DE1934609C3 - Verfahren und Vorrichtung zur dosierten Abgabe von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dosierten Abgabe einer im MiIIi- oder Mikroliterbereich liegenden Menge einer zur Verdunstung und/oder Ausfällung fester Bestandteile neigenden Flüssigkeit in Gefäße, bei dem das verschlußlose Abgabeende einer mit der abzugebenden Flüssigkeit gefüllten Leitung in eine Abgabeposiiion über einem Gefäß verbracht wird, aus einem Flüssigkeitsvorrat abzugebende Flüssigkeit mit-

jo tels einer volumetrischen Fördereinrichtung entnommen und mit einem der abzugebenden Menge entsprechenden Volumen in das andere Leitungsende eingespeist wird und dann das. Abgabeende bei gefüllt bleibender Leitung in eine Bereitschaftsposition verbracht wird.

Bekannt ist eine Dosiervorrichtung dieser Art (CH-PS 4 86 691), deren den Flüssigkeitsvorrat aufnehmender Behälter als eine mit der Hand zu führenden Flasche ausgebildet ist, durch deren Deckel die Abgabeleitung mit nach unten gekrümmten Abgabemundstück sowie der Zylinder einer die volumetrische Fördereinrichtung bildenden Handpumpe geführt ist. Im Zylinder ist ein Kolben beweglich, dessen oberes Betätigungsende im Griffbereich der Hand liegt. Zur

·»■> dosierten Abgabe der Flüssigkeit wird der gesamte Behälter angehoben und das Abgabeende über ein Gefäß gebracht, worauf durch Betätigung des Kolbens Flüssigkeit in die bereits gefüllte Leitung gedrückt wird, wobei am Mundstück ein entsprechendes Flüssigkeits-

">" volumen austritt.

Bei solchen Dosiervorrichtungen entstehen Schwierigkeiten durch eine Verdunstung oder die Ausfällung von Ablagerungen aus der Flüssigkeit am Abgabeende der Leitung und an der Austrittsstelle des Kolbens aus

>"> dem Zylinder. Durch die Verdunstung der Flüssigkeit reduziert sich das in der Leitung enthaltene Flüssigkeitsvolumen, wodurch Verfälschungen bei der Abgabemenge eintreten können. Die Ablagerungen wiederum können die Konzentration der abgegebenen Flüssigkeit

wi verändern und Betriebsstörungen verursachen. Ferner besteht die Gefahr, daß bei der Betätigung des Kolbens Luft aus der Umgebung angesaugt wird und in die Abgabeleitung gelangt, wodurch wiederum die Genauigkeit der Dosierung leidet. Bei der bekannten

■ ' Dosiervorrichtung wird versucht, durch scharfkantige Ausbildung des oberen Zylinderrandes die sich dort ansetzenden Ablagerungen durch eine Art Abkratzvorgang zu beseitigen, wodurch aber ein unbeabsichtigtes

Einsaugen von Luft nicht verhindert werden kann. Zur Vermeidung von Verdunstung von Flüssigkeit ist auf das Abgabemundstück eine Plastikkappe aufsetzbar. Diese hat aber wiederum den Nachteil, daß sie jeweils vor Gebrauch abgenommen werden muß und damit insbesondere einer Automatisierung entgegensteht und daß beim Aufsetzen der Verschlußkappe die im Mundstück enthaltene Flüssigkeit zurückgedrückt bzw. beim späteren Abnehmen der Kappe Teile der Flüssigkeit an der Kappe haften bleiben und aus dem Abgabeende entfernt werden. Hierdurch ergeben sich gerade bei Abgaben im MiIIi- oder Mikroliterbereich Ungenauigkeiten.

Eine gattungsmäßig andere Vorrichtung (US-PS 32 52 329) ist zur Aufnahme von Flüssigkeitsproben aus aufeinanderfolgend vorbeigeführten Gefäßen bestimmt, wobei zwischen den Proben eine Spülflüssigkeit und Luft eingesaugt wird. Das Mundstück ist zu diesem Zweck durch ein Getriebe automatisch beweglich und wird aufeinanderfolgend von den Abgabegefäßen zu einem mit Waschflüssigkeit gefüllten Trog geführt, wobei während dieses gesamten Transportvorganges innerhalb der Leitung ein Sog ausgeübt wird, so daß nach Aufnahme einer Flüssigkeitsmenge aus dem Gefäß auf dem Weg zum Trog Luft aus der Atmosphäre angesaugt wird und dann nach Eintauchen in die Waschflüssigkeit diese, worauf beim Rücktransport zu dem nächstfolgend bereitgestellten Gefäß wiederum Luft eingesaugt wird. Es erfolgt demzufolge keine Abgabe einer Flüssigkeit, sondern die Aufnahme einer nicht genau vorherbestimmbaren Menge einer Flüssigkeit aus einem Behälter.

Es stellt sich hier nicht das Problem der genauen Aufrechterhaltung der Füllung in der eine Flüssigkeit abgebenden Leitung und insbesondere nicht das Problem der Verdunstung und/oder Ausfällung fester Bestandteile aus der Flüssigkeit. Das Eintauchen der Leitung in einen eine Waschflüssigkeit enthaltenden Behälter stellt lediglich die Durchführung einer Reinigungsmaßnahme dar, bei der auch die Gefahr einer Verfälschung der aus den Gefäßen aufgenommenen Flüssigkeit besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe einer im Milli- oder Mikroliterbereich liegenden Menge einer zur Verdunstung und/oder Ausfällung fester Bestandteile neigenden Flüssigkeit zu schaffen, welche bei intermittierendem Betrieb der Dosiervorrichtung auf einfache und zuverlässige Weise ein Verdunsten von Flüssigkeit aus dem Abgabeende sowie die Bildung von Ablagerungen vermeiden und damit ein genaues Dosieren und eine stets Betriebsbereitschaft auch nach einer längeren zeitlichen Unterbrechung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird in Weiterbildung des Vertahrens der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Abgabeende in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, die von stofflich gleicher Beschaffenheit ist wie die abzugebende Flüssigkeit, und daß das Abgabeende in dieser Bereitschaftsposition mit gefüllt gehaltener Leitung bis zum nächsten Abgabevorgang* belassen wird.

Hierdurch wird eine Verdunstung und/oder eine Ausfällung fester Bestandteile am Ausgabeende vermieden. Weiterhin wird erreicht, daß das Abgabeende stets zu Beginn eines neuen Abgabevorganges bis zur äußersten öffnung der Leitung mit der abzugebenden Flüssigkeit gefüllt if und hierdurch stets die gleiche, genau dosierte Mer e der Flüssigkeit abgegeben wird.

In vorteilhafter Weiterbildung wird das Abgabeende in den Flüssigkeitsvorrat eingetaucht, aus dem die Flüssigkeit zwecks Einspeisung in die Leitung abgesaugt wird.

Hie/durch wird der Vorteil erreicht, daß durch den Abgabevorgang auch diejenige Flüssigkeit stets erneuert wird, in die das Abgabeende eintaucht.

Die Erfindung betrifft ferner eine Dosiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem einen

ίο Flüssigkeitsvorrat aufnehmenden Behälter, einer mit ihrer Saugseite mit dem Behälterinnenraum verbundenen, von einem Antrieb diskontinuierlich antreibbaren volumetrischen Fördereinrichtung, deren Druckseite an eine Leitung angeschlossen ist, deren freies Abgabeende in einer Bereitschaftsposition vor Luftzutritt schützbar ist us«i in einer Abgabeposition über das mit der dosierten Flüssigkeitsmenge zu beschickende Gefäß verbringbar ist, welche sich dadurch kennzeichnet, daß ein Getriebe das Abgabeende der Leitung relativ zu dem mit einer dosierten Flüssigkeitsmenge zu beschikkenden Gefäß in einer vorgegebenen Bahn zwischen der Abgabeposition und einer Bereitschaftsposition führt, daß der Behälter mehrteilig ausgebildet ist und daß in der Bereitschaftsposition ein als Trog ausgebilde-

:> ter Behälterteil angeordnet ist, dessen im wesentlichen konstanter Flüssigkeitsspiegel höher als das in der Bereitschaftsposition befindliche Abgabeende ist und dessen Flüssigkeitsfüllung in ihrer stofflichen Beschaffenheit dem Flüssigkeitsvorrat in dem Behälterteil

j'j gleicht, von dem die volumetrische Fördereinrichtung gespeist ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird eine besonders für die Automatisierung geeignete Dosiervorrichtung geschaffen, bei der auch bei längerem

j) Nachtbetrieb das Abgabeende der Leitung in seinem Querschnitt nicht durch Ablagerungen aus der zur Verdunstung und/oder Ausfällung neigenden, in der Leitung enthaltenen Flüssigkeit verändert wird und gewährleistet ist, daß die Abgabeleitung stets bis zum

■ic äußersten Austrittsende mit der abzugebenden Flüssigkeit gefüllt ist. Hierdurch wird weiterhin erreicht, daß die aufeinanderfolgenden Meßvorgänge nach unterschiedlich langen Pausen stets gleich sind.

In vorteilhafter Weiterbildung sind die Bedienungsor- > gane der volumetrischen Flüssigkeitsfördereinrichiungen in einem mit dem als Trog ausgebildeten Behälterteil verbundenen Behälterteil angeordnet und durch dessen freie Flüssigkeitsoberfläche hindurch nach oben herausgeführt. In zweckmäßiger Ausbildung ist

mi hierbei die volumetrische Flüssigkeitsfördereinrichtung in dem Behälterteil untergetaucht angeordnet.

Die kritischen, zur Ablagerung fester Stoffteilchen neigenden Flächen der Flüssigkeitsfördereinrichtung bzw. der mit dieser verbundenen Bedieriüngsörgane

r. sind soweit stets von allen Seiten mit der zu fördernden Flüssigkeit umhüllt. Es werden damit Ablagerungen vermieden, die den Fördervorgang beeinträchtigen könnten, und insbesondere ist bei dieser Fördereinrichtung ein Luftzutritt ausgeschlossen, wodurch vermieden wird, daß die zu fördernde Flüssigkeitsmenge verfälscht wird.

In weiterer vorteilhafter Weiterbildung steht die Saug:=ite der Flüssigkc.sförderein' ichtung unmittelbar mit der ihre Bedienungsorgane umgebenden Flüssigkeitsfüllung in Verbindung und ist der die Flüssigkeitsfördereinrichtung aufnehmende Behälterteil über den als Trog ausgebildeten Behaltene!! :nit dem den Flüssigkeitsvorrat enthalt;.Λ π Behälterteil verbunden.

Hierdurch wird die die Fliissigkeitsfördereinrichtung umgebende Flüssigkeit direkt zur Flüssigkeitsabgabe mitverwendet und durch den Nachfluß ständig erneuert. Weiter wird verhindert, daß Ablagerungen auftreten können, die sich insbe-cnJere aus stehenden Flüssigkeiten ausi»ü?n.

We'tciiiin ist der den Hüssigkeitsvorrat aufnehmende «ehälterteil allseits geschlossen ausgebildet und mit einem nach unten gerichteten Abgabestutzen versehen, steht der Abgabestutzen in einen weiteren Behaltenen ein, der mit dem Trog kommuniziert und ist das untere Ende des Abgabestutzens in Höhe des vorgesehenen Fiüssigkeitsspiegels im Trog angeordnet.

Aufgrund dieser Ausbildung kann der den Flüssigkeitsvorrat aufnehmende Behälter z. B. eine Flasche größerer. Fassungsvermögens sein, deren dann nach unten gerichteter Flaschenhals als Abgabestutzen dient. Hierdurch wird erreicht, daß im Behälter selbsttätig ein Flüssigkeitsniveau aufrechterhalten wird, dessen freie Oberfläche im Mittel auf der Höhe der Mündung des Abgabestutzens liegt. Schließlich weist die beweglich ausgebildete Leitung an ihrem Abgabeende ein Mundstück auf und ist dieses Mundstück vom Getriebe geführt. Diese erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt ein genaues Führen des Abgabeendes zwischen dem vorgesehenen Behälter.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Dosiervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur dosierten Abgabe einer im MiIIi- oder Mikroliterbereich liegenden Menge einer zur Verdunstung und/oder Ausfällung fester Bestandteile neigenden Flüssigkeit in Gefäße zeigt eine Ausführungsform mit mehrteiligem Behälter, welcher im wesentlichen aus vier Behälterteilen i, 2, 3 und 6 besteht, die untereinander mit festen oder beweglichen Leitungen 7, 4 und 5 in kommunizierender Verbindung stehen.

Oberhalb der Behälterteile 1, 2 und 3 ist der Behälterteil 6 angeordnet. Dieser Behälterteil 6 dient als Flüssigkeilsreservoir und kann zum Beispiel eine austauschbare Flasche größeren Fassungsvermögens sein, die mit nach unten gerichtetem, als Abgabestutzen 7 dienenden Flaschenhals in den Behälterteil 1 eintaucht. Hierdurch wird erreicht, daß ohne Zuhilfenahme von Schwimmern oder anderen Regelvorrichtungen in den Behälterteilen 1, 2 und 3 selbsttätig ein Flüssigkeitsniveau aufrechterhalten wird, dessen freie Oberfläche im Mittel auf der Höhe der Mündung der Speiseleitung 7 liegt.

In gleicher Höhe ist seitlich von dem Behälterteil 1 der als Trog ausgebildete Behälterteil 2 angeordnet, der einerseits mit dem Behälterteil 1 über die Leitung 4, andererseits mit dem Behälterteil 3 über eine weitere Leitung 5 verbunden ist Hierdurch stellt sich im Behälterteil 2 der gleiche Flüssigkeitsspiegel ein, wie im Behälterteil 1 bzw. nachfolgend im Behälterteil 3. Der Behälterteil 2 ist nach oben offen ausgebildet, so daß das als Mundstück ausgebildete Abgabeende 15 einer als Schlauch ausgebildeten Leitung 14 über eine noch nachstehend zu beschreibende Vorrichtung in die Flüssigkeitsoberfläche im Behältertefl 2 eingetaucht werden kann.

Der Behälterteil 3 ist ebenfalls seitlich von dem Behälterteil 1 angeordnet und ebenfalls mit der Abgabeflüssigkeit gefüllt Im unteren Teil dieses Behälterteiles 2 ist eine Fördereinrichtung 8 bis 13 eingebaut, deren wesentliche Bestandteile ein Meßkcii ben 9 mit seiner Betätigungsstange 9' nnH e··; Ventilschit-ber 13 mit seiner Betätigungsstange 13 sind.

Der Ventilschieber 13 steuert die Öffnung des Einlaß- und Auslaßventils. In der in 1· i g. 1 dargestellten Stellung ist das Einlaßventil 11 geöffnet und stellt damit eine Verbindung zwischen dem mi¹ Flüssigkeit gefüllten Innenraum des Behälterteiles 3 und dem Meßraum 8 her. Di ι Meßkolbpn 9 befindet sich in seiner tiefsten Stellung. Wird der Kolben mittels seiner Betätigungsstange 9' nach oben gezogen, füllt sich der Meßraum mit soviel durch das Einlaßventil 11 nachströmender Flüssigkeit, wie der Meßkolben an Volumen freigibt. Ist die dosierte Menge in den Meßraum 8 gelangt, wird mittels der Betätigungsstange 13' der Ventilschieber so nach oben herausgezogen, daß das Einlaßventil 11 geschlossen und das Auslaßventil 12 geöffnet und damit eine Verbindung zwischen dem Meßraum 8 und der Leitung 14 hergestellt wird. Sobald dann der Meßkolben 9 nach unten bis in seine unterste Position gedrückt wird, strömt die dosierte Menge durch die Leitung dem Abgabeende zu.

Das ein Mundstück aufweisende Abgabeende 15 der Leitung 14 wird mittels einer Getriebevorrichtung 17 bis 20 zwischen der Bereitschaftsposition über dem Behälterteil 2 und der Abgabeposition über dem die Flüssigkeit aufnehmenden Behälter 16 hin und her bewegt. Diese Getriebevorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Zahnrädern 18 und 19, die über ein zwischengeschaltetes Ritzel 20 angetrieben werden. Beide Zahnräder 18 und 19 sind über eine vertikale Schiene 17' miteinander verbunden, an deren oberen Ende ein rechtwinklig abstehender Arm 17 angeordnet ist. Dieser Arm 17 ist zur Aufnahme des Mundstückes des Abgabeendes 15 der Leitung 14 eingerichtet und führt je nach Drehsinn des Getriebes das Mundstück entweder in den Behälterteil 2 oder in das die abzugebende Flüssigkeit aufnehmende Gefäß 16 hinein. Dargestellt ist die Bereitschaftsposition des Abgabeendes 15. Strichliniert ist die Abgabestellung des Abgabeendes 15' gezeigt.

Das Verfahren zur dosierten Abgabe einer Flüssigkeit mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beginnt mit dem Einrücken eines die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden Gefäßes 16 in die Aufnahmeposition. Das Getriebe verbringt das am Arm 17 angebrachte Mundstück des Abgabeendes 15 der Leitung 14 aus der Bereitschaftsposition über dem Behälterteil 2 in die Abgabeposition über das Gefäß 16. Anschließend füllt die Fördereinrichtung 8 bis 13, wie bereits vorstehend beschrieben, die zu dosierende Menge aus dem Behälterteil 3 durch die Leitung 14 über das Abgabeende 15 in das Gefäß 16. Die von der Fördereinrichtung dosierte Flüssigkeitsmenge fließt nach jedem Fördervorgang aus dem Behälterteil 3, der Leitung 5, dem Behälterteil 2, der Leitung 4, dem Behälterteil i, dem Abgabestutzen 7 aus dem Behälterteil 6 nach. Nach dem Füllvorgang wird das Abgabeende 15 wieder über den Behälterteil 2 verbracht und taucht in die dort durch den Nachfluß erneuerte Flüssigkeit ein. Somit wird das Absetzen von festen Bestandteilen am Mundstück des Abgabeendes 15 vermieden und gewährleistet, daß die Leitung 14 bis zur Spitze des Mundstückes mit der abzusehenden Flüssigkeit gefüllt bleibt und keinerlei Meßfehler beim erneuten Dosiervorgang auch nach längerer Ruhezeit stattfindet

Durch die im Behälterteil 3 untergetauchte Anordnung der Flüssigkeitsfördereinrichtung wird diese stets

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von der Flüssigkeit umspült. Leckagen aus der Dosiervorgang schädlich beeinflussen können. Im

Flüssigkeitsfördereinrichtuiig oder ein Lnhiuiiiu iu übrigen könnten die Behälterteile 1, 2 und 3 sowie die

dieser ist daher abgeschlossen, se <1aß weder Leitungen 4 und 5 auch Bestandteile eines einzigen

Ablagerungen an bewegten Teilen die Funktion Behälters sein,

n. noch in das System gelangende Luftblasen den -,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur dosierten Abgabe einer im Milli- oder Mikroliterbereich liegenden Menge einer zur Verdunstung und/oder Ausfällung fester Bestandteile neigenden Flüssigkeit in Gefäße, bei dem das verschlußlose Abgabeende einer mit der abzugebenden Flüssigkeit gefüllten Leitung in eine Abgabeposition über einem Gefäß verbracht wird, aus einem Flüssigkeitsvorrat abzugebende Flüssigkeit mittels einer volumetrischen Fördereinrichtung entnommen und mit einem der abzugebenden Menge entsprechendem Volumen in das andere Leitungsende eingespeist wird und dann das Abgabeende bei gefüllt bleibender Leitung in eine Bereitschaftsposition verbracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgabeende in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, die von stofflich gleicher Beschaffenheit ist, wie die abzugebende Flüssigkeit und daß das Abgabeende in dieser Bereitschaftsposition mit gefüllt gehaltener Leitung bis zum nächsten Abgabevorgang belassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgabeende in den Flüssigkeitsvorrat eingetaucht wird, aus dem die Flüssigkeit zwecks Einspeisung in die Leitung abgesaugt wird.

3. Dosiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, mit einem einen Flüssigkeitsvorrat aufnehmenden Behälter, einer mit ihrer Saugseite mit dem Behälterinnenraum verbundenen, von einem Antrieb diskontinuierlich antreibbaren volumetrischen Fördereinrichtung, deren Druckseite an eine Leitung angeschlossen ist, deren freies Abgabeende in einer Bereitschaftsposition vor Luftzutritt schützbar ist und in eine Abgabeposition über das mit der dosierten Flüssigkeitsmenge zu beschickende Gefäß verbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe (17-20) das Abgabeende (15) der Leitung (14) relativ zu dem mit einer dosierten Flüssigkeitsmenge zu beschickenden Gefäß (16) in einer vorgegebenen Bahn zwischen der Abgabeposition und einer Bereitschaftsposition führt, daß der Behälter mehrteilig ausgebildet ist und daß in der Bereitschaftsposition ein als Trog ausgebildeter Behälterteil (2) angeordnet ist, dessen im wesentlichen konstanter Flüssigkeitsspiegel höher als das in der Bereitschaftsposition befindliche Abgabeende (15) ist und dessen Flüssigkeitsfüllung in ihrer stofflichen Beschaffenheit dem Flüssigkeitsvorrat in dem Behälterteil (6) gleicht, von dem die volumetrische Fördereinrichtung (8—13) gespeist ist.

4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungsorgane (9', 13') der volumetrischen Flüssigkeitsfördereinrichtung (8—13) in einem mit dem als Trog ausgebildeten Behälterteil (2) verbundenen Behälterteil (3) angeordnet sind und durch dessen freie Flüssigkeitsoberfläche hindurch nach oben herausgeführt sind.

5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Flüssigkeitsfördereinrichtung (8-13) in dem Behälterteil (3) untergetaucht angeordnet ist.

6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugser.e (11) der Flüssigkeitsfördereinrichtung (8—13) unmittelbar mit der ihre Bedienungsorgane (9', 13') umgebenden Flüssigkeitsfüllung in Verbindung steht und daß der die Flüssigkeitsfördereinrichtung aufnehmende Behälterteil (3) über den als Trog ausgebildeten Behälterteil (2) mit dem Behälterteil (6) verbunden ist

7. Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Flüssigkeitsvorrat aufnehmende Behälterteil (6) allseits geschlossen ausgebildet und mit einem nach unten gerichteten Abgabestutzen (7) versehen ist, daß der Abgabestutzen in einen weiteren Behälterteil (1) einsteht, der mit dem Trog kommuniziert, und daß das untere Ende des Abgabestutzens in Höhe des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels im Trog angeordnet ist

8. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglich ausgebildete Leitung (14) an ihrem Abgabeende (15) ein Mundstück aufweist und daß dieses Mundstück vom Getriebe (17 bis 20) geführt ist