CH447637A - Vorrichtung zur genauen Dosierung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur genauen Dosierung von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur genauen Dosierung von Flüssigkeiten mittels mindestens eines auf einer Schraubenspindel angeordneten Plungers.



   Genaue Dosierungen von Flüssigkeiten z. B in Abhängigkeit der Zeit sind z. B. bei der Laboratoriumstechnik und bei verschiedenen Industriegebieten, wie z. B. in der Chemie und der Lebensmittelerzeugung ein Problem. Eine Dosierungsvorrichtung, welche z. B. auf elektrische, mechanische oder pneumatische Impulse reagieren kann, soll verlässlich und genau sein, d. h. mit Bezug auf den Wert, soll ein gegebener Impuls unverzögert und unverzerrt reproduziert werden können.



  Ausserdem soll die Dosierungsvorrichtung von äusseren Bedingungen und physikalischen Eigenschaften der zu dosierenden Flüssigkeit unabhängig sein. Der Dosierungsbereich soll weiterhin möglichst weit und die Vorrichtung soll gegen Korrosion widerstandsfähig sein.



  Regelmässiges und programmiertes Impulsgeben ist bereits, z. B. durch bekannte kapazitive Zeitschalter gelöst. Die Dosierungsvorrichtungen der verschiedenen Typen besitzen jedoch noch verschiedene Mängel, welche deren allgemeine Anwendung verhindern. Bekannte, elektromagnetisch gesteuerte Ventile können z. B. nur dann verlässlich dosieren, wenn der Stand der dosierten Flüssigkeit zur Erreichung eines konstanten hydrostatischen Druckes über dem Ventil konstant bleibt, und auch die Viskosität der Flüssigkeit, welche den Durchfluss pro Zeiteinheit durch das Ventil ausserordentlich beeinflusst, muss ebenfalls konstant bleiben. Damit das Ventil verlässlich funktioniert, muss der magnetische Kern ziemlich schwer sein. Dann aber erfordert der Elektromagnet einen hohen Strom und wird bei schnel  ler    Dosierung stark erwärmt.

   Ausserdem unterliegt der Elektromagnet der Korrosion, da er unmittelbar über dem Dosierungsventil angeordnet werden muss. Auch eine kleine mechanische Verunreinigung kann die Funktion des Ventils gefährden.



   Bekannte Kolben-Dosierungsvorrichtungen besitzen auch verschiedene Nachteile, insbesondere ist es die nicht zuverlässliche Kolbendichtung. Synthetisches Material, aus dem die Dichtung gewöhnlich hergestellt wird, besitzt eine hohe Wärmedehnzahl, und wenn auch die zu dosierende Flüssigkeit gegenüber dem Material nicht chemisch agressiv ist, so wird die Dichtung doch von physikalisch-chemischen Einflüssen betroffen, denn ein An und Abschwellen des Dichtungsmaterials und damit eine veränderliche Kolbenundichtheit vermindert unmittelbar die Dosierungsgenauigkeit. Eine solche Undichtheit kann ohne Betriebsunterbrechung nicht beseitigt werden. Auch der Dosierungsbereich ist bei Verwendung einer Kolbenpumpe verhältnismässig stark beschränkt.



  Der Dosierungsbereich kann keinesfalls im Verhältnis   1 : 50    oder höher geändert werden, obwohl dies sehr oft wünschenswert wäre. Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu beseitigen.



   Die Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Plunger mit einer auf der Schraubenspindel sitzenden Mutter verbunden ist, die Schraubenspindel mittels eines Zahnrades und einer elektromagnetisch betätigten Hemmvorrichtung steuerbar ist, und auf die Schraubenspindel durch eine Antriebsvorrichtung ein stetiges Drehmoment wirkt.



   Die Dosierung kann somit in sehr kleine Mengen aufgeteilt werden, deren Wert einerseits vom Plungerdurchmesser, anderseits von der Gewindesteigung der Schraubenspindel und von der Anzahl der Zähne der Hemmvorrichtung abhängig ist. Die Grunddosis kann also von   drei    voneinander unabhängigen Faktoren gleichzeitig bestimmt werden und kann deshalb sehr genau und in sehr weiten Grenzen bestimmt werden.



  Diese Grunddosen können einzeln oder gruppenweise in schneller Folge in einem beliebigen Zeitintervall abgegeben werden. Die Folge der Grunddosen kann leicht derart schnell gewählt werden, dass eine kontinuierliche Gesamtdosierung erreicht wird, also z. B.



  20 und auch mehr Grunddosen pro Sekunde. Durch   Kombination    der einzelnen Grunddosen oder   deren     schnelle Folge mit vorbestimmten Zeitintervallen dazwischen, kann ein ausserordentlich   weiter    Dosierungsbereich, z. B. von   1 : 1000    und höher erzielt werden.



   Bei einem Plunger kann anstatt einer genauen Dichtung, z. B. einer Manschette, eine einzige Stopfbuchse verwendet werden, die leicht ohne Unterbrechung der Funktion der   Dosierungsvornehtung    zur besseren Abdichtung verstellt werden kann.



   Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben werden.



   Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Vorrichtung, und
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Hemmvorrichtung.



   Ein durch eine Stopfbuchse 2a abgedichteter Plunger 2 reicht in die Hülse 1 hinein, in welcher sich die zu dosierende Flüssigkeit befindet. An der Schraubenspindel 3 befindet sich das steigende Zahnrad 4 und am Plunger   2    ist die Mutter 4a angeordnet. Auf das steigende Zahnrad 4 wirkt ein konstantes Drehmoment ein, das von einer Antriebsvorrichtung geliefert wird, deren Achse blockiert werden kann, z. B. vom Elektromotor 5, an dem bloss ein Fünftel der Nominalspannung angelegt wird. Die Achse des Motors 5 muss deshalb blockiert werden können, weil sich die Achse und also auch die Schraubenspindel 3 nur in Intervallen drehen können, die durch eine Hemmvorrichtung 6 bestimmt werden.



  Die Hemmvorrichtung 6 mit dem Elektromotor 5 und der Rückfeder 8 erhält die entsprechenden Impulse und mit jedem Impuls dreht sich das steigende Zahnrad 4 um einen Zahn. Ist z. B. die Steigung der Schraubenspindel 31 mm, der Durchmesser des Plungers 12 mm und die Zahl der Zähne des Zahnrades 460, beträgt eine Grunddosis etwa 0.0019 ml. Ist die Steigung des Spindelgewindes   0,2    mm, verkleinert sich diese Dosis auf ein Fünftel. Die Vorrichtung eignet sich also für genauere analytische Arbeiten. Die einzelnen Dosen werden durch fortschreitendes Einschieben des Plungers 2 in die Hülse 1 abgemessen. Sobald der ganze Plunger 2 in die Hülse 1 mit der Flüssigkeit hineingeschoben wird, wird der Gang der Spindel z. B. durch Umpolung des Motors durch den Schalter 9 umgekehrt.

   Infolge der schiefen Form der Zähne des Rades 4 kann sich die Spindel nun ununterbrochen drehen, da die Hemmvorrichtung nun auf sie nicht einwirken kann. Gleichzeitig öffnet sich in der Zuführungsleitung der Flüssigkeit im oberen Teil der Hülse 1 ein Ventil oder ein Hahn. Die Zeit, die für den Rückgang und die Füllung der Hülse notwendig ist, ist also nur kurz. Aber auch diese kurze Unterbrechung kann beseitigt werden, wenn am unteren Ende der Spindel ein gleicher Plunger, ein sogenannter Zwilling, angeordnet wird, der bei der Dosierung durch den ersten Plunger selbsttändig gefüllt wird und auf den die Dosierung selbstständig umgeschaltet wird. Anstatt des Zwillings können nebeneinander zwei ganz gleiche Vorrichtungen gestellt werden, von denen eine selbsttätig die Funktion der zweiten übernimmt.



   Um Platz einzusparen, kann die Schraubenspindel innerhalb des Plungers angeordnet werden.



   Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung angeführte Ausführung beschränkt. Ein ständiges Drehmoment kann z. B. durch Anschluss der Antriebsvorrichtung durch eine Gleit- oder hydraulische Kupplung erzielt werden. Es kann selbstverständlich auch eine Vorrichtung zur Ableitung des konstanten Drehmomentes verwendet werden, z. B. ein auf einer Welle aufge  wickeltes    Seil, an dem ein Gewicht aufgehängt ist, oder eine Feder. Der Elektromagnet 7 kann auch durch ein Paar gegeneinander wirkender Magnete ersetzt werden.



  Die Zufuhr der Flüssigkeit   kann    auch am unteren Teil der Hülse 1 angeordnet werden. An der Hülse 1 kann ein   Enrlüftungsliiahn    verwendet werden. Die ganze Vorrichtung, insbesondere die Anordnung in der Form eines Zwillings, kann z. B. waagrecht oder schief gestellt werden.



   Da jede Grunddosis genau gleich ist, kann die Dosierung leicht durch Anschluss einer bekannten Zählvorrichtung kontrolliert werden. Ausserdem kann das Volumen der einzelnen Grunddosen und auch der gesamten dosierten Menge grob an der Skala 10 abgelesen werden. An der Skala 10 bewegt sich ein mit der Mutter 4a verbundener Zeiger 11. Eine feine Skala der aus der Hülse 1 verdrängten Flüssigkeitsmenge kann auf dem Umfang der Scheibe 12 angebracht werden, welche Scheibe 12 sich mit der Schraubenspindel 3 dreht. Das Zahnrad, die Spindel und der Plunger können leicht ausgewechselt werden. Eine Programmierung ist   ]eicht    zu bewerkstelligen und es kann auch leicht eine Rückkopplung zwischen der Stelle, an der die Flüssigkeit dosiert wird, und der Impulsquelle, z.

   B. mittels Änderungen der Leitfähigkeit, der elektrischen Spannung, der Temperatur, Lichtabsorption oder anderer physikalischen Eigenschaften, erzielt werden. Die Vorrichtung kann sehr leicht ferngesteuert werden, was bei Arbeit an einem durch Radioaktivität oder schädliche chemische Beimengungen verseuchtem Ort (z. B. durch industrielle Gifte oder Karzinogene) sehr wichtig ist.



  Der Verbrauch an elektrischer Energie ist sehr klein, die Funktion ist sehr einfach und verlässlich und die Instandhaltung leicht. Die Vorrichtung kann in beliebiger Grösse, von einer kleinen Laboratoriumsausführung bis zu Dosierungsvorrichtungen für den Versuchsbetrieb und Betrieb, ausgeführt werden. Bei genauer Herstellung des Plungers, der Spindel und des Zahnrades kann die Dosierung im weitesten Bereich als praktisch absolut genau angesehen werden. Der Plunger kann z. B. aus Glas oder geschmolzenem Quarz hergestellt und optisch geschliffen werden.



   Der Elektromotor 5 kann eventuell durch eine Luftoder Wasserturbine ersetzt werden. Auch bei Anwendung einer beliebigen geeigneten Energieform, behindert eine eventuelle Schwankung der Intensität dieser Energie, z. B. der Netzspannung oder des Drucks in der Wasserleitung die Funktion der Vorrichtung nicht, da auch eine wesentlich herabgesetzte Energie den Plunger um die sehr geringe Entfernung bei Bewegung der Hemmvorrichtung bewegen kann. Auch die elektromagnetische Steuerung der Hemmvorrichtung ist von einer eventuellen Schwankung der Spannung im Netz unabhängig und die Verwendung von Spannungsstabilisatoren ist deshalb überflüssig.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur genauen Dosierung von Flüssigkeiten mittels mindestens eines auf einer Schraubenspindel angeordneten Plungers, dadurch gekennzeichnet, dass der Plunger (2) mit einer auf der Schraubenspindel (3) sitzenden Mutter (4a) verbunden ist, die Schraubenspindel (3) mittels eines Zahnrades (4) und einer elektromagnetisch betätigten Hemmvorrichtung (6) steuerbar ist, und auf die Schraubenspindel (3) durch eine Antriebsvorrichtung (5) ein stetiges Drehmoment wirkt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenspindel (3) im Innern des Plungers (2) angeordnet ist.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei abwechselnd wirkende Plunger (2) an einer einzigen Schraubenspindel (3) angeordnet sind.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Elektromotor (5) ist, dessen Achse blockierbar ist, wobei an den Elektromotor eine niedrigere Spannung als für dessen Normalleistung vorgeschrieben ist, angelegt ist.