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Dokumentenidentifikation DE69900704T2 14.08.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0973081
Titel Dosiervorrichtung
Anmelder Rigab Räddningsutrustning i Göteborg AB, Göteborg, SE
Erfinder Andersson, Ulf, 43376 Jonsered, SE
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69900704
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.06.1999
EP-Aktenzeichen 991123266
EP-Offenlegungsdatum 19.01.2000
EP date of grant 21.11.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.08.2002
IPC-Hauptklasse G05D 11/00

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für die dosierte Beimischung eines ersten Fluids zu einem zweiten Fluid, umfassend ein Gehäuse mit einem ersten Einlass für das erste Fluid, einem zweiten Einlass für das zweite Fluid und einem Auslass für eine Mischung der beiden Fluide, wobei der Einlass für das erste Fluid mit einem rohrförmigen Kanal verbunden ist, der im Wesentlichen koaxial im Inneren des Auslasses zentriert ist, wobei in Verbindung mit diesem das Gehäuse einen beweglichen Körper enthält, der derart angeordnet ist, dass er von einer Fluidströmung durch das Gehäuse beeinflusst wird, und ein Mittel aufweist, um das erste Fluid auf eine solche Weise zu regulieren, dass eine Änderung in der Strömung am Auslass eine Änderung in der Strömung des ersten Fluids erzeugt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Früher offenbarte Dosiereinrichtungen für Systeme mit variierenden Strömungen waren oft klobig und teuer, wenn sie auf eine solche Weise ausgeführt waren, dass sie mit einer genauen Dosierung in einem weiten Strömungsbereich zurechtkamen. Dies erfordert normalerweise ein Ventilsystem mit mehreren beweglichen Teilen mit Auflagerpunkten für all diese.

Ein Anwendungsbereich für derartige Dosiereinrichtungen sind beispielsweise Sprinklersysteme zur Feuerbekämpfung mittels Schaum. Es ist sehr wichtig, dass bei solchen Systemen der Anteil des Schaums auf einem exakten prozentualen Wert gehalten werden kann, z. B. von ca. 50 l/min bis ca. 7000 l/min. Es ist schwierig, die angestrebte Genauigkeit zu erzielen, insbesondere bei geringen Strömungen. Ein Beispiel einer Anwendung, für die es sich als schwierig erwiesen hat, eine Lösung zu finden, ist, wenn der Schaum aus einem sogenannten ARC-(Alcohol Resistant Concentrate-)Schaum besteht, der zur Katogorie von nicht newtonschen Flüssigkeiten mit variierender Viskosität und teilweise thixotropischen Eigenschaften gehört.

Der große Strömungsbereich ist durch das Erfordernis zu erklären, die größtmöglichen Oberflächen mit ein und demselben System abzudecken, in Verbindung mit welchem die kleine Strömung auftritt, wenn ein einzelner Abschnitt des Systems ausgelöst wird, und der Rest der Strömungsmenge bei der vollen Kapazität des Sprinklersystems auftritt.

Der aus der WO 95/ 13573 bekannte Stand der Technik offenbart eine Dosiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1. Der bewegliche Körper ist im Wesentlichen koaxial innerhalb des Auslasses zentriert, und der bewegliche Körper ist derart montiert, dass er entlang des rohrförmigen Kanals gegen die Wirkung einer Federeinrichtung verschoben werden kann, die in die der Strömung entgegengesetzten Richtung wirkt, und der koaxiale Kanal ist mit einer axialen Öffnung für das erste Fluid versehen, wobei die Öffnung freigelegt ist, wenn der Körper in eine unterstromige Richtung verschoben, ist. Der bewegliche Körper ist mit einem langen Stab innerhalb des rohrförmigen Kanals verbunden, und der axiale Kanal erstreckt sich nicht um den vollen Umfang des Körpers herum.

Die DE 42 13 908 C 1 offenbart eine Dosiereinrichtung. Eine Öffnung am Ende der Einrichtung ist durch ein Ventil verschließbar und besteht aus einer radialen Öffnung und einem umgebenden beweglichen Mantel, der in einer Stellung die Öffnung verschließt, aber in der anderen Stellung die Ventilöffnung aufmacht.

Die Einrichtung offenbart keinerlei internen Durchgang, der durch zwei Kolbenhälften mit einem schmalen Schlitz zwischen den beiden Kolbenhälften gebildet ist. Die bekannte Einrichtung benötigt eine Menge Dichtungen, und die Teile, die verschoben werden können, erfordern eine hohe Toleranz.

TECHNISCHES PROBLEM

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Dosiereinrichtung entsprechend der Obigen verfügbar zu machen, die kleine Einbauabmessungen, eine kleine Anzahl beweglicher Teile und infolgedessen niedrige Herstellungskosten aufweist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, dass die Dosiereinrichtung präzise und somit einfach an unterschiedliche Systemanwendungen anzupassen sein muss, und es möglich zu machen, dass die tatsächliche Beimischung um den gesamten Umfangsrand des Kolbenkörpers herum in die Flüssigkeit hinein stattfindet, wenn sie an diesem Rand vorbeiströmt.

LÖSUNG

Zu diesen Zwecken ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Körper derart montiert ist, dass er entlang der Außenseite des rohrförmigen Kanals gegen die Wirkung einer Federeinrichtung, die in die der Strömung entgegengesetzten Richtung wirkt, verschoben werden kann, dass der rohrförmige Kanal mit mindestens einer Öffnung für das erste Fluid versehen ist, wobei die Öffnung freigelegt ist, wenn der Körper in eine unterstromige Richtung verschöben ist, dass der Körper mit einem internen Durchgang versehen ist, der sich von der Außenseite des rohrförmigen Kanals und in eine radiale Richtung nach außen in Richtung des Umfangsrandes des Körpers erstreckt, und dass der interne Durchgang des Körpers als ein schmaler Schlitz ausgebildet ist, der durch zwei Kolbenhälften gebildet ist, die mit einem kleinen Abstand zwischen sich zusammengebaut sind.

Weitere vorteilhafte veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung können den folgenden Unteransprüchen entnommen werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachstehend anhand der veranschaulichenden Ausführungsform beschrieben, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, in denen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Dosiereinrichtung zeigt, die erfindungsgemäß ausgebildet und in einem Sprinklersystem eingebaut ist;

Fig. 2 schematisch eine einfache Einstelleinrichtung für die Feineinstellung der Schaumzufuhr zeigt; und

Fig. 3 eine teilweise Vergrößerung eines Kolbenkörpers ist, der ein Teil der in. Fig. 1 veranschaulichten Dosiereinrichtung ist und in einer offenen Stellung veranschaulicht ist.

BESCHREIBUNG EINER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGS- FORM

Die in Fig. 1 veranschaulichte Dosiereinrichtung umfasst ein Gehäuse 10, das mittels einer Flanschverbindung an einer Röhre 11, 12 montiert ist, die ein Sprinklersystem mit Löschflüssigkeit speist. Eine Verbindungsseite des Gehäuses bildet somit einen Einlass 13, während die andere Seite des Gehäuses einen Auslass 14 bildet. Das Gehäuse ist auch mit einem seitlich orientierten Verbindungsstück 15 für Schaumkonzentrat versehen.

In dem Gehäuse 10 ist ein Innenkanal 16 ausgebildet, der von dem Verbindungsstück 15 zu einem Winkel von annähernd 90º und in die Mitte des größeren Strömungskanals 13, 14 durch das Gehäuse hindurch führt. Eine rohrförmige Hülse 17 ist an dem Gehäuse 10, beispielsweise mittels eines Schraubengewindes, auf eine solche Weise sicher montiert, dass eine koaxial zentrierte Achse gebildet ist, die unterstromig durch den Auslass 14 des Gehäuses hindurch gerichtet ist. Die rohrförmige Hülse 17 bildet einen Träger für einen Kolbenkörper 18, der mit Gleitflächen 19 versehen ist, die dafür vorgesehen sind, mit der Außenseite der rohrförmigen Hülse bei Abwesenheit irgendeines freien Spiels zusammenzuwirken.

Ein Anschlagstopfen 20 bildet einen Endanschlag für den Kolbenkörper 18 und einen Halter für eine Schraubendruckfeder 21, die gegen die unterstromige Seite des Kolbenkörpers drückt, und indem sie dies vornimmt, versucht, den Körper in Kontakt mit einem konisch geformten Sitz zu halten, der den Auslass 14 aus dem Gehäuse bildet.

Die rohrförmige Hülse 17 ist mit einer V-förmigen Öffnung 22 zur Innenseite der Hülse versehen, wobei die Öffnung in ihrer inaktiven Stellung durch die Gleitfläche des Kolbenkörpers bedeckt ist, und sukzessive freigelegt wird, wenn der Körper in die unterstromige Richtung verschoben wird. Die Breite der Öffnung wird auf diese Weise in eine unterstromige Richtung erhöht. Es ist möglich, diese Öffnung auf viele unterschiedliche Weisen zum Zweck der Anpassung der Strömungskurve der nach innen gerichteten Dosierung für unterschiedliche Anwendungen zu entwerfen. Beispielsweise können divergierende Seitenkanten der Öffnung eine gekrümmte Form aufweisen. Es ist einfach, auf eine solche Weise unterschiedliche rohrförmige Hülsen für unterschiedliche Anwendungen zu erzeugen.

Der Sitz des Auslasses 14 weist eine gekrümmte konische Form auf, die die Strömung beeinflusst und bestimmt, indem sie mit der Umfangsfläche des beweglichen Körpers zusammenwirkt, wenn der Körper 18 in eine unterstromige Richtung verschoben wird. Die Krümmung des Sitzes 14 stellt eine Öffnungsfläche bereit, die beispielsweise exponentiell zunehmen kann.

Fig. 3 zeigt in einem größeren Maßstab eine Stellung, in die der Kolbenkörper bis zu seinem maximalen Ausmaß in eine unterstromige Richtung verschoben worden ist. In dieser Stellung ist eine schmale Schlitzöffnung 23 am breiteren Ende der V-förmigen Öffnung 22 vorhanden. Die Schlitzöffnung 23 ist durch den Kolbenkörper gebildet, der zwei Kolbenhälften 18a, 18b mit einem kleinen Abstand zwischen sich umfasst. Die Schlitzöffnung erstreckt sich radial in der Form eines Kreises in dem Kolbenkörper 18 nach außen hin bis zu seinem Umfangsrand. Der Transport der Beimischungsflüssigkeit wird somit zugelassen über den Kanal 16, die rohrförmige Hülse 17, die Öffnung 22 in der rohrförmigen Hülse und die Schlitzöffnung 23 in dem Kolbenkörper 18, in Verbindung mit welcher die tatsächliche Beimischung um den gesamten. Umfangsrand des Kolbenkörpers herum in die Flüssigkeit hinein stattfindet, wenn diese an diesem Rand vorbeiströmt.

Normalerweise wird in dem Sprinklersystem ein konstanter Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten. Der gleiche Flüssigkeitsdruck ist auf beiden Seiten des Kolbenkörpers 18 vorhanden, wenn das Sprinklersystem inaktiv ist. Die Druckfeder hält nun den Kolbenkörper in der in Fig. 1 gezeigten oberen Endstellung. Der Druck der Beimischungsflüssigkeit sollte vorzugsweise im Gleichgewicht mit dem Druck im Sprinklersystem stehen.

Die Aktivierung des Sprinklersystems bewirkt einen Druckabfall auf der Auslassseite des Kolbenkörpers 18, woraufhin der Kolbenkörper durch die Druckdifferenz dazu gebracht wird, sich gegen die Wirkung der Druckfeder 21 in eine unterstromige Richtung zu bewegen. Nun strömt Flüssigkeit an dem Kolbenkörper vorbei in den Bereich zwischen den Sitz 14 und dem Umfangsrand des Kolbenkörpers. Die Verbindung zwischen dem Schlitz 23 und dem Kanal 16 wird gleichzeitig geöffnet, so dass eine Strömungsöffnung abhängig von der Verschiebung des Kolbenkörpers entlang der rohrförmigen Hülse 17 freigelegt wird. Diese Verschiebung ist somit proportional zur Strömung durch die Dosiereinrichtung. Selbst wenn die Gesamtströmung relativ gering ist, treten ein großer Druckabfall und eine hohe Strömungsrate in dem Schlitz zwischen dem Sitz 14 und dem Umfangsrand des Kolbenkörpers auf. Dies bedeutet, dass die Beimischung selbst bei niedrigen Strömungen in dem System und auch, wenn keine zusätzliche Druckregelung des Beimischungsfluids auftritt, effektiv ist.

Ein relativ großer Druckabfall bei niedriger Strömung ist vorteilhaft, wenn Flüssigkeiten mit nicht newtonscher Natur zu dosieren sind. Aufgrund der Konstruktion der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung wird ein beinahe konstanter Druckabfall in dem Bereich des Schlitzes zwischen dem Sitz 14 und dem Umfangsrand des Kolbenkörpers über die gesamte Strömungsfläche hinweg erhalten. Es ist herausgefunden worden, dass eine exponentielle Änderung bei der Zunahme der Fläche zwischen dem Sitz 14 und dem Umfangsrand des Kolbenkörpers zu einer genauen Dosierung bei niedrigen Strömungen führt. Dies trägt zu einem gleich großen möglichen Dosierfehler sowohl zu Beginn als auch am Ende der Strömungsfläche bei. Dies ist so wegen der unterschiedlichen Eigenschaften der Flüssigkeiten, und in einem Fall, dass andere Flüssigkeiten verwendet werden, kann somit eine andere Ausgestaltung der Oberfläche 14 vorteilhaft sein, beispielsweise um eine Öffnungsfläche zu erhalten, die auf eine lineare Weise zunimmt. In einem solchen Fall weist die Öffnung 22 vorzugsweise eine rechteckige Form auf.

Bei bestimmten Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Druckabfall über die Dosierfläche hinweg reduziert wird, wenn sich der maximalen Strömung angenähert wird. Dies kann mittels einer verketteten Feder oder mit Tellerfedern erzielt werden.

Die Dosiermenge kann mit der Hilfe eines Einstellventils 24 von der in Fig. 2 gezeigten Art, das im Einlass 15 für die Beimischungsflüssigkeit eingebaut ist, fein eingestellt werden. Diese Feineinstellung beeinflusst den gesamten Strömungsbereich.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt, und es sind einige Varianten innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche denkbar. Beispielsweise kann die Dosiereinrichtung zum Dosieren von anderen Fluiden als Schaum und für andere Anwendungsbereiche als Sprinklersysteme zur Feuerbekämpfung verwendet werden.


Anspruch[de]

1. Dosiereinrichtung zur dosierten Beimischung eines ersten Fluids zu einem zweiten Fluid, umfassend ein Gehäuse (10) mit einem ersten Einlaß (15, 16) für das erste Fluid, einem zweiten Einlaß (11) für das zweite Fluid, und einem Auslaß (14) für eine Mischung der beiden Fluide, wobei der Einlaß (15, 16) für das erste Fluid mit einem rohrförmigen Kanal (17) verbunden ist, der im wesentlichen koaxial im Inneren des Auslaßes (14) zentriert ist, wobei in Verbindung mit diesem das Gehäuse (10) einen beweglichen Körper (18) enthält, der derart angeordnet ist, daß er von einer Fluidströmung durch das Gehäuse beeinflußt wird, und der ein Mittel aufweist, um das erste Fluid auf eine solche Weise zu regulieren, daß eine Änderung in der Strömung am Auslaß (14) eine Änderung in der Strömung des ersten Fluids erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß

der bewegliche Körper (18) derart montiert ist, daß er entlang der Außenseite des rohrförmigen Kanals (17) gegen die Wirkung einer Federeinrichtung (21), die in die der Strömung entgegengesetzten Richtung wirkt, verschoben werden kann, daß der rohrförmige Kanal (17) mit mindestens einer Öffnung (22) für das erste Fluid versehen ist, wobei die Öffnung freigelegt ist, wenn der Körper (18) in eine unterstromige Richtung verschoben ist, daß der Körper (18) mit einem internen Durchgang (23) versehen ist, der sich von der Außenseite des rohrförmigen Kanals (17) und in eine radiale Richtung nach außen in Richtung des Umfangsrandes des Körpers erstreckt, und daß der interne Durchgang (23) des Körpers (18) als ein schmaler Schlitz ausgebildet ist, der durch zwei Kolbenhälften (18a, 18b) gebildet ist, die mit einem kleinen Abstand zwischen sich zusammengebaut sind.

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Auslaß (14) als ein konischer Sitz ausgebildet ist, der mit einer konischen Fläche an dem beweglichen Körper (18) in Wechselwirkung steht.

3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Auslaß (14) eine gekrümmte, konische Form aufweist.

4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des

Sitzes (14) derart ausgeführt ist, daß eine exponentiell zunehmende Öffnungsfläche erhalten wird.

5. Dosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) auf eine solche Weise V-förmig ist, daß die Breite der Öffnung in einer unterstromigen Richtung zunimmt.

6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß

die divergierenden Seiten der V-förmigen Öffnung (22) eine Krümmung aufweisen.

7. Dosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Federeinrichtung (21) aus einer wendelförmigen Druckfeder besteht.

8. Dosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Federkonstante der Federeinrichtung (21) derart eingerichtet ist, daß sie reduziert wird, wenn sie sich dem Ende der Weglänge des Körpers (18) nähert.







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