DE3303778A1 - DOSING UNIT FOR FLUIDE - Google Patents

Description

Dosiergerät für FluideDosing device for fluids

Dosiergeräte werden in vielen Bereichen der Technik benötigt. Beispielhaft seien hier genannt die Chemietechnik, Pharmazie/ Medizintechnik und der Bereich der chemischen und physikalischen Meßtechnik.Dosing devices are required in many areas of technology. Examples include chemical engineering, pharmacy / Medical technology and the field of chemical and physical measuring technology.

Bekannt sind bereits Dosierpumpen , welche nach unterschiedlichen Verdrängungsprinzipien arbeiten, deren gemeinsamer Nachteil in der intermittierenden Förderung besteht. Ferner gibt es bereits Dosiergeräte, bei denen ein konstantes Kammervolumen mit Fluid gefüllt wird, und nach Abtrennung von einem Zulauf mit einem Auslauf verbunden wird, in den hinein der gesamte Kammerinhalt ausläuft oder ausgespült wird. Für die exakte Dosierung sehr kleiner Mengen ist diese Einrichtung ungeeignet, da die Kammervolumen nicht beliebig verkleinert werden können und die Füllung und Entleerung versagt. Eine Dosierung kann auch durch bekannte Drosselorgane erfolgen, die je nach Druckgefälle einen bestimmten Durchfluß zulassen. Derartige Drosselorgane verändern sich jedoch stark in ihrer Durchflußcharakteristik wenn die Drosselkanten, sei es durch Auswaschungen oder Verschmutzungen nur geringfügig verrundet werden. Bei kleinen Volumenströmen und somit kleinen Drosselquerschnitten besteht zusätzlich die Gefahr des vollständigen Verschlusses der Drossel durch im Fluid mitgeführte Partikelchen.Dosing pumps are already known, which according to different Displacement principles work, the common disadvantage of which is the intermittent promotion. Further there are already dosing devices with a constant chamber volume is filled with fluid and, after being separated from an inlet, is connected to an outlet into which the the entire contents of the chamber leaks or is rinsed out. This device is ideal for the exact dosing of very small quantities unsuitable because the chamber volume cannot be reduced arbitrarily and filling and emptying fails. One Dosing can also take place through known throttling devices which, depending on the pressure gradient, allow a certain flow rate. Such throttle organs, however, change greatly in their flow characteristics when the throttle edges, be it through Washouts or dirt are only slightly rounded. With small volume flows and thus small throttle cross-sections there is also the risk of the throttle being completely closed by small particles entrained in the fluid.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein preisgünstiges Dosiergerät zu realisieren, mit dessen Hilfe Fluide bis hin zu kleinsten Volumenströmen exakt gesteuert werden können, ohne daß Schmutzempfindlichkeit vorliegt, und wobei der Nachteil einer merklichen Pulsation des Volumenstromes auf einfache Weise weitgehendst vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kompressibilität des zu dosierenden Mediums ausgenutzt wird, indem mindestens ein Hohlraum mit näherungsweise konstantem Volumen, der ständigThe object of the invention is to realize an inexpensive metering device with the help of which fluids up to The smallest volume flows can be precisely controlled without being sensitive to dirt, and with the disadvantage a noticeable pulsation of the volume flow can be largely avoided in a simple manner. This task will according to the invention achieved in that the compressibility of the medium to be dosed is used by at least one cavity with an approximately constant volume, which is constantly

mm, O _β mm, O _β

mit dem Fluid gefüllt ist, jeweils an einem oder mehreren Zuläufen mit erh-öhtem Druck ein bestimmtes Kompressionsvolumen aufnimmt, und nach vollständiger Abtrennung vom Zulauf und bei anschließender Verbindung mit einem oder mehreren auf niedrigerem Druckniveau befindlichen Auslaufen durch Expansion des Fluids das vom Zulauf aufgenommene Kompressionsvolumen wieder abgibt. Der erfindungsgemäß erzielte Volumenstrom kann bei Flüssigkeiten mit ihrer geringen Kompressibilität außerordentlich klein sein. Da die Hohlräume wesentlich größer sind als das Expansionsvolumen, besteht praktisch keine Schmutzempfindlichkeit. Werden mehrere Hohlräume zeitlich zueinander versetzt mit dem Zulauf und Auslauf verbunden, so kann praktisch ohne Mehraufwand eine quasi stetige Dosierung erfolgen. Der Volumenstrom des Dosiergerätes kann durch die Frequenz, mit der die Hohlräume mit dem Zulauf und Auslauf verbunden werden, und durch das Druckgefälle eingestellt werden. Nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung weist das Dosiergerät mindestens zwei dicht aufeinanderliegende Scheiben auf, von denen die eine Scheibe unbeweglich und mit die Zuläufe und Ausläufe bildenden Durchbrüchen versehen ist, während die zweite Scheibe drehbeweglich oder oszilierend auf der ersten Scheibe angeordnet und mit den Hohlräumen in Form von nur zur ersten Scheibe hin offenen Kammern versehen ist, welche infolge der drehbeweglichen oder oszilierenden Anordnung der zweiten Scheibe wechselweise mit den Zu- und Ausläufen der ersten Scheibe in Verbindung bringbar sind.is filled with the fluid, takes up a certain compression volume at one or more inlets with increased pressure, and after complete separation from the Inlet and with subsequent connection with one or more outlets located at a lower pressure level releases the compression volume taken up by the inlet again by expansion of the fluid. According to the invention The volume flow achieved can be extremely small in the case of liquids with their low compressibility. Since the Cavities are much larger than the expansion volume, there is practically no sensitivity to dirt. Will be several Cavities connected to the inlet and outlet offset in time, so a quasi constant dosing. The volume flow of the dosing device can be determined by the frequency with which the cavities be connected to the inlet and outlet, and adjusted by the pressure gradient. After a shaping Feature of the invention, the metering device has at least two closely spaced discs, one of which Disk is immobile and is provided with openings forming the inlets and outlets, while the second disk rotatably or oscillatingly arranged on the first disc and with the cavities in the form of only the first Disc towards open chambers is provided, which as a result of the rotatable or oscillating arrangement of the second Disc can be brought into connection alternately with the inlets and outlets of the first disc.

Als Material für die Scheiben wird erfindungsgemäß Keramik vorgeschlagen, wie z.B. Aluminiumoxid, weil bei aus diesem Material bestehenden Dichtflächen ein ungewollter, permanenter Leckstrom vom Zulauf zum Auslauf praktisch vollständig unterbunden werden kann, so daß bei Nichtbewegen des Hohlraumes eine echte Absperrung des Zulaufs vom Auslauf erreicht wird. Für weniger anspruchsvolle Aufgaben können natürlich auchAccording to the invention, ceramic is used as the material for the disks suggested, such as aluminum oxide, because sealing surfaces made of this material produce an unwanted, permanent Leakage flow from the inlet to the outlet can be prevented practically completely, so that when the cavity is not moved a real shut-off of the inlet from the outlet is achieved. Of course, you can also do less demanding tasks

andere Werkstoffe, wie z.B. Kunststoffe verwendet werden.other materials such as plastics are used.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt; und zwar zeigen:In the drawing, the subject matter of the invention is shown in several exemplary embodiments; namely show:

Fig. 1a bis 1d ein erfindungsgemäßes Dosiergerät1a to 1d a metering device according to the invention

mit zwei Scheiben, von denen die obere oszilierend bewegt wird,with two disks, of which the upper one is moved in an oscillating manner,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Dosiergerät mit zwei2 shows a metering device according to the invention with two

Scheiben, von denen die obere rotorisch bewegt wird,Disks, of which the upper one is rotated,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Dosiergerätes mit zwei Scheiben, von denen die eine rotorisch bewegt wird, und wobei der Transport des Fluids in radialer Richtung von außen nach innen oder umgekehrt erfolgt, und3 shows a basic illustration of a further metering device according to the invention with two disks from one of which is moved in a rotary manner, and the transport of the fluid in a radial direction Direction from outside to inside or vice versa takes place, and

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Dosiergerätes mit zwei Scheiben, von denen die eine rotorisch bewegt wird, und wobei der Transport des Fluids in radialer Richtung von außen nach innen oder umgekehrt erfolgt, und die Anzahl der Hohlräume im Vergleich zu der Anzahl der Zu- und Ausläufe ungleich ist.4 shows a basic illustration of a further metering device according to the invention with two disks from one of which is moved in a rotary manner, and the transport of the fluid in a radial direction Direction from outside to inside or vice versa, and the number of cavities in the Compared to the number of inlets and outlets is unequal.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich,wird ein Hohlraum 1 der einen Scheibe wechselweise mit einem Zulauf 2 und einem Auslauf 3 der anderen Scheibe in Verbindung gebracht, was über oszilierende Bewegungen erfolgen kann. Gemäß der Fig. 1a ist der Hohlraum bereitsAs can be seen from Fig. 1, a cavity 1 of the one disc alternately connected to an inlet 2 and an outlet 3 of the other disk, which is via oscillating movements can be done. According to Fig. 1a, the cavity is already

mit dem zu dosierenden Medium gefüllt. Nach der Fig. 1b ist er mit dem Zulauf 2 verbunden, welcher unter einem höheren Druck steht. Dadurch strömt entsprechend der Kompressibilität des Fluides und der elastischen Aufweitung des Hohlraumes 1 eine definierte Fluidmenge in den Hohlraum 1. Anschließend wird der Hohlraum 1 gegenüber dem Zulauf 2 abgeschlossen. Dieser Zustand ist in Fig. 1c dargestelH Schließlich wird nach der Fig. 1d der Hohlraum 1 mit dem Auslauf niedrigeren Druckes in Verbindung gebracht, wobei das zuvor in dem Hohlraum 1 eingeschlossene Fluid expandiert. Dabei bleibt der Hohlraum 1 gefüllt, so daß nur das Expansionsvolumen in den Auslauf 3 gelangt. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 werden.die Hohlräume durch rotorische Bewegungen einer oberen Scheibe wechselweise mit einem Zu- und Auslauf einer unteren Scheibe in Verbindung gebracht. Dabei können beliebig viele und relativ kleine Hohlräume umlaufen, solange diese entsprechend dem erläuterten Funktionsprinzip den Zu- und Auslauf nicht direkt miteinander verbinden. Nach Fig. 2 erfolgt also der Fluidtransport auf einer Kreisbahn.filled with the medium to be dosed. According to Fig. 1b it is connected to inlet 2, which is under a higher pressure. As a result, the flow corresponds to the compressibility of the fluid and the elastic expansion of the cavity 1 a defined amount of fluid into the cavity 1. The cavity 1 is then closed off from the inlet 2. This state is shown in Fig. 1c Finally, according to FIG. 1d, the cavity 1 is brought into connection with the outlet of the lower pressure, wherein the fluid previously enclosed in the cavity 1 expands. The cavity 1 remains filled, so that only the expansion volume reaches the outlet 3. According to the embodiment According to FIG. 2, the cavities are alternated with a feed and a rotor movement of an upper disk Spout associated with a lower disc. Any number of relatively small cavities can circulate, as long as these do not connect the inlet and outlet directly with one another in accordance with the functional principle explained. To 2 the fluid is transported on a circular path.

Nach der Prinzipdarstellung gemäß der Fig. 3 erfolgt der Fluidtransport ebenfalls durch rotorische Bewegungen aber in radialer Richtung von außen nach innen oder umgekehrt. Je nach Bedarf können mehrere Hohlräume umlaufen (bei diesen Beispiel 8) und mehrere Zu- und Auslaufe verwendet werden.The fluid is transported according to the basic illustration according to FIG. 3 also by rotary movements but in a radial direction Direction from outside to inside or vice versa. Depending on requirements, several cavities can run around (in this example 8) and several inlets and outlets can be used.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Prinzipdarstellung, bei welcher der Fluidtransport wiederum durch rotorische Bewegungen erfolgt und wobei die Anzahl der Zu- bzw.- Ausläufe und der Hohlräume ungleich ist. Hierdurch wird erreicht, daß alle Hohlräume zeitlich versetzt mit den Zu- und Ausläufen verbunden werden. Bei η Zuläufen bzw. Ausläufen und η + 1 Hohlräumen ergeben sich n· (n +· 1) Einzelvolumen je Umdrehung und bei dem gezeigten Beispiel nach Fig. 4 20 Einzelvolumen.FIG. 4 shows a further basic illustration in which the fluid is transported again by means of rotary movements and wherein the number of inlets or outlets and the cavities are unequal. This ensures that all cavities connected to the inlets and outlets at different times. With η inlets or outlets and η + 1 cavities result in n · (n + · 1) individual volumes per revolution and at the example shown according to FIG. 4 20 individual volumes.

Erfindungsgemäß sind in der Weise getrennte Zuläufe denkbar, daß simultane Dosierungen und Mischungen von verschiedenen Fluiden erfolgen können. Erfindungsgemäß können auch die Ausläufe getrennt mit verschiedenen Verbrauchern in Verbindung stehen. Eine solche Ausführung erlaubt die gleichmäßige Aufteilung des zugeführten Fluids auf verschiedene Verbraucher.According to the invention, separate feeds are conceivable in such a way that simultaneous meterings and mixtures of different Fluids can be done. According to the invention, the outlets can also be connected separately to different consumers stand. Such a design allows the supplied fluid to be distributed evenly among different ones Consumer.

Die gezeigten Scheiben bestehen aus Aluminiumoxid. Dieses Material ist besonders hart und verschleißfest und die Dichtflächen der Scheiben können so eben und glatt hergestellt werden, daß praktisch keine Leckströme auftreten können.The disks shown are made of aluminum oxide. This The material is particularly hard and wear-resistant and the sealing surfaces of the discs can be made even and smooth be that practically no leakage currents can occur.

Wie bereits erwähnt, sind die beschriebenen und dargestellten Ausführungen nur Beispiele zur Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt. Im Rahmen.des erfindungsgemäßen Grundgedankens sind hinsichtlich der Anordnung und Gestaltung der Hohlräume sowie der Zu- und Ausläufe auch noch andere Möglichkeiten gegeben. In diesem Zusammenhang ist auch ein Dosiergerät mit drei Scheiben vorstellbar, von denen die bewegliche mittlere Scheibe mit Hohlräumen in Form von Durchbrüchen versehen sein würde, während die beiden äußeren Scheiben die Zu- bzw. Ausläufe aufweisen könnten.As already mentioned, the embodiments described and shown are only examples for realizing the invention, and it is not limited to this. In the context of the invention The basic ideas are also with regard to the arrangement and design of the cavities and the inlets and outlets other possibilities given. In this context, a dispenser with three disks is also conceivable, of which the movable middle disc would be provided with cavities in the form of openings, while the two outer Slices that could have inlets or outlets.

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Claims (3)

AnsprücheExpectations 1., Dosiergerät für Fluide, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressibilität des zu dosierenden Fluids ausgenutzt wird, indem mindestens ein Hohlraum (1) mit näherungsweise konstantem Volumen, der ständig mit dem Fluid gefüllt ist, jeweils an einem oder mehreren Zuläufen (2) mit erhöhtem Druck ein bestimmtes Kompressionsvoluraen aufnimmt und nach vollständiger Abtrennung von dem Zulauf (2) und bei anschließender Verbindung mit einem oder mehreren auf niedrigerem Druckniveau befindlichen Ausläufen (3) durch Expansion des Fluids das vom Zulauf (2) aufgenommene Kompressionsvolumen wieder abgibt. 1. , Dosing device for fluids, characterized in that the compressibility of the fluid to be dosed is utilized by having at least one cavity (1) with an approximately constant volume, which is constantly filled with the fluid, in each case at one or more inlets (2) increased pressure absorbs a certain compression volume and, after complete separation from the inlet (2) and subsequent connection with one or more outlets (3) located at a lower pressure level, releases the compression volume absorbed by the inlet (2) again through expansion of the fluid. 2. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Dosing device according to claim 1, characterized in that daß es mindestens zwei dicht aufeinanderliegende Scheiben aufweist, von denen die eine Scheibe unbeweglich und mit die Zuläufe (2) und Ausläufe (3) bildenden Durchbrüchen versehen ist, während die zweite Scheibe drehbeweglich oder oszilierend auf der ersten Scheibe angeordnet und mit den Hohlräumen (1) in Form von nur zur ersten Scheibe hin offenen Kammern versehen ist, welche infolge der drehbeweglichen oder oszilierenden Anordnung der zweiten Scheibe wechselweise mit den Zu- und Ausläufen (1,3) der ersten Scheibe in Verbindung bringbar sind.that it has at least two closely spaced discs, one of which is immovable and is provided with the inlets (2) and outlets (3) forming openings, while the second disc is rotatable or arranged oscillating on the first disc and with the cavities (1) in the form of only for first disc is provided towards open chambers, which as a result of the rotatable or oscillating arrangement the second disc can be brought into connection alternately with the inlets and outlets (1,3) of the first disc. 3. Dosiergerät nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus Keramik bestehen.3. Dosing device according to claims 1 and 2, characterized in that that the discs are made of ceramic.