Anwendung von Desinfektionsmitteln ein
bevorzugtes Anwendungsgebiet eines solchen Dosierungssystems, weshalb
das Flüssigadditiv,
das in dem Dosierungssystem benutzt wird, in einer bevorzugten Form
ein Desinfektionsmittel ist, und zwar vorzugsweise eine Flüssigkeit
aus der Gruppe flüssiger
Desinfektionsmittel auf der Formaldehyd- oder Alkoholbasis (siehe
die Veröffentlichung
des Bundesgesundheitsministeriums in ihrem offiziellen Organ (Bundesgesundheitsblatt,
Band 1/2003, Seiten 72 bis 95, mit Auflistung zugelassener flüssiger Desinfektionsmittel).
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Obwohl
es möglich
ist, ein Flüssigadditiv
zu benutzen, das im Wasser verteilt wird, wird die Benutzung eines
wasserlöslichen
Flüssigadditivs
bevorzugt.
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Schwankungen
im Fluss des Flüssigadditivs, das
von der Druckpumpe in die Druckwasserversorgungsleitung getrieben
wird, lassen sich mit Hilfe einer Doppelkammerpumpe mit phasenverschobenem Betrieb
der zwei Kammern reduzieren.
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Allgemein
kann jede Art von Verdränger-Druckpumpe
benutzt werden. Dabei kann es sich bei der Druckpumpe insbesondere
um eine Zylinderkolbenpumpe oder eine Drehkolbenpumpe handeln.
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Allerdings
liegen in diesen Pumpen Dichtungselemente vor, die sich im Betrieb
stark abnutzen, insbesondere wenn aggressive Medien als Flüssigadditiv
benutzt werden. Dies trifft auf viele Desinfektionsmittel zu. Eine
bevorzugte Form des Dosierungssystems benutzt daher eine Membranpumpe als
Druckpumpe, und insbesondere eine Doppelkammermembranpumpe.
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In
Bezug auf Membranpumpen im Allgemeinen, und insbesondere auf eine
Doppelmembranpumpe, wird auf die
US-Patentschrift 5,358,385 (Wang)
verwiesen, wobei der Motor dieser Druckpumpe ein Elektromotor mit
einem Zahnradgetriebe ist. Andere Membranpumpentypen benutzen jedoch ein
Druckluft- oder Hydrauliksystem zum Motorisieren der Verdränger-Druckpumpe
(
EP 1 113 174 A2 ,
EP 0 132 913 A1 ).
Aus diesen Dokumenten des Stands der Technik gehen zahlreiche Details
zu Membranpumpen hervor, z. B. geeignete Materialien für die Membranen
selbst usw.
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Die
Benutzung einer Membranpumpe, insbesondere einer Doppelkammermembranpumpe,
ist angesichts der Tatsache zu bevorzugen, dass aggressive chemische
Substanzen ohne schwerwiegende Probleme für die Dichtungselemente usw.
gehandhabt werden können.
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Im
Folgenden sollen Details und Vorteile der Erfindung zusammen mit
der Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert werden.
Dabei zeigt
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1 eine
schematische Darstellung eines Dosierungssystems gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 den
theoretischen und idealen Verlauf des Volumenflusses, der von einer
Doppelkammermembranpumpe mit einem um 180° phasenverschobenen Betrieb
der zwei Kammern erzeugt wird,
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3 einen
verbesserten Verlauf ähnlich wie 2,
wobei diesmal die Drehzahl der Pumpe derart gesteuert wird, dass
sie zu Beginn und Ende jedes Förderhubs
zunimmt, und
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4 eine
schematische Darstellung eines Einspritzdosierungssystems, das den
Stand der Technik bildet.
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Das
Dosierungssystem des Stands der Technik soll nun nochmals unter
Bezugnahme auf 4 beschrieben werden.
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Das
Dosierungssystem ist dazu vorgesehen, ein Flüssigadditiv in eine Druckwasserversorgungsleitung
zu dosieren. 4 zeigt einen Bodenteil 1 eines
Gehäuses
und eine Abdeckung 2 des Gehäuses, die vom Bodenteil 1 entfernt
wurde, um die Bauteile des Dosierungssystems im Gehäuse freizulegen. Das
Dosierungssystem umfasst einen Wasserhahnverbinder 3 zum
Verbinden des Dosierungssystems mit einer Druckwasserversorgung 4,
auf die allgemein durch einen Pfeil verwiesen wird. Ferner ist ein Flüssigadditivverbinder 5 zum
Verbinden des Dosierungssystems mit einer Flüssigadditivversorgung 6 vorgesehen,
die in 4 schematisch als ein austauschbarer Kunststoffbehälter dargestellt
ist. Ferner ist ein Produktaustragsverbinder 7 zum Austragen des
unter Druck stehenden Gemisches aus Flüssigadditiv und Wasser an wenigstens
einen Auslass vorgesehen, wobei dieser Auslass der Produktaustragsverbinder 7 als
solche, oder vorzugsweise ein Auslasshahn oder eine andere Armatur
sein kann, die durch ein Rohr oder ein Rohrsystem mit dem Produktaustragsverbinder 7 verbunden
ist.
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In
dem Dosierungssystem führt
eine Wasserversorgungsleitung 8 von dem Hahnverbinder 3 zu einer
Verbindungsstelle 9, in der eine Rückflusssperre 10 vorgesehen ist.
Eine solche Rückflusssperre 10 verhindert
ein Zurückfließen von
Flüssigkeit
von dem Flüssigadditivverbinder 5 zum
Hahnverbinder 3. Insbesondere verhindert die Rückflusssperre 10,
dass Flüssigkeit
aus keiner anderen Wasserversorgung als der dafür vorgesehenen Quelle, nämlich der
Wasserversorgung 4, fließt. Dieser Sicherheitsmechanismus
ist notwendig, damit kein Flüssigadditiv
in die ursprüngliche
Wasserversorgung 4 gelangen kann.
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Ferner
führt eine
Additivversorgungsleitung 11 von dem Additivverbinder 5 zur
Verbindungsstelle 9, und schließlich führt eine Produktaustragsleitung 12 von
der Verbindungsstelle 9 zum Produktaustragsverbinder 7.
Ein Steuerelement 13 in der Form eines Solenoidventils
(Magnetventils) in der Wasserversorgungsleitung 8 ist derart
angeordnet, dass es im Systembetrieb mit Hilfe seiner Öffnungs-/Schließfunktion
den Wasserfluss in der Wasserversorgungsleitung 8 hin zur
Verbindungsstelle 9 steuert. Das Verstellen des Durchflussquerschnitts
im Steuerelement 13 kann manuell mit Hilfe eines Verstellelements 14 erfolgen,
das an dem Steuerelement 13 befestigt ist.
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Bei
dem Dosierungssystem des Stands der Technik ist die Verbindungsstelle 9 als
Einspritzeinrichtung ausgebildet, weshalb das Flüssigadditiv mittels Ansaugen
von der Flüssigadditivversorgung 6 durch
die Einspritzeinrichtung/Verbindungsstelle 9 in den Wasserfluss
mitgeführt
wird, das heißt,
von der Wasserversorgungsleitung 8 zur Produktaustragsleitung 12 und
weiter zum Produktaustragsverbinder 7.
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Die
Nachteile des Dosierungssystems des Stands der Technik wurden bereits
oben im einführenden
Teil der Beschreibung erläutert.
Dabei ist insbesondere die Genauigkeit des Systems fragwürdig, und
es kommt häufig
zu einem Verstopfen der Einspritzeinrichtung.
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1 nun
zeigt eine Art Blockdiagramm eines Dosierungssystems gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Oben
erläuterte
Bauteile des Dosierungssystems, die denen des Stands der Technik
gleichen, tragen dieselben Bezugszeichen und bedürfen keiner weiteren Erklärung.
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Das
Blockdiagramm aus 1 zeigt eine große Anzahl
zusätzlicher
Gegenstände,
die zwar interessant sind, denen aber in Bezug auf die Erfindung
keine besondere Relevanz zukommt. Zunächst befindet sich knapp stromabwärts des
Wasserhahnverbinders 3 ein Filtermittel 15. Unterhalb
der Rückflusssperre 10 führt ein Überlaufsammler 16 zu
einem Überlaufdrän 17.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Dosierungssystem
ist stromaufwärts
der Verbindungsstelle 9 eine motorisierte Verdränger-Druckpumpe 18 in
der Additivversorgungsleitung 11 angeordnet. Ein Additivdurchflussmesser 19 ist
stromabwärts
der Pumpe 18 in der Additivversorgungsleitung 11 angeordnet. Bei
dem Additivdurchflussmesser 19 kann es sich um einen mechanischen
Durchflussmesser wie z. B. einen Ovalradmesser handeln. Es können jedoch
auch andere Arten von Volumenflussmessern benutzt werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist stromabwärts
vom Additivdurchflussmesser 19 ein manuelles Dreiwegeventil 20 zu
finden. Das Ventil 20 dient dazu, die Additivversorgungsleitung 11 mit
einem Rückschlagventil 21 und
einem Kalibrierungshahn 22 zu verbinden. In der Kalibrierungsposition des
Dreiwegeventils 20 wird das Flüssigadditiv von der Flüssigadditivversorgung 6 nicht
in die Verbindungsstelle 9 gepumpt, sondern in eine Verzweigungsleitung,
die vom Ventil 20 zum Kalibrierungshahn 22 abzweigt.
In der Normalbetriebsposition ist das Dreiwegeventil 20 jedoch
derart angeordnet, dass es beide Abschnitte der Additivversorgungsleitung 11 verbindet.
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Schließlich weist
die Additivversorgungsleitung 11 knapp stromaufwärts von
der Verbindungsstelle 9 ein weiteres Rückschlagventil 23 auf,
das einen Rücklauf
von Wasser von der Wasserversorgungsleitung 8 in die Additivversorgungsleitung 11 verhindert.
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Stromaufwärts der
Rückflusssperre 10 in
der Wasserversorgungsleitung 8 wird ein Wasserflussmesser 24 dazu
benutzt, den Volumenfluss von Wasser in der Wasserversorgungsleitung
zu prüfen.
Tatsächlich
werden zwei unterschiedliche Typen von Wasserflussmesser 24 benutzt,
nämlich
eine gewöhnliche
inkrementelle Wasseruhr 24a und ein mechanischer Flussmesser 24b als
Hilfssteuerelement.
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Es
ist eine elektronische Steuereinheit 25 vorgesehen, und
die Flussmesser 19, 24a, 24b sowie die
Pumpe 18 und, hier, das Steuerelement 13 sind mit
der Steuereinheit 25 verbunden. Ein Sicherheitstransformator 26 (230
V/24 V) verbindet das System in dieser spezifischen Ausführungsform
mit dem Hauptnetz.
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Im
Betrieb des Systems steuert die Steuereinheit 25 die Durchflussrate
des Additivs auf eine Menge, die gemäß der Messung der Wasserflussmesser 24a, 24b von
der Durchflussrate in der Wasserversorgungsleitung 8 erfordert
wird, indem sie den Betrieb der Pumpe 18, das heißt, die
Betriebsdrehzahl der Pumpe 18 entsprechend den Werten,
die vom Additivdurchflussmesser 19 gemessen werden, steuert.
Mit diesem System ist es möglich,
eine äußerst genaue
Dosierung von Flüssigadditiv
von der Flüssigadditivversorgung 6 in
das Wasser zu erreichen, das in der Wasserversorgungsleitung 8 in
Richtung des Produktaustragsauslasses fließt. Insbesondere ist es möglich, dass
dieses System bei Betrieb des Systems eine angemessen proportionale
Dosierung eines Flüssigadditivs
in den Wasserfluss erreicht.
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Wie
oben erläutert,
ist eine bevorzugte Anwendung des Dosierungssystems der Erfindung
für den
Fall vorgesehen, dass das Flüssigadditiv
ein Desinfektionsmittel ist. Dies gilt insbesondere für Krankenhäuser und
andere Orte, an denen bei dieser Art der Produktion eines Gemisches
aus Additiv und Wasser innerhalb der Leitung Genauigkeit gefordert ist.
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Bei
Desinfektionsmitteln wird das Flüssigadditiv
vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die flüssige Desinfektionsmitteln
auf Formaldehyd- oder Alkoholbasis umfasst.
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Das
erfindungsgemäße Dosierungssystem kann
jedoch für
jede beliebige Art von Flüssigadditiv benutzt
werden, z. B. für
ein Reinigungsmittel, ein Waschmittel, ein Spülmittel usw. Als Reinigungsmittel können beispielsweise
Flüssigkeiten
auf NaOH-Basis benutzt werden.
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Obwohl
das unter Druck stehende Gemisch aus Additiv und Wasser eine Suspension
von Additiv in Wasser sein kann, besteht eine bevorzugte Lösung darin,
ein Flüssigadditiv
zu benutzen, das wasserlöslich
ist. Die meisten der oben genannten Beispiele sind wasserlösliche Flüssigadditive.
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Für den Antriebsmotor 27 der
Druckpumpe 18 liegen verschiedene Möglichkeiten vor. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist der Antriebsmotor 27 der Pumpe 18 ein Elektromotor.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Drehzahl (U/min) des Antriebsmotors 27 durch die
elektronische Steuereinheit 25 verstellbar. Wie jedoch
im Stand der Technik gezeigt, der im einführenden Teil der Beschreibung erwähnt wurde,
können
auch andere Arten von Antriebsmotor benutzt werden, z. B. Druckluft- oder Hydraulikantriebsmittel.
Bei einer solchen Art von Motor wird eine verstellbare Drehzahl
im Großen
und Ganzen dadurch erzielt, dass die Taktfrequenz des Druckluft-
oder Hydraulikmotors verstellt wird.
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Allgemein
ist die Benutzung jeder beliebigen Art von Verdrängungspumpe möglich. Daher
kann die Pumpe 18 als Zylinderkolbenpumpe oder als Drehkolbenpumpe
aufgebaut sein, wie bereits erwähnt.
Allerdings ist das Flüssigadditiv
bisweilen chemisch aggressiv. Dies gilt besonders dann, wenn Desinfektionsmittel
als Flüssigadditiv
verwendet werden. Chemisch aggressive Flüssigadditive beschädigen rasch
die Dichtungselemente, die von Zylinderkolbenpumpen oder Drehkolbenpumpen
benötigt werden.
Unter Berücksichtigung
des speziellen Anwendungsgebiets ist deshalb eine Membranpumpe als
Druckpumpe 18 zu bevorzugen.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf die Dokumente des Stands der Technik erläutert, sind
Membranpumpen für
die verschiedensten Anwendungen bekannt, insbesondere als Verdränger-Druckpumpen.
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Membranpumpen
sind im Stand der Technik als einfach oder doppelt wirkende Pumpen
bekannt. Als einfach wirkende Pumpe arbeitet die Pumpe 18 mit
nur einer Kammer. Daher kommt es zu alternierenden Saug- und Förderhüben. Dies
bewirkt eine unterbrochene Zuführung
von Flüssigadditiv
an die Verbindungsstelle 9.
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Eine
unterbrochene Zuführung
von Flüssigadditiv
an die Verbindungsstelle 9 bedeutet, dass das Gemisch aus
Flüssigadditiv
und Wasser, das in die Produktaustragsleitung 12 in Richtung
des Produktaustragsverbinders 7 und des Austragsauslasses
fließt,
eine im Mittel sehr stabile Flüssigadditivkonzentration
aufweisen kann, die trotzdem eine relativ hohe Fluktuation zeigt.
Dieses Problem lässt sich
teilweise lösen,
wenn es sich bei der Pumpe 18 um eine Doppelkammerpumpe
mit phasenverschobenem Betrieb der zwei Kammern 18a, b
handelt.
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1 zeigt
eine solche Doppelkammerpumpe 18 mit zwei Membran/Kammereinheiten 18a, 18b, die
von einem einzel nen Antriebsmotor 27 angetrieben werden.
Der Antriebsmotor 27 kann die Form eines Exzenterantriebs
aufweisen, der mit Hilfe von Verbindungsstangen an Tauchkolben befestigt
ist, welche die Membranen tragen. Andere Arten von Motorantrieben
für Doppelkammer-Membranpumpen
lassen sich aus dem oben erörterten
Stand der Technik herleiten.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
beträgt die
Phasenverschiebung 180°.
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Das
Ergebnis des Aufbaus der Pumpe 18 als Doppelkammerpumpe
mit zwei Membrankammern ist in 2 zu erkennen.
Der Ansaughub einer Kammer wird durch den Förderhub der anderen Kammer ausgeglichen.
Jeder Hub wird – idealerweise – als eine
Halbsinuswelle betrachtet. Die Lücken
zwischen den Förderhüben einer
Kammer werden durch die Förderhübe der anderen
Kammer ausgeglichen. Das mittlere standardisierte Dosierungsvolumen
beträgt das
Doppelte des Dosierungsvolumens einer Einfachhubpumpe (Mittelwert
als Integral von den Halbsinuswellen, wie durch die gerade punktierte
Linie angezeigt).
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Auch
mit einer Doppelkammerpumpe liegt immer noch eine starke Schwankung
des Flüssigadditivflusses
vor. Diese verbleibende Schwankung wird durch einen weiteren Aspekt
der Erfindung weiter reduziert, indem die Steuereinheit 25 im
Systembetrieb derart betrieben wird, dass sie die Drehzahl der Druckpumpe 18 von
einer Basis- oder
Nenndrehzahl in der Mitte eines Förderhubs auf eine wesentlich
höhere
Enddrehzahl an oder nahe dem Beginn und/oder Ende eines Förderhubs
steuert. Da die Dosierung des Flüssigadditivs
von einer Pumpenkammer 18a, 18b im Betrieb des
Systems in etwa einer Halbsinuswelle folgt, wird die Enddrehzahl
an oder nahe den Endpunkten der Halbsinuswelle erreicht.
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Um
alle Fluktuationen zu beseitigen, müsste die Pumpdrehzahl gegen
unendlich erhöht
werden. Da dies natür lich
unmöglich
ist, wird die Enddrehzahl auf einen bestimmten Wert begrenzt. Dies
beseitigt trotzdem den Großteil
der Fluktuationen. In der vorliegenden Ausführungsform aus 3 wird
die Beschleunigung von der Basisdrehzahl auf die Enddrehzahl im
Systembetrieb durch einen Faktor y = 1/sin(x) gesteuert, wobei x
die Hublänge
der Druckpumpe 18 ist. Der „beschleunigte" Förderhub
ist durch gestrichelte Linien angezeigt. 3 zeigt
eine Enddrehzahl, die das Doppelte der Basis- oder Nenndrehzahl
beträgt.
In der Praxis kann die Höchstdrehzahl
während
des Nulldurchgangs wesentlich höher sein,
nämlich
ein Vielfaches der Basis- oder Nenndrehzahl.
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Insbesondere
die spezifische Auslegung der Druckpumpe 18 wie hier erläutert führt zu einer überzeugenden
Lösung
mit einer hohen Dosierungsgenauigkeit, wie sie für Dosierungssysteme dieser Art
bislang unbekannt war.
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Das
erfindungsgemäße Dosierungssystem weist
einige weitere Sicherheitselemente auf, die einer weiteren Erläuterung
bedürfen.
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Zunächst ist
in der vorliegenden Ausführungsform
ein Wasserflussregler 28 in der Wasserversorgungsleitung 8 angeordnet,
vorzugsweise knapp stromabwärts
vom Hahnverbinder 3.
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Hinter
dem Sperrventil 13 weist die Wasserversorgungsleitung 18 ferner
einen Wasserdruckregler 29 auf. Der Wasserdruckregler 29 ist
stromaufwärts
der Rückflusssperre 10 in
der Wasserversorgungsleitung 8 angeordnet, und beschränkt den
maximalen Wasserdruck auf einen gewünschten Wert. Natürlich ist
der Druckregler 29 entweder manuell (wie hier) oder durch
die elektronische Steuereinheit 25 verstellbar.
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An
der Wasserversorgungsleitung 8, und zwar an der Rückflusssperre 10,
ist ein Wasserdruckmesser 30 vorge sehen.
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Auf
der anderen Seite, wo die Flüssigadditivversorgung 6 angeordnet
ist, die hier, wie im Stand der Technik, in der Form eines austauschbaren
Behälters
vorgesehen ist, ist die Flüssigadditivversorgung 6 mit
Hilfe einer Sauglanze 31 mit dem Flüssigadditivverbinder 5 verbunden.
Die Sauglanze 31 ist mit einem Einlassfilter 32,
einem Rückschlagventil 33 und
wenigstens einem Flüssigkeitspegelsensor 34 versehen,
der mit der Steuereinheit 25 verbunden ist. In der Praxis
kann die Sauglanze 31 an den Flüssigadditivverbinder 5 gekoppelt
sein, und gleichzeitig kann der Flüssigkeitspegelmesser 34 an
die Steuereinheit 25 gekoppelt sein.
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Schließlich ist
es, wie in 1 gezeigt, wünschenswert, ein Gehäuse bereitzustellen,
das das gesamte Dosierungssystem mit Ausnahme der Sauglanze und
der zugeordneten Steuerelemente (falls vorhanden) umschließt, damit
das Dosierungssystem als eine Einheit gehandhabt werden kann. Im Allgemeinen
ist es möglich,
in dem Gehäuse 35 auch ein
Fach vorzusehen, das als Flüssigadditivversorgung 6 den
Behälter
im Gehäuse 35 aufnehmen kann.
Zum leichteren Austauschen des Behälters ist jedoch möglicherweise
eine externe Anordnung des Behälters 6 zu
bevorzugen.
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Das
Gehäuse 35 kann
an jeder geeigneten Stelle angeordnet werden, normalerweise neben
der Wasserversorgung 4.
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Schließlich weist
die Produktaustragsleitung 12 ein manuelles Sperrventil 36 auf.
Von der Produktaustragsleitung 12 zweigt eine Wassersteuerleitung 37 mit
einem Sperrventil 38 und einem Rückschlagventil 39 ab.
Auf diese Weise lässt
sich vor dem Starten der Pumpe 18 zum Hinzufügen des
Flüssigadditivs
zu dem Wasserfluss prüfen,
ob der Wasserfluss von der Wasserversorgung 4 die Produktaustragsleitung 12 erreicht
hat.
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Der
Additivdurchflussmesser 19 bildet ein Sicherheitselement,
das es der Steuereinheit 25 erlaubt, das System anzuhalten,
sobald ein Fehler an der Pumpe 18, der Sauglanze 31,
dem Antriebsmotor 27 usw. erkannt wird. Der Flüssigkeitspegelsensor 34 in
dem Behälter 6 löst ebenfalls
eine Sperrung aus, sobald der untere Sicherheitspegel von Flüssigadditiv
im Behälter 6 erreicht
wird. Natürlich
können
zwei Pegel benutzt werden, einer als die Warnung auf der Anzeige
der Steuereinheit 25, und der zweite als das Ausschaltsignal
an die Steuereinheit 25.
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Die
Rückflusssperre 10,
die in dem vorliegenden System benutzt wird, kann entsprechend den deutschen
Standards DIN 1988 und DIN EN 1717:2000 aufgebaut sein.