Flüssigkeitsdosierer (tröpfchenweise)

  • Hallo Forum,

    ähnlich wie Elivianta plane ich eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsdosierung - nur anders als dort nicht in großer, sondern in ganz kleiner Dimension.

    Konkretes Ziel ist die exakte automatische Einstellung des pH-Wertes einer Flüssigkeit. Ausgangslage ist immer ein zu hoher pH-Wert, so dass die automatische Korrektur durch Eintropfen einer Säurelösung erfolgen soll.

    Ich stelle es mir so vor, dass ein Tank mit etwa 1l Säure über einem ca. 5l-großen Gefäß angebracht ist. Eine Pumpe ist somit nicht erforderlich, sondern nur ein Ventil, dass den Zufluss steuert.

    Da die pH-Messung sehr träge ist, sollte nur langsam und tröpfchenweise Säure nachfließen. Frage: gibt es ein solches ansteuerbares und feindosierendes Ventil oder wäre hier eine Eigenkonstruktion erforderlich? Hat jemand entsprechende Erfahrungen oder Infos?

    Danke schonmal! :)

    EDIT: Nach weiterer Recherche scheint vielleicht doch der Einsatz einer Dosierpumpe sinnvoller als der Aufbau einer Tropfvorrichtung? Könnte man damit entsprechend kleine Flüssigeitsmengen steuern?

  • Hallo Herr Kaiser,

    ich würde es mit einer Peristaltikpumpe [Anzeige] mit Schrittmotor versuchen, die Du über PWM steuern kannst. Die sind gut steuerbar und weitestgehend korrosionsbeständig. Was Du über die Genauigkeit der Pumpe nicht erreichen kannst, kannst Du ja über die Konzentration Deiner Säure regeln.

    Wie fein / genau soll es denn sein ?

    Gruß, Holger

    "Probleme kann man meist nicht mit derselben Denkweise lösen, durch die sie entstanden sind."

    Wetterstation Nievenheim

  • Hier kann ich vielleicht sogar helfen^^

    Hier könnte man einfach einen Bürettenhahn verwenden. Die kann man mit etwas Feingefühl auf 1 Tropfen alle paar Sekunden einstellen. Diesen über einen Schlauch an den Behälter anschließen. An den Schlauch noch so etwas wie ein Quetschventil anschließen welches angesteuert werden kann.

    Es gibt selbstverständlich auch automatische Titratoren aber die kosten.

  • Ich würde es mit einer Peristaltikpumpe [Anzeige] mit Schrittmotor versuchen, die Du über PWM steuern kannst. ...

    Wie fein / genau soll es denn sein ?

    Gruß, Holger

    Danke Holger, das war ein guter Hinweis. Ich glaube, das wäre die Variante mit dem überschaubarsten Anteil eigener Bastelarbeit. Eine dosierbare Menge in der Größenordnung von einigen Tropfen bis ca. 3ml wären ok. Das Pumpvolumen war bei dem o. g. Modell nicht genannt, aber bei einem ähnlichen Produkt wurde es mit 1,5ml/Umdrehung angegeben. Das wäre auf jeden Fall ausreichend.


    Hier könnte man einfach einen Bürettenhahn verwenden. Die kann man mit etwas Feingefühl auf 1 Tropfen alle paar Sekunden einstellen. Diesen über einen Schlauch an den Behälter anschließen. An den Schlauch noch so etwas wie ein Quetschventil anschließen welches angesteuert werden kann.

    Auch prima. Das würde ja eine echte Präzisionslösung ermöglichen. Die Idee mit dem Quetschventil hätte den Vorteil, dass das Ventil nicht mit der Säure in Kontakt kommt. Andererseits: Es ist vermutlich eine relativ hohe Kraft erforderlich, um den Schlauch per Quetschung dicht zu bekommen?

    Mir kam noch die Idee, einen luftdichten Säurebehälter zu nehmen, den Bürettenhahn als Auslauföffnung anzubringen und oben ein Loch in den Behälter zu bohren, das per Elektromagnet geschlossen werden kann, damit es nur tropft, solange das Loch geöffnet ist und Luft nachströmen kann ...

  • Die Idee mit der die Zuluft zu regeln ist mir auch durch den Kopf geschossen. Allerdings vermute ich, dass hier "Fehlauslösungen" durch warm/kalt Unterschiede (Wärmeausdehnung) entstehen....

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • Auch prima. Das würde ja eine echte Präzisionslösung ermöglichen. Die Idee mit dem Quetschventil hätte den Vorteil, dass das Ventil nicht mit der Säure in Kontakt kommt. Andererseits: Es ist vermutlich eine relativ hohe Kraft erforderlich, um den Schlauch per Quetschung dicht zu bekommen?

    Kommt ein bischen drauf an welche Säure du in welcher Konzentration einsetzen willst. Wenn die Säure nich so stark ist sollte ein ein flexiblerer Schlauch möglich sein :/

    Mir kam noch die Idee, einen luftdichten Säurebehälter zu nehmen, den Bürettenhahn als Auslauföffnung anzubringen und oben ein Loch in den Behälter zu bohren, das per Elektromagnet geschlossen werden kann, damit es nur tropft, solange das Loch geöffnet ist und Luft nachströmen kann ...

    Auch eine sehr elegante Lösung aber ich denke VeryPrivat hat recht. Gerade bei einem so großen Behälter problematisch

  • Hi.

    Wie schon gesagt, wenn Du die Säure 1:10 verdünnst, hast Du die 10-fache Genauigkeit.

    Wenn Du den logarithmischen Zusammenhang mittels pH-Meter ausmißt, kannst Du die nötige Säuremenge auch berechnen und alles auf einen Schlag reinkippen :P

    Was genau wird denn da gegen was titriert ? Oder hast Du zu viele Unbekannte ? :no_sad:

    Gruß, Holger

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    Wetterstation Nievenheim

  • ...... Auch prima. Das würde ja eine echte Präzisionslösung ermöglichen. Die Idee mit dem Quetschventil hätte den Vorteil, dass das Ventil nicht mit der Säure in Kontakt kommt. Andererseits: Es ist vermutlich eine relativ hohe Kraft erforderlich, um den Schlauch per Quetschung dicht zu bekommen?

    Mir kam noch die Idee, einen luftdichten Säurebehälter zu nehmen, den Bürettenhahn als Auslauföffnung anzubringen und oben ein Loch in den Behälter zu bohren, das per Elektromagnet geschlossen werden kann, damit es nur tropft, solange das Loch geöffnet ist und Luft nachströmen kann ...

    Die Quetschung erfolgt auch bei der Peristaltikpumpe. So wird halbwegs genau ein definiertes Flüssigkeitsvolumen abgetrennt.

    Die Methode mit der Auslauföffnung ist weniger gut. Die Temperaturausdehnung wurde ja schon erwähnt, aber durch das Auslaufrohr kann auch bei geschlossenem Behälter Flüssigkeit nach unten und entsprechend Luft zum Ausgleich des Volumenverlusts nach oben kriechen (hängt vom Durchmesser des Auslaufrohres ab). Die Kapillarkräfte sollte man nicht unterschätzen.

    In Krankenhäusern verwendet man Perfuser zur genauen Dosierung über lange Zeit. Die sehen aus wie eine große Spritze, die mit dem Medikament (oder hier mit der Säure) gefüllt sind und bei dem der Kolben mit einem Schrittmotor langsam hineingeschoben wird. Da die beim Betrieb waagerecht (oder sogar leicht mit der Öffnung nach oben) gelagert werden, fließt nur das aus, was vom Kolben herausgedrückt wird.

  • Alles sehr gute und sachdienliche Hinweise hier. Vielen Dank! :) :thumbup:

    Es hat sich dadurch konkretisiert, dass ich die Pumpenlösung wählen werde. Die hat auch den Vorteil, dass sie eine größere Flexibilität ermöglicht und weniger Konstruktionsaufwand erfordert bezüglich der Anordnung der Behälter.

    Wenn Du den logarithmischen Zusammenhang mittels pH-Meter ausmißt, kannst Du die nötige Säuremenge auch berechnen und alles auf einen Schlag reinkippen :P

    Über diesen Ansatz bzw. meine Fragen dazu hat man sich hier an anderer Stelle nach meinem Empfinden eher belustigt.

    Unabhängig davon liefert die Pumpenlösung die Möglichkeit der kontinuierlichen Nachregulierung, was sehr praktisch ist, da sich der pH-Wert der Nährstofflösung, um deren Herstellung es hier geht, tendenziell über die Zeit hinweg ins alkalische verschiebt.

  • Wenn die Nährstofflösung in Kunststoff oder Glas angerührt werden kann, könntest Du mit einem Magnetrührer [Anzeige] die Homogenisierung des pH-Wertes in der Lösung sehr stark beschleunigen, das Messergebnis entscheidend verbessern und ggf. Deine Wartezeit verkürzen. Aber es sind natürlich wieder 40,- € mehr. Oder man baut sich selber sowas, hast Du einen 3D Drucker ? Alu + Glas geht natürlich auch Magnetrührer, Magnetrührer 2 ;)

    Gruß, Holger

    "Probleme kann man meist nicht mit derselben Denkweise lösen, durch die sie entstanden sind."

    Wetterstation Nievenheim

    3 Mal editiert, zuletzt von insight-er (30. April 2021 um 15:25)

  • Über diesen Ansatz bzw. meine Fragen dazu hat man sich hier an anderer Stelle nach meinem Empfinden eher belustigt.

    Meist haben diejenigen, die sich über die Fragestellung oder Lösungsansätze lustig machen, noch nicht einmal die Frage verstanden. Solche Einwürfe sollte man einfach ignorieren.

    Noch ein paar Kommentare zu den Magnetrührern. Dazu wird ein Permanentmagnet in die Lösung gebracht. Dieser muss so gekapselt sein, dass er chemisch nicht mit der Lösung reagiert. Unter dem Boden des Gefäßes wird ein weiterer Magnet gedreht (alternativ kann man natürlich auch ein Drehfeld erzeugen) und durch gegenseitige Anziehung dreht sich der Magnet in der Lösung mit. Das klappt gut bei Glasgefäßen. Schon bei Gefäßen aus leitenden Stoffen wird das äußere Magnetfeld durch Wirbelströme in der Gefäßwand geschwächt - besonders wenn die Drehzahl hoch ist. Das gilt auch für nichtmagnetische Gefäße. Bei magnetischen Gefäßen wird das äußere Feld abgeschirmt.

    Der Magnet in der Flüssigkeit liegt durch sein Eigengewicht immer in Nähe des Bodens und rührt dort. In der Flüssigkeit bildet sich - wenn der Füllstand nicht zu hoch ist - durch Verwirbelung ein Trichter. Nur so werden auch die oberen Schichten mitgerührt. Natürlich sind auch Flügelkonstruktionen denkbar, in die der "Antriebsmagnet" eingebettet ist und die so berührungslos von außen in Drehung versetzbar sind.

    Wenn die Flüssigkeit elektrisch leitend und sehr empfindlich ist, kann das drehende Magnetfeld auch in der Flüssigkiet Wirbelströme erzeugen, die die Eigenschaften der Flüssigkeit nachteilig beeinflussen können. Das ist zwar extrem selten, man sollte aber auch an diese Möglichkeit denken. Ansonsten sind richtig eingesetzte Magnetrührer eine prima Sache.

  • Ja, diese Rührfische, die einen ordentlichen Sturm im Wasserglas fabrizieren, sind mir bekannt. Im Prinzip ist die Beschleunigung des Verfahrens durch Mischung eine gute Idee. Bei der geplanten Anwendung soll der pH-Wert in einem Hydroponik-Wassertank gesteuert werden, der von empfindlichen Pflanzenwurzeln durchzogen ist. Da wären die Gefahr der Wurzelbeschädigung zu hoch. Der Veränderung der Flüssigkeitseigenschaften durch das Rühren wäre ich mir auch nicht bewusst gewesen. Danke für den Hinweis, Gnatz!

    Das Equipment für meinen pH-Automaten ist bestellt. Ich kann in der kommenden Woche loslegen und dann ja mal von den Ergebnissen berichten ...

    Danke an alle Informanten! ;):)

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