Beschreibung

Dosieranlage für eine Flüssigkeit Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage für eine Flüssig- keit mit einer Steuereinheit, wobei die Dosieranlage ein über die Steuereinheit gesteuertes Mischventil aufweist, über das die Flüssigkeit dosierbar ist.

Stand der Technik

Zur Verbesserung der Wasserqualität werden dentale Behand- lungseinheiten mit einer integrierten Desinfektionsanlage angeboten. Die Desinfektionsanlage ist meist aus einem Mischbehälter aufgebaut, der gemäß Vorschrift über eine Luftstrecke vom Trinkwassernetz getrennt ist und der mit einem vordefinierten Wasservolumen befüllt wird und dem gleichzeitig eine bestimmte Menge Desinfektionsmittel hinzugefügt wird. Mit dem so aufbereiteten Wasser werden dann über eine Pumpe die jeweiligen Verbraucher dieser Behandlungseinheit versorgt. Das Desinfektionsmittel befindet sich dabei in einem Gehäuseteil und wird über ein Ventil nach Bedarf dem Mischbehälter zugeführt. Das Desinfektionsmittel wird meistens zeitgesteuert hinzugefügt.

Außer einem Füllstandsensor im Vorratsbehälter, der lediglich eine Leermeldung generiert, gibt es keine Rückmeldung, ob im laufenden Betrieb tatsächlich Desinfektionsmittel hinzugefügt wurde. Eine fehlerhafte Funktion des Ventils kann dazu führen, dass trotz Betätigung keine oder eine andere nicht vorgesehene Menge des Desinfektionsmittels dem Mischbehälter hinzugefügt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosieranlage derart auszubilden und anzuordnen, dass eine genaue, vor-

schriftsmäßige Dosierung einerseits sowie eine Rückmeldung über die dosierte Menge andererseits gewährleistet ist.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß umfasst die Dosieranlage für eine Flüssig- keit ein über eine Steuereinheit gesteuertes Mischventil, über das die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter dosierbar ist. Dafür ist ein von der Flüssigkeit durchströmter Sensor zur Erfassung der dosierten Flüssigkeit vorgesehen, der eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elekt- rode aufweist. Dabei weisen die Elektroden einen Abstand S zueinander auf, sie sind übereinander liegend angeordnet und sie stehen über die durchströmende Flüssigkeit in e- lektrischem Kontakt. Mindestens eine Elektrode ist als Rohrleitungsabschnitt ausgebildet, durch den die zu dosie- renden Flüssigkeit strömt, wobei der Durchlaufquerschnitt der Elektrode derart gewählt ist, dass diese bei geschlossenem Mischventil bzw. nach dem Schließen desselben aufgrund von Kapillarkräften zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit Flüssigkeit befüllt bleibt. Die mit dem Flüssigkeitskontakt entstehende änderung des elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Elektroden wird erfasst und somit wird der Dosiervorgang für sich und die dosierte Flüssigkeitsmenge ermittelt.

Der elektrische Kontakt zwischen den beiden Elektroden wird über die durchströmende Flüssigkeit dadurch erreicht, dass die Flüssigkeit elektrisch leitend ist und eine durchgehende Flüssigkeitssäule bildet. Diese Flüssigkeitssäule bildet also eine Art Leiter zwischen den beiden Elektroden, wodurch der Widerstand zwischen den beiden Elektroden vermin- dert ist. Zum einen kann aufgrund der Kapillarwirkung die Flüssigkeit in der jeweiligen Elektrode stehen bleiben, andererseits dient zumindest der untere Rohrleitungsabschnitt

zum Auffangen bzw. Einleiten der sich im freien Fall zwischen den beiden Elektroden befindlichen Flüssigkeit. Die Kapillarwirkung, von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und dem für den Rohrleitungsabschnitt verwendeten ab- hängig ist gewährleistet, dass bei ausreichend kleinem Rohrleitungsquerschnitt die Flüssigkeit am unteren Ende des Rohrleitungsabschnitts nicht selbstständig austritt. Der Rohrleitungsabschnitt bleibt somit nach Schließung des Mischventils befüllt. Nach dem öffnen des Mischventils strömt die Flüssigkeit ausgehend vom unteren offenen Ende des Rohrleitungsabschnitts aus und erreicht nach einiger Zeit die zweite Elektrode, womit ein Kontakt hergestellt ist. Die bis dahin aus dem Rohrleitungsabschnitt ausgetretene Flüssigkeitsmenge ist unter Vernachlässigung des Füll- Standes des Flüssigkeitsvolumens konstant. Der Füllstand des Flüssigkeitsvolumens hat lediglich Auswirkung auf die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und ist für die Zwecke dieser Erfindung vernachlässigbar.

Es ist lediglich die zu überwindende Fallhöhe bei der Er- mittlung bzw. Bestimmung des gewünschten Flüssigkeitsvolumens zu berücksichtigen, wohingegen Einlaufzeiten zum Be- füllen der Elektrode, wie etwa im Fall einer leeren Elektrode erforderlich oder das Leerlaufen der Elektrode nicht berücksichtigt werden müssen. Unmittelbar mit dem öffnen des Mischventils strömt das Desinfektionsmittel aus der o- beren Elektrode aus.

Dadurch kann das Volumen der zu dosierenden Flüssigkeit hinreichend genau bestimmt werden. Außerdem kann eine fehlerhafter Funktion der Dosieranlage festgestellt werden, wenn trotz Betätigung des Ventils keine Desinfektionsflüssigkeit zwischen den beiden Elektroden durchfließt. Ein zu-

sätzliches Zeitglied oder ein Flüssigkeitssensor sind nicht notwendig .

Das abgegebene Volumen der durchströmenden Flüssigkeit kann aus dem Querschnitt der Flüssigkeitssäule, der Austrittsge- schwindigkeit und dem Abstand S ermittelt werden.

Dabei ist offensichtlich, dass das Volumen der Flüssigkeitssäule mit der Höhe S zwischen den beiden Elektroden das kleinste dosierbare und reproduzierbare Volumen darstellt. Demnach kann es zwecks Bestimmung im Rahmen einer Voreinstellung auch einmalig gemessen werden.

Es ist auch möglich, beide Elektroden flach auszubilden und die Flüssigkeit über eine davon getrennte Rohrleitung zu führen, wobei die beiden Elektroden in jedem Fall derart angeordnet sind, dass sie über den als Flüssigkeitsstrahl ausgebildeten Leiter miteinander verbunden werden.

Darüber hinaus kann mindestens eine Elektrode eine trichterförmige Einlauföffnung für dosierte Flüssigkeit aufweisen. So kann die untere Elektrode trichterförmig ausgebildet sein, so dass sie den frei fallenden Flüssigkeitsstrahl ohne wesentliche Verluste aufnehmen und weiterleiten bzw. an den Mischbehälter abgeben kann.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Elektrode zwecks Erfassung der elektrischen Widerstandsänderung über Steuerleitungen mit der Steuereinheit messtechnisch verbunden sein kann. Die Steuereinheit dient der Auswertung der ermittelten elektrischen Widerstandswerte zwecks Berechnung des dosierten Flüssigkeitsvolumen.

In einer Ausgestaltung kann mindestens ein Anzeigemittel vorgesehen sein, das Informationen über die Art und/oder die Menge der erfolgten Dosierung abgibt. über das Anzeigemittel kann kontrolliert werden, ob durch Betätigen des

Mischventils Desinfektionsmittel überhaupt abgegeben wurde und in welcher Menge dieses dosiert wurde. Insoweit ist der ordnungsgemäße Zustand der für die Behandlung des Patienten an der ärztlichen Behandlungseinheit bereitgestellten Flüs- sigkeit, die eine vorgeschriebene Menge Desinfektionsmittel enthalten muss, besser kontrollierbar.

Daneben kann es vorgesehen sein, dass der Abstand S zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwecks Veränderung des abzugebenden Flüssigkeitsvolumens veränder- bar ausgebildet ist. Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode sind dabei zumindest bezüglich ihrer vertikalen Position relativ zueinander beweglich bzw. verstellbar gelagert. Die Einstellung der zu dosierenden Menge erfolgt vorzugsweise vor der Dosierung, so dass die gewünschte Men- ge pro Dosiervorgang abgegeben wird.

Gemäß der Erfindung umfasst eine Behandlungseinheit mit einem befüllbaren Mischbehälter für dosierte Flüssigkeit und Wasser eine Desinfektionsmittelanlage mit einem Vorratsbehälter für Desinfektionsmittel. Dabei beinhaltet die Desin- fektionsmittelanlage die erfindungsgemäße Dosieranlage.

Insbesondere bei ärztlichen Behandlungseinheiten ist die vorgenannte Trennung der verschiedenen Flüssigkeitsbehälter für Wasser und Desinfektionsmittel einerseits sowie die Verwendung eines Desinfektionsmittels andererseits vorge- schrieben, welches dosiert dem Wasser zugegeben werden muss .

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Dosieren einer Flüssigkeit mit einer Dosieranlage wird das Mischventil über die Steuereinheit geöffnet, so dass die Flüssigkeit aus der ersten Elektrode austritt und nach einer vorgegebenen Fallstrecke S in die mit Abstand S angeordnete zweite Elektrode eintritt. Mit dem Erreichen der zweiten

Elektrode wird das Mischventil über die Steuereinheit geschlossen. Somit ist eine definierte Flüssigkeitsmenge abgegeben. Die vorstehend genannten Schritte werden bei Bedarf so oft wiederholt bis die gewünschte Gesamtmenge an Flüssigkeit abgegeben ist. Nur wenn ausreichend Flüssigkeit ausströmt kommt es zu dem vorgenannten Kontakt zwischen beiden Elektroden. Ansonsten bleibt das Mischventil offen. Die angeforderte Dosiermenge kann dann nicht bestätigt werden . Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass der Abstand S zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwecks Veränderung des abzugebenden Flüssigkeitsvolumens verändert wird. Die Menge des einmalig abzugebenden Flüssigkeitsvolumens kann somit an die Randbedingungen wie z.B. die Größe des Mischbehälters angepasst werden. Das Gesamtvolumen der Flüssigkeit wird über die Anzahl der Abgabezyklen bestimmt. Je nach Variation des Abstandes S bzw. des Einzelvolumens ist auch eine einmalige Abgabe ohne Wiederholungen möglich. Vorteilhaft kann es sein, dass die änderung des elektrischen Widerstands, die sich aus der elektrischen Kontaktierung der beiden Elektroden durch die Flüssigkeit ergibt wird über die Steuereinheit erfasst, wodurch die sich aus dem Durchlaufquerschnitt der Elektrode und dem Abstand S ergebende Menge der dosierten Flüssigkeit festgestellt wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass der Flüssigkeitsleitwert bestimmt wird und daraus die Art der Flüssigkeit ermittelt wird. Neben der Art der Flüssigkeit kann mittels der Leit- Wertermittlung ggf. auch der Zustand bzw. die Konzentration der verwendeten Flüssigkeit bewertet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen ärztlichen Behandlungseinheit; Fig. 2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Dosieranlage in erster Ausführungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Dosieranlage in zweiter Ausführungsform.

Ausführungsbeispiel Eine in Figur 1 dargestellte Behandlungseinheit 1 weist eine Desinfektionsmittelanlage 2 mit einer Dosieranlage 3 sowie einem Mischbehälter 4 und einem Wasseranschluss 5 mit einem Steuerventil 6 auf. Im Mischbehälter 4 wird das aus dem Wasseranschluss 5 entnommene Wasser mit einem über die Desinfektionsmittelanlage 3 dosierten Desinfektionsmittel 7' gemischt. über eine Pumpe 8 wird dieses Gemisch den nicht dargestellten jeweiligen Verbrauchern zur Verfügung gestellt .

Daneben weist der Mischbehälter 4 zwei Füllstandsensoren 9, 10 auf, die den Höchststand und den Tiefstand melden. Daneben ist ein überlauf 11 vorgesehen.

Die Desinfektionsmittelanlage 2 weist neben der Dosieranlage 3 einen vorzugsweise oberhalb angeordneten Vorratsbehälter 12 für Desinfektionsmittel 7 mit einem Füllstandsen- sor 13 und einem Einfüllstutzen 14 auf.

Das Desinfektionsmittel 7 wird über ein Mischventil 15 an einen Sensor 16 und über diesen an den Mischbehälter 4 abgegeben. Sowohl das Mischventil 15 als auch der Sensor 16 sind über Steuerleitungen 17, 17', 18, 18' mit einer Steu-

ereinheit 19 elektrisch verbunden, in der auch ein Anzeigmittel 19.1 vorhanden ist.

Der Sensor 16 weist eine obere Elektrode 20 in Form eines Rohrleitungsabschnitts und eine mit Abstand S darunter angeordnete zweite trichterförmige Elektrode 21 auf.

Sobald das Mischventil 15 öffnet, strömt das Desinfektionsmittel 7 durch die obere Elektrode 20, tritt aus dieser aus und trifft nach der Fallstrecke S auf die untere trichterförmige Elektrode 21 auf bzw. tritt durch diese hindurch. Die beiden Elektroden 20, 21 werden auf diese Weise über das Desinfektionsmittel 7 in Form einer Flüssigkeitssäule 7' elektrisch verbunden, so dass die Steuereinheit 19 die damit verbundene änderung des elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Elektroden 20, 21 erfasst und auswer- tet.

In Abhängigkeit von dem Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitssäule 7', der dem Innenquerschnitt der oberen Elektrode 20 entspricht, und dem Abstand S zwischen der oberen und der unteren Elektrode ist die Menge an dosiertem Desinfek- tionsmittel 7 bestimmt. Durch mehrfaches öffnen und Schließen des Mischventils 15 beim Auftreffen des Desinfektionsmittels 7 in Form einer Flüssigkeitssäule 7' auf die untere Elektrode 21 wird eine gewünschte Menge abgegeben.

Gemäß Figur 2 weist der Sensor 16 ein Sensorgehäuse 22 mit einem trichterförmigen Innenquerschnitt auf, an dessen oberen Ende die erste Elektrode 20 und an dessen unteren Ende die zweite Elektrode 21 vorgesehen ist. Beide Elektroden 20, 21 sind als Rohrleitungsabschnitt ausgebildet.

Zwecks Kontaktierung der Elektroden 20, 21 ist die obere Elektrode 20 mittels einer Federscheibe 23 an einen elektrischen Anschluss 24 gepresst und in entsprechender Weise

ist die untere Elektrode 21 über eine Federscheibe 25 an einen weiteren elektrischen Anschluss 26 gepresst. Die Federscheiben 23, 25 sind zwischen dem Gehäuse 22 und jeweils einem Bund 27, 28 der Elektroden 20, 21 angeordnet, wobei die Elektroden 20, 21 im Gehäuse 22 befestigt sind. Das Gehäuse 22 selbst besteht aus einem elektrisch isolierenden Material und ist am oberen Ende mit einem Stopfen 29 verschlossen .

Das Desinfektionsmittel 7' durchströmt die obere Elektrode 20 und tritt aus dieser über einen Auslaufstutzen 20.1 heraus. Anschließend fällt das Desinfektionsmittel 7' im freien Fall durch das Sensorgehäuse 22 und wird im unteren Teil durch die trichterförmige Ausgestaltung des Gehäuses 22 in die untere Elektrode 21 geleitet und tritt aus dieser in einen in Fig. 1 dargestellten Mischbehälter 4 aus.

Das Sensorgehäuse 22 weist weiterhin eine Lüftungsöffnung 30 auf, die ein ungehindertes Einströmen des Desinfektionsmittels 7 in den Innenraum zwischen den beiden Elektroden 20, 21 bzw. ein ungehindertes Austreten aus diesem gewährleistet. Dadurch werden auftretende Druckunterschiede im Inneren des Sensorgehäuses 22 zum Außendruck ausgeglichen .

Am oberen Ende der Elektrode 20 ist ein Schlauch 31 angebracht, der zu dem in Fig. 1 dargestellten Mischventil 15 führt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Sensor 16 als Aufsatzteil für den Mischbehälter 4 ausgebildet. Die erste, obere Elektrode 20 ist als Rohrabschnitt ausgebildet und ragt durch den Stopfen 29 hindurch. Am oberen Ende der Elektrode 20 ist der nur schematisch dargestellte Schlauch 31 befestigt. Zur elektrischen Kontaktierung der Elektrode 20 ist der ebenfalls im Stopfen 29 befestigte elektrische

Anschluss 24 vorgesehen, der über die nur schematisch dargestellte Leitung 18 mit der in Fig. 1 dargestellten Steuerung 19 verbunden ist.

Auch die zweite, untere Elektrode 21 ist in dem Stopfen 29 gehalten, ragt aber durch diesen hindurch und ist dabei in einem horizontalen Abstand zur ersten Elektrode 20 angeordnet, wobei die beiden Elektroden 20, 21 elektrisch voneinander isoliert sind. Unterhalb des Stopfens 29 verläuft die Elektrode zunächst in etwa parallel zu der Fallrichtung des aus der ersten Elektrode 20 austretenden Desinfektionsmittels 7' und ragt dann mittels eines abgewinkelten Abschnitts 21.1 unter die erste Elektrode 20. Das aus der ersten Elektrode 20 am Auslaufstutzen 20.1 austretende Desinfektionsmittel 7' trifft dann nach dem Zurücklegen der Fallstrecke S auf dem abgewinkelten Abschnitt 21.1 auf, was eine änderung der elektrischen Leitfähigkeit bewirkt. Diese Veränderung ist über die nur schematisch dargestellte Leitung 18' von der in Fig. 1 dargestellten Steuerung 19 auswertbar, indem die über das Desinfektionsmittel 7 in Form einer Flüssigkeitssäule 7' gebildete elektrische Kontaktie- rung und die damit einhergehende Widerstandsänderung zwischen beiden Elektroden 20, 21 erfasst wird.

Damit das Desinfektionsmittel 7' von dem abgewinkelten Abschnitt 21.1 abläuft, ist am Ende der Elektrode eine nach unten gerichtete Ablaufnase 21.2 vorgesehen.

Die Funktionsweise der Dosieranlage wird nachfolgend näher beschrieben. über die Steuereinheit 19 (Fig. 1) wird das Mischventil 15 geöffnet und gibt das Desinfektionsmittel 7 frei. Dieses strömt aus dem Vorratsbehälter 12 durch den Sensor 16 in den Mischbehälter 4. Der Sensor 16 besteht aus zwei Elektroden 20 und 21, die über eine Luftstrecke der Länge S voneinander getrennt sind. Das

Desinfektionsmittel 7 strömt über die Elektrode 20 und fällt in Form einer Flüssigkeitssäule 7' auf die Elektrode 21. über die Steuereinheit 19 wird die elektrische Verbindung zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 21 in Form einer elektrischen Widerstandsänderung registriert. Unmittelbar nach dem Detektieren des Desinfektionsmittels 7 wird das Mischventil 15 geschlossen und die Flüssigkeitssäule 7' reißt am Austritt der ersten Elektrode 20 ab. Der Strömungsquerschnitt zwischen dem Mischventil 15 und der ersten Elektrode 20 ist günstigerweise so gewählt, dass das Desinfektionsmittel 7 durch die Kapillarwirkung im Ruhezustand darin stehen bleibt und nicht ausläuft.

über den Abstand S zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 21 sowie den Strömungsdurchmesser der ersten Elektrode 20 bzw. dessen AuslaufStutzens 20.1 definiert sich ein Flüssigkeitsvolumen bzw. Desinfektionsmittelvolumen, das dem Wasser im Mischbehälter 4 hinzugefügt wird. Der Abstand S ist so bestimmt, dass sich eine Flüs- sigkeitssäule 7' ausbildet, die nicht unterbrochen ist.

In Abhängigkeit von der Schaltgeschwindigkeit des Mischventils 15 kann bei sofortiger Abschaltung unabhängig vom Füllstand des Vorratsbehälters 12, das heißt ohne Berücksichtigung des eventuell bestehenden Schweredruckunter- schieds der Flüssigkeit 7 im Vorratsbehälter 12, ein festgelegtes Volumen Desinfektionsmittel abgegeben und festgestellt wird. Durch mehrfaches öffnen und Schließen kann eine größere Menge abgegeben werden.

Sollte das Mischventil 15 eine nicht vorgesehene Leckströ- mung im gesperrten Zustand aufweisen, so kann der Sensor 16 bei einer Menge, die zu einer durchgehenden Flüssigkeitssäule 7' führt, diese Leckströmung ebenfalls detektieren.

Daneben kann über die Ermittlung des Flüssigkeitsleitwertes die Art des Desinfektionsmittels 7 detektiert werden.

Wesentlich für die Funktion des Sensors ist die freie Luftstrecke zwischen den beiden Elektroden 20 und 21, d. h. die beiden Elektroden 20 und 21 müssen geometrisch so voneinander getrennt sein, dass sich keine benetzte Wand dazwischen aufbauen kann, was zu einer Fehlmessung bzw. -kontaktierung durch das Desinfektionsmittel 7 führen kann.

Bezugszeichenliste

1 Behandlungseinheit

2 Desinfektionsmittelanlage

3 Dosieranlage

4 Mischbehälter

5 WasseransehIuss

6 Steuerventil

7 Flüssigkeit, Desinfektionsmittel

7' Flüssigkeitssäule, dosierte Flüssigkeit

8 Pumpe

9 Füllstandsensor

10 Füllstandsensor

11 überlauf

12 Vorratsbehälter

13 Füllstandsensor

14 Einfüllstutzen

15 Mischventil

16 Sensor

17 Steuerleitung

17 I Steuerleitung

18 Steuerleitung

18 I Steuerleitung

19 Steuereinheit

19 .1 Anzeigemittel

20 Elektrode

20 .1 Auslaufstutzen

21 Elektrode, Impedanzsonde

21 .1 Bereich

21 .2 Abtropfmasse

22 Sensorgehäuse

23 Federscheibe

24 elektrischer Anschluss

25 Federscheibe

26 elektrischer Anschluss 27 Bund

28 Bund 29 Stopfen

30 Lüftungsöffnung

31 Schlauch

32 Gehäuse

S Fallstrecke der Flüssigkeit, Abstand