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"Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten" Die Erfindung betrifft eine
selbsttätige Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten und Pasten, bei welcher das in
einem Zylinderraum kalibrierte Medium durch einen Kolben ausgestoßen wird. Die Vorrichtung
eignet sich insbesondere für die repetierende Abgabe kleiner Mengen mit hoher Genauigkeit
im Bereich der Chemie, der Pharmakologie und der Farbstoffverarbeitung.
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Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist gekennzeichnet durch einen
zylindrischen Kolbenraum, in welchem ein Solben mit einstellbarem Hub verschieblich
ist, und der über ein erstes Ventil mit einem Zuflußanschluß und über ein zweites
Ventil mit einem Abflußanschluß für das zu kalibrierende Medium in Verbindung steht.
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Weitere Einzelheiten mögen nun anhand einer bevorzugten Ausgestaltung
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert sein. Es bedeuten:
Fig. 1 zeigt die Mechanik zur Einstellung der Fördermenge Fig. 2 zeigt den Antrieb
für den Pumpenkopf Fig. 3 zeigt den Pumpenkopf der Dosiervorrichtung Fig. 4 zeigt
die Prinzipschaltung der elektrischen Steuerung.
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Der besseren Ubersicht halber sei bemerkt, daß die Fig. 1 ein auf
der linken Seite der Fig. 2 abgebrochen dargestelltes Detail zeigt, während die
Fig. 3 ein auf der rechten Seite der Fig. 2 abgebrochen dargestelltes Detail zeigt.
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Uatsächlich bilden die Figuren 1, 2 und 3 also eine zusammenhängende
Anordnung.
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Unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 2 werden eine erste Montageplatte
11 und eine zweite Montageplatte 12 durch Gewindestangen 17 und auf diese aufgezogene
Distanzhülsen in einem Abstand voneinander parallel gehalten, wobei die jenseits
der Montageplatten vortretenden Enden der Gewindestangen 17 eine Mutter 18 tragen.
Die auf die Gewindestangen 17 aufgezogenen Distanzhülsen sind jeweils aus einem
kleinen Hülsenstück 14 und einem großen Hülsenstück 15 zusammengesetzt. Zwischen
den Hülsenstücken 14 und 15 ist eine weitere Montageplatte 13 eingespannt, die ebenfalls
parallel zu den Montageplatten 11 und 12 ausgerichtet ist.
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Alle drei Montageplatten sind im Bereich ihrer Mitte mit . . .
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einer Bohrung versehen, die im wesentlichen dem Durchtritt eines Bolzens
bzw. einer Stößelstange dient, wie noch gezeigt wird.
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An der Montageplatte 13 ist etwa koaxial zu deren Mittelbohrung ein
elektrischer Hubmagnet 16 befestigt, der einen darin verschieblichen Stößel 19 unter
dem Einfluß eines elektrischen Stromes in Richtung des angedeuteten Pfeiles zu verschieben
vermag, wobei der kopfseitig gegen einen Kupplungsstößel 29 trifft und diesen entgegen
der Wirkung einer Rückhubfeder 21 vorschiebt.
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Der Kupplungsstößel 29 verläuft innerhalb einer Führungshülse 20 und
ist dieser gegenüber durch ein Langloch 22 in der Hülse 20 und einen in den Stößel
29 eingesetzten Spannstift 23 gegen Verdrehung gesichert. Zur Erzielung einer sauberen
Führung können in die Führungshülse 20 noch Gleitlager 28 eingesetzt sein. Das dem
Hubmagneten 16 abgekehrte Ende der Führungshülse 20 ist mit Außengewinde versehen
und mittels Kreuzlochmuttern 27 an der Mittelbohrung in der Montageplatte 12 befestigt.
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Auf die Führungshülse 20 ist die Rückhubfeder 21 aufgesetzt, die als
gestreckte Schraubenfeder ausgebildet ist. Während sich ein erstes-Ende der Feder
21 an der inneren Kreuzlochmutter 27 abstützt, stützt sich das andere Ende derselben
an einem Federteller 26 ab, der auf das dem Hubmagneten 16 zugekehrte Ende des Kupplungsstößels
29 aufgesetzt und mit einem Seegerring/positioniert ist. Somit schiebt eine Betätigung
des Hubmagneten 16 dessen Stößelstange 19 und diese gegen die Kraft der Feder 21
den Kupplungsstößel 29 vor, dessen vorderes Ende sich auch jenseits der Montageplatte
12 erstreckt. Hierbei kann die Vorbewegung der Stößel 19 und 29 durch Anschlagen
des Federtellers 26 an dem inneren Ende der Führungshülse 20 oder auf sonstige Weise
begrenzt werden. Sobald der Hubmagnet 16 ausgeschaltet Wird, treibt die Rückhubfeder
21 den Kupplungsstößel 29 und damit die Stößelstange 19 des Hubmagneten wieder zurück
bis die Stösselstange
19, die auch jenseits der Montageplatte 13
hervortritt, an einem Hubbegrenzungsbolzen 9 ihren Anschlag findet.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 1 ragt der Hubbegrenzungsbolzen
9 jenseits der Montageplatte 11 noch weit hervor und verläuft dort innerhalb einer
Hülse 4, deren Enden mit Gewindeschnitt versehen sind. Das dem Hubmagneten 16 zugekehrte
Ende der Hülse 4 ist mittels Kreuzlochmuttern 7 in der mittigen Bohrung in der Montageplatte
11 befestigt. Auf das äußere Ende der Gewindehülse 4 ist ein becherförmiger Einstellring
2 aufgeschraubt, dessenBecherboden eine mittige Bohrung aufweist, durch welche das
mit Gewinde schnitt versehene verjüngte Ende des Hubbegrenzungsbolzens 9 hindurchtritt
und mittels einer von außen aufgesetzten Mutter 1 befestigt ist. Auf diese Art führt
eine Verdrehung des Einstellringes 2 bezüglich der Gewindehülse 4 zu einem mehr
oder weniger tiefen Eintauchen des Hubbegrenzungsbolzens in die in Fig. 2 dargestellte
Mechanik, wodurch der Anschlagpunkt für den Rückhub der Stößel stange 19 bzw. des
Kupplungsstößels 29 bewirkt wird.
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Da die genaue Positionierung des Anschlages für die Stößelstange 19
von wesentlicher Bedeutung für das präzise Arbeiten der Vorrichtung ist, ist der
nicht mit Gewinde versehene Zwischenabschnitt der Gewindehülse 4 mit einer Einstellskala
6 versehen, deren Anzeigemarke der Außenrand des Einstellrings 2 ist. Zur Feinablesung
kann der Rand des Sinstallrings 2 zusätzlich mit einer Feinskala 5 versehen sein,
welche als Nonius wirkt. Zur Arretierung einer bestimmten Einstellung ist eine Feststellschraube
3 vorgesehen, die in ein Gewindeloch in dem Einstellring -2 eingeschraubt ist und
den Einstellring 2 im Bedarfsfall an der räumlich feststehenden Gewindehülse 4 anklemmen
kann. Durch die in Fig. 1
gezeigte Vorrichtung ist somit eine hochgenaue
Einstellung des Rückhubes des Kupplungsstößels 29 möglich,wodurch der wirksame Hub
des Pumpkolbens innerhalb des Pumpenkopfes bestimmt wird.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 3 ist ein mittels einer Bodenplatte
31 an die Montageplatte 12 angeflanschtes Pumpengehäuse 30 vorgesehen, welches aus
zwei im wesentlichen gleichartigen Halbschalen besteht, von welchen nur eine, nämlich
die in Blickrichtung hintere dargestellt ist. Während die hintere Gehäusehälfte
30b einstückig mit der gesamten Bodenplatte 31 ausgebildet ist, ist die vordere
Gehäusehälfte 30a um die Dicke der Bodenplatte kürzer ausgebildet. Die beiden Halbschalen
des Gehäuses sind durch Gewindestifte 32 verbunden, auf deren jenseits der vorderen
Gehäuseschale vortretende Enden nicht gezeigte Rändelmuttern 33 aufgesetzt sind.
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Von der Bodenplatte 31 her gesehen ist das Gehäuse 30 mit einer zentrischen
Ausnehmung 34 versehen, die in eine ebenso zentrische Ausnehmung 35 von geringerem
Querschnitt übergeht. Am Ende der Ausnehmung 35 trifft diese T-förmig auf eine quer
verlaufende Ausnehmung 36, die das Gehäuse 30 vollständig durchdringt. In die Ausnehmungen
35 und 36 ist ein T-förmiger Pumpenkopf 40 eingelegt, der aus Kunststoff hergestellt
sein kann. Während das Fußende des Pumpenkopfes 40 etwa dort endet, wo die Ausnehmung
35 in die weitere Ausnehmung 34 übergeht, stehen die beiden oberen Enden des Pumpenkopfes
40 beidseitig des Gehäuses 30 hervor. In Fig. 3 ist der T-förmige Pumpenkopf 40
als in der Trennungsebene der beiden Gehäuseschalen 30a bzw. 30b geschnitten dargestellt.
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Das Fußteil des T-förmigen Pumpenkopfes 40 weist einen zylindrischen
Hohlraum 41 auf, in welchen ein Pumpkolben 50 eingeführt ist. Der Pumpkolben 50
ist im Bereich seines vorderen Endes mit ein oder mehreren umlauf enden Nuten versehen,
in welche 0-Ringe 43 eingelegt sind.
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An seinem hinteren Ende ist der Pumpkolben mit einem vorspringenden
Anschlußflansch 42 versehen, mittels welchem er, schon im Pumpenkopf befindlich,
von der Seite her in einen Klauenkopf 25 eingeführt werden kann, der sich am vorstehenden
Ende des Kupplungsstößels 29 befindet. Hierdurch wird die Bewegung des Kupplungsstößels
29 auf den Pumpkolben 50 übertragen.
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In den beiden oberen Armen des T-förmigen Pumpenkopfes 40 sind ebenfalls
zylindrische Hohlräume 45 bzw. 46 vorgesehen, die über konzentrische Anschlußkanäle
47 bzw. 48 mit dem vorderen Ende des zylindrischen Hohlraums 41 in Verbindung stehen.
In die Hohlräume 45 und 46 sind zueinander gegensinnig arbeitende Ventileinsätze
60 eingeführt und mit einerOberwurfmutter 67 arretiert, die auf ein sAußengewinde
an den oberen Enden des Pumpenkopfes 40 aufgeschraubt ist.
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Jeder Ventileinsatz 60 besteht zunächst aus einem äußeren Hülsenteil
61 und einem inneren Hülsenteil 62, die*gemeinsam die Ventilkammer bilden. Während
das äußeren Hülsenteil 61 mit einem Halsabschnitt von geringerem Durchmesser durch
eine zentrische Öffnung 68 in der Uberwurfmutter 67 nach außen hervortritt, ragt
das innere Hülsenteil 62 in ähnlicher Weise mit einem Halsabschnitt in den Anschlußkanal
47 bzw. 48 hinein. In dem nach außen hervortretenden Halsabschnitt des äußeren Hülsenteils
61 ist ein Durchtrittskanal 63 vorgesehen, der den Innenraum des Hülsenteils 61
mit der Umgebung verbindet. In ähnlicher Weise * unter Einschluß eines Dichtringes
69 gegensinnig eingesetzt
ist im Halsteil des inneren Hülsenteiles
62 ein Durchtrittskanal 64 vorgesehen, der den gemeinsamen Innenraum der Hülsenteile
61 und 62 mit dem Hohlraum 41 des Pumpkolbens 50 verbindet. In den Hohlräumen der
Ventileinsätze 60 ist jeweils eine Kugel 65 und eine Feder 66 vorgesehen, welche
die Kugel 65 dichtend gegen die Mündung des Durchtrittskanals 63 bzw. 64 drückt.
Auf die außerhalb der Uberwurfmuttern 67 vortretenden Halsteile der äußeren Hülsenteile
61 sind nicht dargestellte Schläuche aufgesteckt.
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Eine Betätigung des Hubmagneten 16 führt den Eupplungsstößel 29 und
damit den Pumpkolben 50 in die in Fig. 3 gezeichnete Position. Sobald der Hubmagnet
16 ausgeschaltet wird, treibt die Rückhubfeder 21 den Kupplungsstößel 29 und damit
auch den Pumpkolben 50 soweit zurück, bis die Stößelstange 19 des Hubmagneten an
dem Hubbegrenzungsbolzen 9 ihren Anschlag findet. Hierbei wird eine dem freigegebenen
Volumen des Kolbenweges entsptechende Menge des zu dosierenden Mediums angesaugt,
welche in Richtung des Pfeiles S eintritt und durch den Durchtrittskanal 63, den
Innenraum der Hülsenteile 61 und 62 und dann durch den Durchtrittskanal 6/l in den
Hohlraum 41 vor dem Pumpkolben 50 gelangt. Hierbei ist der Ventileinsatz 60 in dem
der Saugseite entsprechenden Arm des T-förmigen Pumpenkopfes 40 geöffnet, während
der Ventileinsatz 60 in dem der Druckseite entsprechenden gegenüberliegenden Arm
des Pumpenkopfes geschlossen ist.
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Bei der nächsten Betätigung des Ilubmagneten 16 wird der Pumpkolben
50 wieder vorgetrieben und drückt eine dem Kolbenhub entsprechende Menge des Mediums
zur Druckseite des Pumpenkopfes hinaus, wobei nun der Ventileinsatz der Druckseite
öffnet, während der Ventileinsatz
der Saugseite sperrt. Die Einstellung
des Kolbenhubes und damit die Kalibrierung der bei jedem Kolbenhub abgegebenen Menge
des Mediums sind an dem Einstellring 2 wählbar, wie bereits im Zusammenhang mit
Fig. 1 erläutert.
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Ein besonderer Vorteil der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung des aus
zwei Halbschalen 30a und 30b aufgebauten Pumpengehäuses 30 und des darin eingesetzten
Pumpenkopfes 40 besteht in der Möglichkeit, den vorzugsweise als Kunststoffspritzling
hergestellten Pumpenkopf schnell ersetzen und gegen einen anderen austauschen zu
können, was insbesondere bei der Kalibrierung und Verarbeitung von Farbstoffen von
erheblichem Wert ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun die elektrische Steuerung des
Hubmagneten 16 erläutert. Uber einen Hauptschalter 71 und eine Sicherung 72 ist
ein Netzgerät 70 an eine Wechselstrom-Versorgungsleitung anschaltbar. Sekundärseitig
liefert das Netzgerät eine Niedervolt-Gleichspannung. Die Einschaltung des Gerätes
wird durch eine Lampe 73 angezeigt, die der Primärseite des Netzgerätes 70 über
einen Widerstand 74 parallel geschaltet ist. Über einen Gleichrichter-Ring 77 und
einen Relaiskontakt b4ist der Hubmagnet 16 ebenfalls der Primärseite des Netzgerätes
70 parallel geschaltet. Der Wechselspannungsseite des Gleichrichters 77 ist ferner
über einen Vorwiderstand 76 eine Lampe 75 parallel geschaltet. Somit läßt die Betätigung
des Schalters 71 zunächst die Lampe 73 aufleuchten, welche die Betriebsbereitschaft
des Gerätes anzeigt, während die zusätzliche Betätigung des Relaiskontaktes b1 zur
Erregung des Hubmagneten 16 und zum Aufleuchten der Lampe 75 führt.
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Der Kontakt b1 zur Betätigung des Hubmagneten 16 ist einem Relais
B innerhalb eines Taktgebers 90 zugeordnet. Der Taktgeber 90 kann als Multivibrator
oder in anderer dem Fachmann bekannter Weise arbeiten und schaltet das Relais B
innerhalb bestimmter Zeitperioden ein und wieder aus.
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Die Einschaltung des Taktgebers 90 erfolgt über einen Mehrfachschalter
86 mit zwei Schaltebenen oder über den Kontakt a2 eines Relais A, wodurch der Taktgeber
90 die Gleichspannung des Netzgerätes 70 empfängt.
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Weiterhin ist ein Zeitgeber 80 vorgesehen, der ein Zeitrelais T enthält,
dessen Zeitkonstante durch einen nicht gezeigten Kondensator und einen von fünf
einstellbaren Widerständen 81 festgelegt wird. Die Auswahl der Widerstände 81 erfolgt
durch die ersten fünf Positionen des Mehrfachschalters 86 in einer ersten Schaltebene
desselben. Die Erregung des Zeitgebers 80 erfolgt über eine Drucktaste 88 und den
Nehrfachschalter 86 in dessen zweiter Ebene, in welcher die Positionen 1 bis 5 sämtlich
parallel geschaltet sind. Sofern der Mehrfachschalter 86 in einer seiner ersten
fünf Positionen steht, kann die Betätigung des Zeitgebers 80 durch einmalige kurze
Betätigung der Taste 88 erfolgen, wodurch der Zeitgeber 80 die Gleichspannung des
Netzgerätes 70 empfängt. Sobald die Taste 88 betätigt wird und das Relais erregt
wird, wird ein diesem Relais zugeordneter Kontakt t1 betätigt, wodurch das Relais
A zunächst ebenfalls über die Taste 88 Strom empfängt. Sobald das Relais A anzieht,
betätigt es die ihm zugeordneten Kontakte a1 und a2. Der Kontakt a1 liegt der Taste
88 parallel, wodurch ein Selbsthaltekreis für das Relais A gebildet ist, der erst
dann wieder aufgetrennt wird, wenn das Relais g nach Ablauf seiner Zeitkonstante
abfällt. Solange das Relais A erregt ist, empfängt der Taktgeber 90 über den Relaiskontakt
a2 Strom, wodurch dessen
Relais B erregt wird. Durch die Erregung
des Relais B wird dessen Kontakt b1 geschlossen, woraufhin der Hubmagnet 16 über
den Gleichrichter 77 Strom empfängt. Je nach Anwendung der Vorrichtung kann ein
innerhalb einer externen Maschine befindlicher Kontakt anstelle der Taste 88 treten.
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In der Schaltstellung 1 des Schalters 86, welche der kürzesten Zeitkonstante
des Zeitgebers 80 zugeordnet ist,bewirkt eine kurze Betätigung des Kontaktes 88
die Erregung des Relais T für eine Zeitdauer innerhalb welcher der Zeitgeber 90
nur einen Impuls abgibt. Durch Umschaltung des Schalters 86 auf die Position 2 wird
dem Zeitgeber 80 eine entsprechend längere Zeitkonstante zugeordnetlinnerhalb welcher
der Taktgeber 90 zwei Impulse abgibt usw.. Durch die fünf ersten Positionen 1 bis
5 des Schalters 86 können also ein bis fünf selbsttätig repetierende Impulse des
Taktgebers 90 abgeleitet werden. Eine Umschaltung des Schalters 86 in die Position
6 überbrückt den Zeitgeber 80 und bewirkt eine dauernde Einschaltung des Taktgeber
90 woraufhin dieser ununterbrochen neue Impulse abgibt, was zu einer ständig repetierenden
Betätigung des Hubmagneten 16 führt.