Dosiergerät
Die Erfindung betrifft ein Dosiergerät zum Dosieren von Flüssigkeiten.
Es sind bereits Dosiergeräte zum dosierten Ausgeben einer einstellbaren Flüssigkeitsmenge bekannt, bei denen in einem Dosierzylinder ein Kolben hin und her bewegbar ist. Die auszugebende Menge wird dabei durch den Kolbenhub bestimmt, der innerhalb bestimmter Grenzen einstellbar ist. Die betreffende Flüssigkeitsmenge wird dann vom Kolben meist über eine Leitung einem Auslass, beispielsweise einer Düse, zugeführt, die dann die betreffende Flüssigkeitsmenge ausgibt oder in einen Behälter einspritzt.
Bei der Verwendung des sogenannten Impakt Verfahrens zur Umhüllung von kleinen Teilchen mit Bitumen ist es bedeutsam, dass zum Erreichen einer bestimmten Schichtstärke auf diesen Teilchen jeweils eine Charge vorbestimmten Gewichtes eine vorbestimmte Menge an flüssigem Bitumen aufgespritzt wird. Der Erfindung liegt nun die Hauptaufgabe zugrunde, die Dosierung der einzuspritzenden Bitumenmengen durch Verwendung eines neuartigen Dosiergeräts zu lösen, d. h. eines Dosiergerätes, das auch zum dosierten Ausgeben von schwer verflüssigbaren Materialien oder solchen Materialien sich eignet, die erst bei einer bestimmten, über der Raumtemperatur liegenden Temperatur flüssig werden, wie dies beispielsweise bei Bitumen der Fall ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Dosiergerät auch für andere Flüssigkeiten und für andere Zwecke anwendbar ist.
Die vorerwähnte Aufgabe wird nun gemäss der Erfindung bei einem Dosiergerät zum dosierten Ausgeben einer einstellbaren Flüssigkeitsmenge, vorzugsweise einer Bitumenmenge, mit einem Dosierzylinder, dessen Kolben nach der Füllung eine vorbestimmte Menge aus einem mit einem Auslassventil versehenen Auslass ausgibt, gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Zylinder stationär am Boden eines Vorratsgefässes angeordnet ist und sein Kolben aus seiner untersten Lage bis in seine oberste Lage unterhalb der im Vorratsgefäss vorhandenen Flüssigkeit hin und her bewegbar ist, wobei die Lage des Kolbens an einer äusseren Anzeigevorrichtung anzeigbar ist, und dass mit Hilfe einer Pumpe über einen Zweiwegehahn in einer ersten Stellung Flüssigkeit in den Zylinder bzw. in einer zweiten Stellung Flüssigkeit aus dem Zylinder dem Auslassventil zu gefördert wird.
Durch diese Anordnung des Zylinder-Kolben-Aggregats innerhalb des mit der betreffenden Flüssigkeit gefüllten Vorratsgefässes ist es nun möglich, auch hochviskose Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten, die sich bei einer Temperaturermässigung erhärten, in dosierten Mengen auszugeben, denn es ist nun die ganze qeigentliche Dosiereinrichtung von der betreffenden Flüssigkeit umgeben.
Falls nun das auszugebende Material, beispielsweise Bitumen, nur bei einer bestimmten Temperatur flüssig ist, so ergibt sich, dass damit das ganze Dosiergerät, einschliesslich des Vorratsgefässes, auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird und damit alle Verkrustungen und Ablagerungen verhütet werden, die sich sonst bei einer derartigen Dosierungseinrichtung bilden können. Aus diesem Grunde ist es auch von Vorteil, wenn der ganze Zylinder und damit der Kolben in seiner untersten und obersten Stellung unterhalb der Bitumenoberfläche angeordnet ist, die sich in dem Gefäss befindet.
Die Umschaltung der Pumpe von der Füllung des Zylinders und damit vom Bewegen des Kolbens aus einer unteren Stellung in die oberste Stellung auf Ausgabe, d. h. Entleeren des Zylinders, geschieht mit Hilfe eines Zweiwegehahns, der durch beliebige Mittel umgestellt werden kann, und zwar zweckmässig stets nur dann, wenn der Kolben in seiner obersten Lage angekommen ist. Diese oberste Lage kann auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Vorzugsweise entspricht dabei die oberste Lage des Kolbens der Null-Stellung des Anzeigegerätes, so dass dann der betreffende Hub des Kolbens und damit auch die ausgegebene Menge auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird.
Beim Füllen des Zylinders wirkt die Pumpe als Druckpumpe und schiebt dabei durch die eingepumpte Flüssigkeit den Kolben vor sich her. Beim Ausgeben der dosierten Flüssigkeitsmenge wirkt dagegen die Pumpe als Saugpumpe und entzieht nun die Flüssigkeit dem Zylinder, worauf dann der Kolben entsprechend nachläuft, und zwar teils unter seinem eigenen Gewicht und zum grösseren Teil durch die Saugwirkung der abgezogenen Flüssigkeit.
Vorteilhafter ist es nun, die Anordnung so zu treffen, dass die Pumpe ständig umlaufen kann. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass nach Ausgeben einer dosierten Menge an Flüssigkeit und Schliessen des Auslassventils die Pumpe über ein Leitungssystem selbsttätig so geschaltet wird, dass die Druckförderung dem Zylinder zugeführt wird. Dies kann dadurch geschehen, dass im Leitungssystem ein Über- druckventil angeordnet ist, dessen Druckeinstellung bei geschlossener Auslassdüse vom Druck der Pumpe, der bei Bitumen beispielsweise 22 atü betragen kann, überwunden wird, worauf dann die Flüssigkeit dem Zylinder zuströmt und der Kolben angehoben wird.
Die Verbindung dieses Leitungssystems zum Zylinder kann beispielsweise am Boden des Zylinders erfolgen. Gemäss der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die unterste Stellung des Kolbens im Abstand vom Zylinderboden ist und der Kolben beispielsweise in seiner untersten Stellung gegen einen Anschlag anliegt, der beispielsweise ein mittlerer am Boden des Zylinders angeordneter Bolzen sein kann. In diesem Fall ist es dann vorteilhaft, wenn der Leitungsanschluss vom Überdruckventil aus durch die seitliche Wand des Zylinders unterhalb der untersten Stellung des Kolbens hindurchführt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn unterhalb der obersten Stellung des Kolbens im Zylinder mindestens ein Durchbruch, vorzugsweise mehrere Durchbrüche in Form von Schlitzen vorgesehen sind. Diese Schlitze dienen dazu, bei Ankunft des Kolbens in seiner obersten Stellung die von der Pumpe geför dert Flüssigkeit aus dem Zylinder austreten zu lassen. Besonders dann, wenn sich in der Flüssigkeit Schaum bildet, ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass durch ein weiteres Fördern der Pumpe nach Ankunft des Kolbens in seiner obersten Stellung dieser Schaum durch die Schlitze nach aussen gedrückt wird, so dass nun der Zylinder vollständig mit Flüssigkeit ohne jeden Schaumeinschluss gefüllt ist, wodurch eine genaue Dosierung erzielt wird.
Ferner ist es zweckmässig, den Kolben in seiner untersten Lage durch mindestens einen Umlaufkanal zu überbrücken und damit die betreffenden Räume miteinander zu verbinden. Zur Erklärung dieser Massnahme sei auf folgendes hingewiesen:
Wenn der Ausschaltmechanismus für die Ausgabe der Flüssigkeit aus irgendeinem Grund versagt, besteht die Gefahr, dass der Dosierungskolben infolge der Unterdruckbildung beschädigt wird. Ferner besteht noch die weit grössere Gefahr, dass wegen eines Defektes an der Ausschaltung immer die gesamte Menge der im Dosierzylinder befindlichen Flüssigkeit eingesprüht wird, ohne dass die Anlage automatisch stehen bleibt. Zur Vermeidung dieser beiden Gefahren ist zweckmässig diese Umlaufleitung angeordnet, die bei der unteren Endstellung des Dosierkolbens ein Umströmen des Kolbens ermöglicht.
Dadurch kann kein Unterdruck unterhalb dem Kolben entstehen und beim Wiederfüllen des Dosierzylinders wird nicht der Dosierkolben nach oben gedrückt, sondern verharrt vielmehr in seiner unteren Endstellung, so dass eingedrückte Flüssigkeit über den Umlaufkanal in den oberen Teil des Dosierungszylinders gelangt, und eine Beschädigung nicht eintritt.
Das Anzeigegerät kann beliebig ausgebildet sein und beispielsweise eine gerade oder eine kreisförmige Skala oder dergleichen aufweisen. Auch die Übertragung der Bewegung des Kolbens zum Anzeigegerät kann in vielfacher Weise gelöst werden, jedoch ist auf jeden Fall eine formschlüssige Verbindung mit Hilfe eines Gestänges und/oder Zahnrädern und/oder Ketten vorteilhaft, so dass also das Anzeigegerät bzw. dessen Anzeiger zwangläufig der Bewegung des Kolbens folgt. Dieses Anzeigegerät kann dazu benützt werden, um die gewünschte Dosiermenge festzustellen. Sobald also der Zeiger des Dosiergerätes an einem vorbestimmten Punkt angekommen ist, der einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge entspricht, wird entweder die Pumpe angehalten oder bei durchlaufender Pumpe das Auslassventil geschlossen.
Zwar kann dies Schliessen von Hand geschehen, doch ist es zweckmässig, eine automatische Vorrichtung anzubringen, die bei Ankunft des Zeigers den einer vorbestimmten und verstellbaren Stellung das Schliessen des Auslassventils bewirkt.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass an der Anzeigevorrichtung ein Kontakt angebracht ist, der bei Berühren mit dem Zeiger einen Stromkreis schliesst, durch den dann wiederum das Auslassventil betätigt wird.
Sofern die Pumpe weiterläuft, also kontinuierlich arbeitet, wird nach Schliessen des Auslassventils die Pumpe auf den Zylinder geschaltet und füllt diesen wieder so lange, bis der Kolben in seiner obersten Stellung angelangt ist. Während dieser Zeit muss der Zweigwegehahn in der Lage verbleiben, in der er beim Ausgeben bereits war, und dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Umstellung des Zweiwegehahns nach Schliessen des Auslassventils in seine zweite Stellung mit Verzögerung erfolgt.
Um sicherzugehen, dass diese Umstellung erst erfolgt, wenn der Kolben in seiner obersten Stellung angelangt ist, kann die Anordnung auch so getroffen werden, dass erst durch diese Bewegung, d. h. durch die Ankunft des Kolbens in seiner obersten Stellung und/oder durch Ankunft des Zeigers der Anzeigevorrichtung in der Null-Stellung, das Umschalten des Zweiwegehahns erfolgt. Auch hier kann noch eine Verzögerung eingebaut werden, um nämlich über diesen Zeitpunkt hinaus Flüssigkeit in den Zylinder zu fördern, so dass jeglicher Schaum, der sich im Zylinder befindet, durch die unterhalb des Kolbens angeordneten Durchbrüche hinausgedrückt wird und sich damit nur Flüssigkeit im Zylinder befindet.
Die Ankunft des Kolbens in seiner obersten Stellung und/oder die Ankunft des Zeigers in seiner Null-Stellung kann auch dazu benützt werden, um nunmehr bei einer vollautomatischen Dosierung das Auslassventil sofort oder mit Verzögerung zu öffnen. Diese Verzögerung entspricht auch der Verzögerung der Umschaltung des Zweiwegehahns und hat den Zweck, sicherzustellen, dass der Zylinder stets ganz mit Flüssigkeit ohne jegliche Schaumbildung gefüllt ist. Im Schaltkreis des Auslassventils kann noch ein Sicherheitsschalter eingebaut sein, der beispielsweise im Zusammenhang mit der Füllung eines Behälters schaltbar ist, so dass erst nach Schlie ssen des Behälters das Auslassventil geöffnet werden kann. In diesem Fall kann dieser Sicherheitsschalter über die Tür betätigt werden.
Um das richtige Niveau in dem Gefäss aufrechtzuerhalten, ist es zweckmässig, eine an sich bekannte und beliebige Niveauregelungsvorrichtung vorzusehen.
Abgesehen vom Zylinder und Kolben, die ja im Vorratsgefäss unterhalb dem Flüssigkeitsniveau angeordnet sind, kann es noch zweckmässig sein, auch die Pumpe und gegebenenfalls auch den Zweiwegehahn innerhalb dieses Vorratsgefässes anzuordnen, um zu verhindern, dass sich irgendwo Ablagerungen oder Rückstände bilden, die bei schwer verflüssigbaren Materialien zu Verstopfungen führen könnten.
In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform.
Mit 10 ist ein geschlossenes Vorratsgefäss bezeichnet, das beispielsweise zylindrisch sein kann und dann eine Umfangswand 11, einen Boden 12 und einen Deckel 13 aufweist. Auf dem Boden 12 ist ein Zylinder 15 mit dem unteren Ende abgedichtet befestigt, in dem sich ein Kolben 16 hin und her bewegen kann, der gegen die Innenwand des Zylinders durch Kolbenringe 17 abgedichtet ist. Am unteren Ende des Zylinders, beispielsweise am Boden 12 des Gefässes, ist ein Begrenzungsanschlag 20 angeordnet. Wenn sich der Kolben 16 in seiner untersten Lage befindet, die in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnet wurde, sind die beiden Zylinderkammern zu beiden Seiten des Kolbens durch mindestens einen Umlaufkanal 22 überbrückt.
Das Gefäss 10 ist durch eine nicht dargestellte Niveauregelung stets auf einem Niveau 25 gehalten, so dass alle unter diesem Niveau liegenden Teile in die Flüssigkeit eingetaucht sind. Angedeutet ist zum Zwecke der Regelung ein unterer Einlauf 26 und ein oberer Ablauf 27. Soweit zur Verflüssigung eines Materials noch irgendwelche Heizeinrichtungen notwendig sind, so können diese in beliebiger Form am Vorratsgehäuse angebracht werden. Da diese an sich jedoch bekannt sind, sind sie in der Zeichnung nicht dargestellt.
Innerhalb der Flüssigkeit befindet sich ein Filter 30, das über eine Leitung 31 mit einem Zweiwegehahn 33 verbunden ist. Von diesem Zweiwegehahn, der in der Zeichnung in seiner zweiten Stellung gezeichnet ist, führt eine Leitung 35 zu einer Pumpe 36, von der eine Leitung 37 zu einer Düse 40 führt, wobei vor der Düse ein Auslassventil 42 angeordnet ist.
Eine weitere Leitung führt vom Zweiwegehahn zu einer Stelle 46 oberhalb des Auslassventils, wobei diese Leitung 44 über ein Leitungsstück 48 mit dem Zylinder an einer solchen Stelle verbunden ist, dass sich der Einlass dieses Leitungsstückes 48 unterhalb des Kolbens 16 in seiner untersten Lage befindet.
An dem Kolben ist eine rohrartige Kolbenstange 50 angebracht, die auf einer Führungsstange 52 eines Aufsatzes 54 auf dem Deckel 13 des Gefässes geführt ist.
Mit der Kolbenstange ist eine Kette 56 verbunden, die über eine Ketten- oder Führungsrolle 57 läuft und mit ihrem Ende 61 an einer Trommel 60 einer als Ganzes mit 62 bezeichneten Anzeigevorrichtung verbunden ist. Diese Trommel ist an einem Träger 65 drehbar angeordnet, der entsprechende Mengenanzeigen, wie beispielsweise 1, 2 und 3 Liter, aufweist. Zusammen mit der Trommel 60 dreht sich ein Zeiger 67, der bei Ankunft des Kolbens in seiner obersten Lage die in Fig. 1 dargestellte Null Stellung einnimmt.
Im folgenden soll nun ohne auf das automatische Arbeiten der Anlage einzugehen, der Vorgang beim Ausgeben von dosierten Mengen beschrieben werden.
Es sei angenommen, dass sämtliche Teile in der in der Zeichnung dargestellten Lage sind. Der Zweiwegehahn ist in seiner zweiten Stellung und wenn nun die Pumpe arbeitet, so wird Flüssigkeit aus dem Zylinder 15 über die Leitung 48, 44 und die Pumpe 36 dem offenen Auslassventil 42 und damit auch der Düse 40 zugeführt und an irgendeinen Behälter oder beispielsweise eine körnige Materialcharge abgegeben, die mit der Flüssigkeit besprüht wird.
Durch die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Zylinder 15 senkt sich der Kolben 16 ab und dreht dabei die Trommel 60 und den Zeiger 67. Sobald nun der Zeiger in einer vorbestimmten Stellung entsprechend der Ausgabe einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge angekommen ist, und zwar beispielsweise in der Stellung bei 70, so wird das Auslassventil geschlossen und damit sichergestellt, dass die gewünschte Menge an Flüssigkeit ausgegeben ist. Wenn nun die Pumpe weiterläuft und der Zweiwegehahn in seiner zweiten Stellung verbleibt, so drückt die Pumpe die Flüssigkeit unter Druck in die Leitung 37. Da dieser Druck grösser als die Einstellung des Überdruckventils 69 ist, so wird diese Flüssigkeit in den Zylinder hineingedrückt.
Damit steigt der Kolben 16 an und die Förderung wird so lange fortgesetzt, bis der Kolben in seiner obersten Stellung und der Zeiger 67 in seiner Null-Stellung angelangt sind. Es ist zweckmässig, die Förderung über diesen Zeitpunkt hinaus noch etwas auszudehnen, um irgendwelchen im Zylinder befindlichen Schaum durch die Schlitze 15a unterhalb des Kolbens auszustossen und damit sicherzustellen, dass der Zylinder vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Nun wird der Zweiweghahn in seine erste Stellung umgestellt, in der dann die Pumpe Flüssigkeit über das Filter 30 und die Leitung 31 dem Flüssigkeitsvorrat des Gefässes 10 entnimmt. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Auslassventil noch nicht offen wäre, so wird wiederum über das Überdruckventil Flüssigkeit in den Zylinder 15 gefördert, so dass irgendeine Beschädigung nicht entstehen kann. Sobald jedoch das Auslassventil aufgemacht wird, schliesst sich das Überdruckventil, so dass nunmehr die Flüssigkeit durch die Pumpe aus dem Zylinder 15 abgezogen wird.
Der oben beschriebene Vorgang kann ohne Schwierigkeit automatisiert werden, und zwar auf mechanischem, elektrischem oder durch eine Druckmedium betätigte Einrichtung. Im folgenden soll nun rein schematisch auf eine eLektrische Automatisierungseinrichtung im Zusammenhang mit Fig. 2 eingegangen werden.
Um das Auslassventil zu schliessen, kann beispielsweise am Träger 65 ein verstellbarer Kontakt 72 angebracht sein, der über ein Relais a einen Schalter A 1 im Stromkreis einer Schliesswicklung 73 des magnetisch betätigten Auslassventils schliesst, so dass nunmehr das Auslassventil geschlossen wird.
Dabei kann in dem Stromkreis dieser Schliesswicklung noch ein weiterer Schalter 74 angeordnet sein, der in beliebiger, an sich bekannter Weise als Sicherheitsschalter dient und beispielsweise durch die Tür 79 eines Gefässes betätigt wird, in das die Flüssigkeit eingesprüht wird, so dass also nur bei geschlossener Tür der Stromkreis der Schliesswicklung 73 geschlossen ist.
Wie oben beschrieben, wird nach Schliessen des Auslassventils der Zylinder 15 gefüllt und der Kolben 16 in seine oberste Stellung bewegt. Wenn dieser Kolben in seiner obersten Stellung angelangt ist, so schliesst der Zeiger 67 einen weiteren Kontakt 75 am Träger 65, durch den ein Relais b betätigt wird.
Dieses Relais b kann nun über einen Kontakt B1 den Zweiwegehahn in seine zweite Stellung mit Hilfe einer Umschaltwicklung 76 und mit einem Kontakt B2 mit Hilfe einer Öffnungswicklung 77 das Auslassventil öffnen, so dass nun wiederum eine dosierte Flüssigkeitsmenge durch die Düse 40 ausgegeben wird. Diese Öffnung erfolgt dabei vorteilhaft, wie bereits erklärt, mit einer gewissen Verzögerung.
Zur weiteren Umschaltung des Zweiwegehahns von der zweiten in die erste Stellung ist noch ein weiterer Kontakt A 2 mit einer entsprechenden Umschaltwicklung 78 vorgesehen, die ebenfalls über das Relais A betätigt wird. Auch hier kann eine gewisse Verzögerung vorteilhaft sein, um sicherzustellen, dass die Öffnung des Auslassventils erst nach vollständigem Umschalten des Zweiwegehahns geschieht.