DE68918864T2

DE68918864T2 - Gerät zum Einspritzen eines Zusatzstoffes in eine Flüssigkeit.

Info

Publication number: DE68918864T2
Application number: DE68918864T
Authority: DE
Inventors: Philippe Cloup
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-12-13
Also published as: EP0432336A1; DE68918864D1; FR2638104A1; EP0432336B1; US5000844A; FR2638104B1; ES2064475T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen flüssiger Zusatzstoffe in eine Flüssigkeit.

STAND DER TECHNIK

Es sind viele Anwendungen bekannt, bei denen Zusatzstoffe in eine Flüssigkeit eingespritzt werden müssen, z. B. bei Wasseraufbereitungsanlagen oder bei Anlagen, in denen zur Trinkbarmachung von Wasser Chlor eingespritzt wird.
Aufgrund des Vorhandenseins von im Wasser oder in der Flüssigkeit gelösten verschiedenen Salzen oder Verbindungen verursacht das Einspritzen von Chlor oder anderen Zusatzstoffen chemische Reaktionen, die unlösliche oder nur schwer lösliche Salze entstehen lassen, die sich wenigstens zum Teil aus der Flüssigkeit abscheiden, wie sich beim angeführten Beispiel Kalzium aus dem aufbereiteten Wasser abscheiden kann.
Diese unlöslichen Salze lagern sich häufig an der Einspritzdüse für die Zusatzstoffe oder in ihr benachbarten Bereichen an und bilden durch Ansammlung unerwünschte Ablagerungen oder Konkretionen, welche die Einspritzdüse oder auch die Leitung, durch welche die Flüssigkeit strömt, verschließen können. Bestimmte empfindliche Teile solcher Anlagen müssen daher auseinandergenommen werden, um derartige Ablagerungen in regelmäßigen Zeitabständen durch zweckdienliche physikalisch-chemische Verfahren zu beseitigen.
Ferner sind Vorrichtungen zum Zusetzen von Chlor zu Wasser im diskontinuierlichen Verfahren durch Saugwirkung vorgeschlagen worden, die bei der Entnahme von Wasser aus dem Vorratstank für aufbereitetes Wasser entsteht. Eine solche Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 2,418,628 beschrieben. Wenngleich sich bei solchen bekannten Vorrichtungen die Schwierigkeit der Ansammlung von ausgefällten Salzen am Zuleitungsrohr für Chlor normalerweise nicht ergibt, sind solche Vorrichtungen für den für Wasseraufbereitungsanlagen geforderten kontinuierlichen Betrieb nicht geeignet, weil das Funktionieren des Chloreinspritzkreises vollständig von Druckschwankungen abhängig ist, die nur in diskontinuierlich betriebenen Anlagen auftreten.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zur Milderung der Nachteile bestehender Vorrichtungen schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Zusatzstoffes in eine ständig durch eine Leitung strömende Flüssigkeit, mit einer Glocke, die eine Kammer begrenzt, welche mit einem Gas unter Druck gefüllt ist und welche in Fluidverbindung mit der Leitung steht, Mitteln zum Halten der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb der Glocke auf einem im wesentlichen konstanten Niveau, einer innerhalb der Glocke in einem vorgegebenen Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Düse und von den Haltemitteln unabhängigen Mitteln zur Versorgung der Düse mit einer geregelten Durchflußmenge des Zusatzstoffes, wobei die Düse vollständig innerhalb des mit unter Druck gesetztem Gas gefüllten Teils der Kammer gehalten ist.
Aufgrund der Erfindung kommt die aufzubereitende Flüssigkeit mit der Einspritzdüse nicht in Berührung, somit wird der Ablagerung auf sie von unlöslichen Salzen vorgebeugt, die sich während des Einspritzens der Zusatzstoffe in die Flüssigkeit bilden können. Es ist daher erkennbar, daß keine Möglichkeit für solche Salze mehr besteht, sich in der Weise abzusetzen, daß sie an der Einspritzdüse Konkretionen bilden.
Je nach der Art der Flüssigkeit und/oder der Zusatzstoffe bei der betrachteten Anwendung kann die gasförmige Atmosphäre Luft, ein neutrales Gas oder ein Gasgemisch sein.
Mittel für das Einleiten und Halten der gasförmigen Atmosphäre können im einfachsten Fall ein Anschlußstück sein, das in die Kammer mündet und mit einem Absperrventil versehen ist. Das Anschlußstück kann mit einer Druckluft- oder Druckgasquelle dauerhaft oder zeitweise verbunden sein. Die Steuerung des Absperrventils oder der Zuschaltung der Druckluft- oder Druckgasquelle kann von Hand oder automatisch geschehen.
Um zu überprüfen, daß die gasförmige Atmosphäre ein ausreichendes Volumen einnimmt, um die Düse vollständig zu umschließen, können alle oder ein Teil der die Kammer bildenden Wände aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Werkstoff hergestellt sein, der eine visuelle Überprüfung des Flüssigkeitsstandes unter der gasförmigen Atmosphäre ermöglicht. Alternativ kann in der Kammer ein Füllstandsdetektor eines zweckdienlichen Typs angeordnet sein, der ein optisches oder akustisches Warnsignal absetzt oder mit einem automatischen Füllstandsregelsystem verbunden ist.
Das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendete Gas ist in der aufzubereitenden Flüssigkeit vorzugsweise unlöslich oder nur schwer löslich, ermöglicht somit eine vollständig manuelle Regelung des Flüssigkeitsstandes in der Glocke.
Ferner kann die Vorrichtung einen Abscheider zur Beseitigung von in oder auf der Fluidleitung abgelagerten ausgefallenen Stoffen aufweisen. Zum Zwecke der Erfindung kann jeder zweckdienliche Abscheider verwendet werden, z. B. Filter, Zentrifugal- oder Zyklonabscheider, Dekantierapparate usw.
Die verschiedenen Organe, ein Stück Flüssigkeitsleitung, die Kammer, die Düse und die Gaseinfüllarmatur, welche die Erfindung bilden, können eine unabhängige Einheit bilden, die in eine Flüssigkeitsrohrleitung eingesetzt und an eine Dosierpumpe für flüssige Zusatzstoffe angeschlossen oder in eine komplette Dosiereinheit integriert sein kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein besseres Verständnis für verschiedene Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird, in denen zeigt:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht auf die Vorrichtung entsprechend Fig. 1, die an einen Zentrifugalabscheider für ausgefallene Stoffe angeschlossen ist,
Fig. 3 eine vereinfachte Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 4 eine vereinfachte Schnittansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Vorrichtung 10, von der Fig. 1 eine Schnittansicht zeigt, umfaßt ein Leitungsstück 12 mit zwei Endflanschen 14 oder anderen zweckdienlichen Verbindungsmitteln, mit denen es in die Rohrleitung 16 eingesetzt werden kann, durch die eine Flüssigkeit 18 in der in Fig. 1 von einem Pfeil 20 angegebenen Richtung strömt.
Oberhalb des Leitungstücks 12 umfaßt die Vorrichtung eine Glocke 22, deren Innenseite eine mit der Leitung in Fluidverbindung stehende Kammer 24 begrenzt. Die Glocke kann als getrenntes Bauteil ausgebildet und am Leitungsstück 12 durch, wie in Fig. 1 dargestellt, zweckdienliche Flansche befestigt sein oder, gemäß einer nicht dargestellten Variante der Erfindung, aus dem gleichen Werkstoff wie das Leitungsstück hergestellt und an diesem beispielsweise durch Schweißen befestigt sein.
Die Düse 26 zum Einspritzen von Zusatzstoffen in die Flüssigkeit 18 ragt in die Kammer 24 hinein.
Wie in den Figuren vereinfacht dargestellt, werden Zusatzstoffe von einem Pump- und Dosieraggregat 28 über ein Rohr 30 zugeleitet.
Um die Düse 26 von einer Berührung mit der Flüssigkeit 18 fernzuhalten und dadurch an oder um die Düse die Ausbildung von Konkretionen oder Niederschlägen aus unlöslichem Salz zu vermeiden, die beim Einspritzen der Zusatzstoffe ausfallen können, ist die Kammer 24 mit einer gasförmigen Atmosphäre unter Druck gefüllt, derart, daß sich die Düse vollständig in die gasförmige Atmosphäre erstreckt und das Niveau 32 der Flüssigkeit in der Kammer in einem vorbestimmten Abstand unterhalb des vorderen Endes der Düse verbleibt.
Das Einleiten und bei Bedarf das Halten der in der Kammer erforderlichen Gasmenge geschieht mittels eines in die Kammer mündenden Anschlußstücks 34, das dauerhaft oder zeitweise mit einer Druckgasquelle 36 verbunden sein kann. Am Anschlußstück ist ein Absperrventil 38 vorgesehen, welches das Trennen der Kammer von der Quelle 36 oder von der Umgebungsatmosphäre ermöglicht.
Die Glocke kann vollständig aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Werkstoff gebildet sein, um eine visuelle Überprüfung des Flüssigkeitsstandes 32 zu ermöglichen, und kann einen oder mehrere Füllstandsanzeiger 40 aufweisen. Alternativ kann die Glocke nur zum Teil aus einem solchen Werkstoff hergestellt sein, zumindest in einem Bereich mit ausreichender senkrechter Erstreckung, wodurch eine wirkungsvolle visuelle Kontrolle des Flüssigkeitsstandes ermöglicht wird.
Das dargestellte Absperrventil ist vom manuell betätigten Typ und kann als solches von einer Bedienperson geöffnet werden, z. B. wenn der Flüssigkeitsstand über einen vorbestimmten Punkt oder eine eingestellte maximale Höhe ansteigt, um das Einströmen einer bestimmten Menge Druckgas in die Kammer von der Quelle 36 zu ermöglichen und das Niveau der Flüssigkeit auf einen vorbestimmten tiefen Punkt abzusenken.
Alternativ kann das Absperrventil 38 ein Rückschlagventil sein; in diesem Falle steuert die Bedienperson das Zu- und Abschalten der Druckquelle 36, um den gewünschten Flüssigkeitsstand wiederherzustellen.
Gemäß einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten, aber dem Fachmann einleuchtenden Alternative kann das Aufrechterhalten des Flüssigkeitsstandes automatisiert werden, beispielsweise durch die Ausbildung des Ventils 38 als Schwimmerventil oder als motorisch betätigtes Ventil, das von einer durch ein Vorsteuerventil betätigten Steuereinheit gesteuert wird, welche ihrerseits mit zweckdienlichen Füllstandsdetektoren verbunden ist.
Wie angegeben, ist das ausgewählte Gas in der aufzubereitenden Flüssigkeit vorzugsweise unlöslich oder nur sehr schwer löslich und ist vorteilhafterweise ein neutrales Gas, das in der Mehrzahl der Anwendungen die Verwendung einer Einrichtung zur visuellen Füllstandskontrolle und eines manuell betätigten Ventils erlaubt, da Pump- und Dosieraggregate für Zusatzstoffe im allgemeinen regelmäßige Überwachung erfordern.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte und vorstehend beschriebene Vorrichtung in erfindungsgemäßer Verbindung mit einem Abscheider für ausgefallene Stoffe, welcher, bezogen auf die in Fig. 2 durch einen Pfeil 20 angegebene Richtung der Fluidströmung, nachgeschaltet ist. Der dargestellte Abscheider ist vom Zentrifugal-Typ und weist eine kegelstumpfförmige Umhüllung oder Gehäuse 52 mit einer senkrechten Achse auf, in das die Flüssigkeit über eine im wesentlichen tangentiale Öffnung 54 einströmt und aus dem Gehäuse 52 über eine im wesentlichen mittige Öffnung 56, die im oberen Teil des Gehäuses angeordnet ist, ausströmt.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, daß sich unlösliche ausgefallene Stoffe, die sich in der Einspritzvorrichtung 10 bilden, durch Zentrifugalkraft am Umfang des Gehäuses 52 ansammeln und durch Schwerkrafteinfluß zum unteren Teil des kegelstumpfförmigen Gehäuses verlagert werden. In den unteren Teil des Gehäuses mündet ein mit einem Ventil 60 versehenes Ableitrohr 58, um das Ableiten des ausgefallenen Stoffes aus dem Gehäuse in regelmäßigen Zeitabständen zu ermöglichen.
Gemäß einer in Fig. 3 dargestellten alternativen Ausführungsform ist unterhalb der Glocke 22 eine zusätzliche Dekantier- und Gasdosierkammer 62 vorgesehen.
Das Volumen der Kammer 62 ermöglicht eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der durch eine Einlaßöffnung 64 einströmenden und eine Auslaßöffnung 66 ausströmenden Flüssigkeit und erlaubt daher das Absetzen der ausgefallenen Stoffe auf den Boden 68 der Kammer 62. Ferner ist eine Prallfläche 70 in der Kammer vorgesehen und bildet einen an den Boden der Kammer angrenzenden Durchflußraum 72. Weil der Flüssigkeitsstrom eine Richtungsänderung zwischen 90º und 180º erfährt, lagern sich die ausgefallenen Stoffe am Boden der Kammer ab.
Ein an der Einlaßöffnung 64 angeordnetes Absperrventil 74 ermöglicht die Trennung der Kammer 62 von der Glocke 22, und ein Ableitventil 76, das in einer durch den Boden der Kammer 62 mündenden Leitung 78 vorgesehen ist, erlaubt das Entleeren der Kammer.
Die vorstehende Anordnung stellt zwei Funktionen bereit: - erstens ermöglicht sie das Wegschaffen vom Boden der Kammer von angesammelten ausgefallenen Stoffen, und
- zweitens ermöglicht sie das Einblasen von Luft in die Kammer, um das Luftniveau in der Glocke 22 aufrechtzuerhalten.
Es leuchtet ein, daß das Gesamtvolumen der Glocke und der Kammer in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck des Flüssigkeitskreises zu bestimmen ist, damit sich aus dem Wiederzusammendrücken des in der Glocke und der Kammer enthaltenen Luftvolumens die Herstellung des gewünschten Fluidniveaus im unteren Teil der Kammer 22 ergibt, sobald das System durch Öffnen der Absperrventils 74 wieder in Betrieb gesetzt wird.
Dem Fachmann leuchtet es ein, daß der Zentrifugalabscheider 50 durch einen Abscheider eines anderen zweckdienlichen Typs ersetzt werden kann.
Ferner ist die Positionierung der Glocke 22 über der Leitung 12 nicht auf die in Fig. 1 und 3 dargestellten Anordnungen zu beschränken. Gemäß einer weiteren, in Fig. 4 vereinfacht dargestellten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die Hauptfluidleitung 12 eine Zweigleitung 82 aufweisen, die mit der Hauptfluidleitung verbunden und in einer Schleife parallel zu einem Abschnitt der letzteren angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführungsform ist eine Gegendruckeinrichtung, die in Fig. 4 als kreisringförmige Scheibe 86 dargestellt ist, in einer Hauptfluidleitung 12 angeordnet, um zu bewirken, daß ein Teil des darin strömenden Fluids durch die Zweigleitung 82 umgelenkt wird, wie in Fig. 4 durch einen Pfeil 84 dargestellt.
Wenngleich die in Fig. 4 dargestellte Gegendruckeinrichtung eine ortsfeste Vorrichtung mit festem Widerstand ist, leuchtet es ein, daß zum Umlenken eines Teils des Fluidstroms in die Zweigleitung 82 jede beliebige bewegliche und/oder einstellbare Einrichtung verwendet werden kann.
Der Teil des aufzubereitenden Fluids, der in die Zweigleitung 82 einströmt, wird in genau der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben mit Zusatzstoff behandelt und danach in die Hauptleitung 12 zurückgeleitet, in dem der behandelte Teil des Fluids sich mit dem Teil des Fluids vermischt, der nicht durch die Zweigleitung umgelenkt wurde.
Im Zusammenhang mit der Erfindung sind die Begriffe Zusatzstoffe nicht in einschränkender Weise zu verstehen, sondern enthalten alle Stoffe zum Aufbereiten, Reinigen, weichmachen, Einfärben oder Entfärben, Ändern des pH- oder Oberflächenspannungswertes usw. einer Flüssigkeit.
Auf ähnliche Weise bedeutet der Begriff ausgefallener Stoff alle Stoffe, ob fest oder halbfest, wie flockenförmige Materialien, Gele, Viskoseprodukte usw.

Claims

1. Vorrichtung zum Einspritzen eines Zusatzstoffes in eine ständig durch eine Leitung strömende Flüssigkeit, mit einer Glocke, die eine Kammer begrenzt, welche mit einem Gas unter Druck gefüllt ist und welche in Fluidverbindung mit der Leitung steht, Mitteln zum Halten der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb der Glocke auf einem im wesentlichen konstanten Niveau, einer innerhalb der Glocke in einem vorgegebenen Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Düse und von den Haltemitteln unabhängigen Mitteln zur Versorgung der Düse mit einer geregelten Durchflußmenge des Zusatzstoffes, wobei die Düse vollständig innerhalb des mit unter Druck gesetztem Gas gefüllten Teils der Kammer gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Glocke oberhalb der Leitung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die Leitung einen Bypass-Abschnitt und Mittel zur Umleitung eines Teils der Flüssigkeit durch den Abschnitt aufweist, wobei die Glocke oberhalb des Abschnitts angeordnet ist und durch eine Zwischenschaltung in den Abschnitt mit der Leitung in Fluidverbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine unterhalb der Glocke angeordnete Absetzkammer mit einem Boden und einer sich in ihr erstreckenden Prallfläche, wobei die Prallfläche zusammen mit dem Boden einen an den Boden angrenzenden Durchflußraum bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend Mittel zum Einleiten in die und Halten einer gasförmigen Atmosphäre in der Kammer der Glocke unter Druck, wobei die Düse gänzlich und ständig in dem mit Gas gefüllten Teil der Kammer angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Glocke zumindest teilweise aus einem transparenten Material hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Glocke teilweise aus einem transluzenten Material hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Glocke aus einem Material hergestellt, das ist zu dem die Glocke umfassenden Material im wesentlichen identisch ist, wobei die Glocke feststehend an der Leitung befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Mittel zum Einleiten in die und Halten einer gasförmigen Atmosphäre in der Kammer der Glocke unter Druck ein Anschlußstück, das in die Kammer mündet und mit einer unter Druck stehenden Gasquelle verbindbar ist, und ein mit dem Anschlußstück verbundenes Ventil enthalten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 9, bei der die Mittel zum Einleiten in die und Halten einer gasförmigen Atmosphäre in der Kammer der Glocke eine unterhalb der Glocke angeordnete Absetzkammer und eine Bodenleitung aufweisen, die mit einem Ventil zum Ablassen der in den Kammern enthaltenen Flüssigkeit und zum Einleiten von Gas in einer abhängig vom Druck der Flüssigkeit ermittelten Menge in die Kammer versehen ist, wobei die Flüssigkeit durch eine Einlaßöffnung in die Kammer eintritt und ein Absperrventil benachbart zur Einlaßöffnung vorhanden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung einen Abscheider für ausgefallene Stoffe aufweist.