DE1598903B1

DE1598903B1 - Motorgetriebene dosiervorrichtung fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1598903B1
Application number: DE1965P0036292
Authority: DE
Inventors: Wolf Hans Joachim; Friedrich Dipl-Ing Oehme
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1964-03-16
Filing date: 1965-03-15
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3319840A; CH408468A; DE1598903C2; FR1427445A

Description

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Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Dosier- barer Flüssigkeitsmengen Grenzen. Sehr kurze Stromvorrichtung für Flüssigkeiten mit einer Kolbenbü- impulse bleiben wegen des prinzipiellen elektromarette, deren Kolben von einer Gewindespindel über gnetischen Aufbaus des Motors, aber auch wegen der ein Zahnradgetriebe wahlweise durch einen elek- im Getriebe mit vertretbarem Aufwand nie vermeidtrischen Dosiermotor und einen weiteren Elektro- 5 baren Lose praktisch wirkungslos, motor zum schnellen Füllen und Entleeren der Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe Bürette antreibbar ist, und mit einer digitalen Im- zugrunde, die Meßgenauigkeit einer motorisch angepulszählvorrichtung für die jeweils abgegebene Flüs- triebenen Dosiervorrichtung mit einer Kolbenbürette, sigkeitsmenge. speziell beim Abgeben kleiner Volumina, zu erhöhen Flüssigkeiten lassen sich sehr genau durch die Be- io und zugleich die Anzeige eines dosierten Volumens wegung eines Kolbens in einem präzis kalibrierten zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß Zylinder dosieren. Dabei kann der Kolbenvorschub dadurch gelöst, daß der Dosiermotor ein von einem entweder über ein Getriebe von Hand oder durch frequenzregelbaren Impulsgenerator, an dem unmiteinen Elektromotor erfolgen. Oft wird auch das Ge- telbar der Impulszähler angeschlossen ist, gespeister triebe durch eine in einer Spindelmutter laufende Ge- 15 Schrittmotor ist.

windespindel ersetzt. Ein Schrittmotor spricht, im Gegensatz zu einem Das ausgestoßene Volumen wird entweder auf Induktionsmotor, auf Grund seines besonderen einer mit der Kolbenachse in Wirkverbindung stehen- Aufbaues auch noch auf sehr kurze Impulse an und den Meßuhr abgelesen oder durch eine auf der Spin- kann deshalb jeden einzelnen Impuls relativ hochdelmutter sitzenden Trommel unter zusätzlicher Mes- 20 frequenter Impulsfolgen mit beispielsweise bis zu sung der axialen Kolbenverschiebung gemessen. Es 1000 Impulsen pro Sekunde, exakt in einen entspreist auch bekannt, das Volumen durch einen mit dem chenden Drehschritt umsetzen. Infolgedessen lassen ^- Kolbenvorschub verbundenen mechanischen, mehr- sich erfindungsgemäß mit Hilfe des vom frequenz- ΐ stelligen Umdrehungszähler zu bestimmen. regelbaren Impulsgenerator angetriebenen Schritt-Alle diese Methoden arbeiten gut, solange relativ 25 motors Volumina herab bis zu 1 μΐ dosieren. In vorgroße Volumina vom Kolben aus dem Zylinder aus- teilhafter Weise wird dabei jeder Impuls, der den gestoßen werden. Sie sind jedoch wenig zuverlässig, Schrittmotor antreibt, zugleich auch vom unmittelbar wenn es gilt, z. B. bei automatischen potentiometri- angeschlossenen Impulszähler gezählt und angezeigt, sehen oder konduktometrischen Titrationen in der In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Nähe des chemischen Äquivalenzpunktes nur noch 30 Impulszähler von elektromechanischer Art, der zitsehr kleine Volumina zuzusetzen, um eine Übertitra- gleich als Druckvorrichtung ausgebildet ist. tion zu vermeiden. Die geringe Zuverlässigkeit bei Zum Füllen oder Spülen des Bürettenzylinders ist sehr kleinen Volumina stört beispielsweise bei einer für den Antrieb des Kolbens im Schnellgang ein zweibekanntgewordenen Anordnung, bei der für den Ge- ter normaler Motor vorgesehen. Der Schrittmotor triebe- oder Spindelantrieb ein üblicher Induktions- 35 tritt im Schnellgang nicht in Tätigkeit. Erfindungsmotor verwendet wird. Dieser Motor arbeitet mit gemäß ist das zwischen dem Schrittmotor und der einem Impulsgeber zusammen. Zunächst wird mit Gewindespindel sowie dem weiteren Elektromotor einem Dauersignal gearbeitet, welches bei Erreichen angeordnete Zahnradgetriebe ein Differentialgetriebe, einer bestimmten Potentialdifferenz in Einzelimpulse An die Dosiervorrichtung kann auch ein an sich übergeht. Je länger die Impulse und je kürzer die 40 bekannter Laborschreiber angeschlossen werden, desdazwischenliegenden Pausen sind, um so höher ist sen Papiertransportschrittmotor erfindungsgemäß mit die Titriergeschwindigkeit (Metrohm Bulletin, Vol. 2, dem Impulsgenerator in Schaltverbindung steht. Nr. 3, Okt. 1959, S. 45 bis 53). Die Erfindung wird durch die nachfolgende Be-

Nachteilig ist, daß derartige Spindelantriebe aus Schreibung und an Hand der Zeichnung näher er- S elektrischen und mechanischen Gründen eine Trag- 45 läutert. " heft aufweisen, die bewkikt, daß der Rotor des In einem Zylinder 1 befindet sich, axial verschieb-Motors bei kurzen Stromströßen nicht den vollen, der bar, ein Kolben 2, an welchem als Kolbenstange eine Dauer des Stromimpulses entsprechenden Drehwinkel Gewindespindel 3 befestigt ist. Die Verschiebung diedurchläuft. Bei sehr kurzen Impulsen wird der Rotor ses Kolbens 2 und damit das Füllen bzw. das Doüberhaupt nicht so weit beschleunigt, daß er min- 50 sieren erfolgt dadurch, daß ein axial feststehendes, destens eine Polteilung weiterdrehen könnte. Zufolge drehbares Zahnrad 3 b, das innen als Spindelmutter dieses nachteiligen Verhaltens eines Induktionsmotors 3 a ausgebildet ist, die Spindel 3 führt, so daß bei ist eine präzise Dosierung kleinster Substanzen nicht einer Drehung des Zahnrades 3 b die Spindel 3 axial möglich. Ein Zählen der Impulse mit dem Ziel, dar- bewegt wird. Ein unerwünschtes Verdrehen der Spinaus eine Angabe über die abgegebenen Flüssigkeits- 55 del 3 wird durch einen an der Spindel befestigten, mengen zu erhalten, wäre sinnlos. parallelgeführten Querstab Zc verhindert.

In einer anderen bekannten motorgetriebenen Do- Der Antrieb des Zahnrades 3 b erfolgt durch ein siervorrichtung wird eine Impulszählvorrichtung von Ritzel 4 α, das auf der Ausgangswelle eines Differendigitaler elektromechanischer Art zur Ermittlung der tialgetriebes 4 sitzt. Dieses Differentialgetriebe 4 beabgegebenen Flüssigkeitsmengen verwendet. Der 60 sitzt zwei Eingänge 4 δ und 4 c. Diesen beiden EinKolben dieser Dosiervorrichtung ist wahlweise von gangen sind Antriebsmotoren 5 und 6 zugeordnet. Bei einem elektrischen Dosiermotor und einem weiteren dem Motor 5 handelt es sich um einen Schrittmotor, Elektromotor zum schnellen Füllen und Entleeren der der von einem Impulsgenerator 5 α mit Frequenz-Bürette antreibbar (USA.-Patentschrift 2 966 175). regler 5 b gespeist wird. Dem Füllen und Spülen des Nachteilig ist, daß ein normaler Dosiermotor mit 65 Zylinders 1 dient der Elektromotor 6. Deshalb ist einer Kupplung kombiniert ist. Dieses setzt der An- seine Drehrichtung umkehrbar. Der jeweils ausge- -' Wendung kurze Impulse und damit dem Ausstoßen schaltete Motor erhält durch eine Gleichstromerresehr kleiner, exakt bemessener und einfach anzeig- gung ein hohes Haltemoment.

ORIGINAL INSPECTED

In der Zeichnung ist das Differentialgetriebe 4 nur schematisch dargestellt. Der Schrittmotor 5 treibt das Zahnrad 4 b nur in einer Richtung an, wodurch der Kolben 2 die vorbestimmte Menge der Flüssigkeit aus einem Auslaßrohr 10 drückt. Der normale Elektromotor 6 treibt das Zahnrad 4 c in beide Drehrichtungen an, so daß der Kolben 2 einmal nach unten zum Ansaugen der Flüssigkeit vom Einlaßrohr 11 und ein andermal nach oben zum Herausdrücken der Flüssigkeit durch das Auslaßrohr 10 bewegt wird. Die Drehrichtungsumkehr des Motors 6 wird durch entsprechende Betätigung eines Umschalters 9 vorgenommen. Der Schalter 9 kann entweder von Hand oder durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung betätigt werden, wobei diese Vorrichtung, z. B. ein Relais, vom Impulsgeber 5 λ nach einer bestimmten Anzahl von Impulsen betätigt werden kann, d. h. wenn eine bestimmte Flüssigkeitsmenge durch die Kolbenbewegung das Auslaßrohr 10 verlassen hat. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, durch entsprechende Drehrichtung des Motors 6 den nicht mehr benötigten Flüssigkeitsrest auf schnellstem Wege über das Auslaßrohr 10 aus dem Zylinder 2 zu entfernen. Der Schalter 9 schaltet den Motor 6 immer dann ein, wenn der Impulsgeber 5 a eine vorher bestimmte Anzahl von Impulsen oder eine längere Zeit keine Impulse auf den Schrittmotor 5 a gegeben hat. Diese beiden Möglichkeiten können wahlweise eingestellt werden.

Die Umschaltung des Flüssigkeitsstromes im Zylinder 1 mit dem Ziel des Füllens oder Spülens des Zylinders 1 bzw. des Dosierens erfolgt durch einen auf das eine Zylinderende aufgesetzten Flachhahn 7, der über ein Gestänge 7 α von einem Getriebemotor Ib betätigt wird. Die Steuerung dieses Getriebemotors 7 b erfolgt zwangläufig durch einen vom Spindelantrieb3a, b, c betätigten Grenzschaltkontakt 8. Wenn also der Kolben 2 eine bestimmte Grenzstellung (z. B. oberer oder unterer Totpunkt) erreicht hat, wird der Kontakt 8 betätigt. Der Flachhahn 7 schaltet den Zylinder 1 entweder auf das Einlaßrohr 11 oder das Auslaßrohr 10 um.

Wenn nun neue Titrationsflüssigkeit durch das Einlaßrohr 11 beim nächsten Kolbenhub (nach unten), welcher durch den Motor 6 über das Zahnrad 4 c, Ritzel 4 α und Zahnrad 3 b beschleunigt ist, in den Zylinder 1 angesaugt wird, wirkt bei Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens 2 der Grenzwertkontakt in der Weise auf den Motor 7 b ein, daß der Zylinder 1 mit dem Auslaßrohr 10 verbunden ist. Der Motor 6 wird nach diesem Ansaugvorgang über den Schalter 9 ausgeschaltet. Für den neuen Titrationsvorgang wird nun der Kolben 2 wie bereits beschrieben über den vom Impulsgeber Sa gesteuerten Motor 5 angetrieben.

Wenn statt der Titrationsflüssigkeit Spülflüssigkeit durch das Einlaßrohr 11 beim mittels des Motors 6 beschleunigten Kolbenhub in den Zylinder 1 angesaugt wird, schaltet der Flachhahn 7 bei Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens 2 — wie oben erwähnt — vom Einlaßrohr 11 auf das Auslaßrohr 10 um. Allerdings wird hierbei der Motor 6 nicht ausgeschaltet, sondern mittels Schalter 9 in seiner Drehrichtung umgeschaltet, so daß der Kolben mit großer Geschwindigkeit die Spülflüssigkeit durch das Auslaßrohr 10 herausdrücken kann. Dieser Spülvorgang kann wahlweise einmal oder auch mehrere Male vorgenommen werden.

Die Diskussion dieser beiden Beispiele (Füllen des Zylinders mit Titrationsflüssigkeit, Spülen des Zylinders) zeigt deutlich, daß das Einschalten des Schrittmotors 5 und das Einschalten oder Ausschalten des Motors 6 bzw. seine Drehrichtungsumkehr vom gewünschten Programm abhängt, und zwar durch die Wirkungsverbindung zwischen Schalter 9 und Impulsgeber 5 a.

Zur Bestimmung des vom Kolben 2 aus dem Zylinder 1 ausgestoßenen Volumens ist zweckmäßig ein die den Schrittmotor 5 antreibenden Impulse des Impulsgenerators 5 a zählender elektronischer oder elektromechanischer Zähler vorgesehen; der letztere kann zum gleichzeitigen Drucken des Zählerresultates ausgebildet sein. Dieser Zähler ist nicht gezeichnet worden, da diese Vorrichtungen bekannt sind.

Zum Registrieren des ausgestoßenen Volumens kann auch ein Laborschreiber vorgesehen sein, dessen Papiertransport von einem zweiten Schrittmotor bewirkt wird, der gleichzeitig mit dem Schrittmotor 5 für den Kolbenantrieb vom gemeinsamen Impulsgenerator 5a betrieben wird.

Die in der Zeichnung gezeigten Elemente, also insbesondere der Zylinder 1 mit seinem Kolben 2 und der Kolbenantriebsschrittmotor 5 mit Impulsgenerator 5 α bilden zweckmäßig eine bauliche Einheit. Ein zweiter, ebenfalls vom Impulsgenerator 5 betätigter Schrittmotor zum Antrieb eines Zähl-, Anzeige- oder Druckwerkes zwecks Bestimmung des aus dem Zylinder 1 ausgestoßenen Volumens kann in beliebiger Entfernung getrennt von der genannten Einheit angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Motorgetriebene Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten mit einer Kolbenbürette, deren Kolben von einer Gewindespindel über ein Zahnradgetriebe wahlweise durch einen elektrischen Dosiermotor und einen weiteren Elektromotor zum schnellen Füllen und Entleeren der Bürette antreibbar ist und mit einer digitalen Impulszählvorrichtung für die jeweils abgegebene Flüssigkeitsmenge, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosiermotor ein von einem elektrischen frequenzregelbaren Impulsgenerator (5 a), an dem unmittelbar der Impulszähler angeschlossen ist, gespeister Schrittmotor (5) ist.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler von elektromechanischer Art ist, der zugleich als Druckvorrichtung ausgebildet ist.

3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Schrittmotor (5) und der Gewindespindel (3) sowie dem weiteren Elektromotor (6) angeordnete Zahnradgetriebe ein Differentialgetriebe (4, Ab, 4 c) ist.

4. Dosiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Laborschreiber angeschlossen ist, dessen Papiertransportschrittmotor mit dem Impulsgenerator (5a) in Schaltverbindung steht.

5. Dosiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum schnellen Füllen und Entleeren der Bürette (1) vorgesehene Elektromotor (6) an einen mit dem Impulsgenerator (5 a) in Sehaltverbindung stehenden Steuerschalter (9) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY