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Schlauchpumpe
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Einkomponentenkleber, d. h.schem Aufwand dazu veranlasst werden könnte, genau am Ende eines Pumpenspiels zum Stillstand zu kommen. Überdies wird der Wirkungsgrad der bekannten Anordnung dadurch beeinträchtigt, dass der erste keilförmige (Ventil-) Stempel zwar vor dem eigentlichen Pumpenstempel gegen den Schlauch ge- drückt wird, aber nach dem Hochgehen desselben erst abhebt, so dass ein Teil der Pumpbewegung des
Pumpenstempels bei geschlossenen Ventilen erfolgt.
Bei einer andern, ebenfalls mit drei Stempeln arbeitenden Schlauchpumpe werden alle Stempel durch eine Nockenwelle gesteuert. Auch bei dieser Ausführungsform lässt sich das Ende eines Pumpenspiels nur mit grösserem Aufwand festhalten.
Beide für rotierende Antriebe vorgesehene Schlauchpumpen erlauben wegen der Trägheit solcher Antriebe nicht die sofortige Abgabe einer Einzelportion, wenn der Benutzer dies wünscht oder eine vorgegebene Situation eintritt.
Die Erfindung zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass sämtliche Druckelemente durch Federkraft in ihrer Ruhelage gehalten sind, wobei ein in Flussrichtung hinter dem letzten keilförmigen Druckelement angeordnetes, mit einer Anlagefläche versehenes Druckelement in Ruhestellung vom Schlauch abgehoben Ist, wogegen die übrigen Druckelemente in Ruhelage gegen den Schlauch gedrückt sind, wobei die keilförmigen Druckelemente den Schlauch vollständig abquetschen.
Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist, dass jedem Druckelement zu dessen Betätigung bzw. zum Abheben gegen die Federkraft aus der Ruhelage ein Elektromagnet zugeordnet ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schrägansicht der Pumpenanordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 in abgebrochener Darstellung eine Draufsicht auf die Pumpenanordnung bei abgenommenem Deckel, in vergrössertem Massstab, Fig. 3 in einem Schnitt entlang der Linie m-ni der Fig. 2 einen Druckkörper mit dem zugehörigen Elektromagneten, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform zur Erregung der die Druckkörper betätigenden Elektromagnete, Fig. 5 eine Halbleiterschaltanordnung zur Betätigung eines Druckkörpers entsprechend einem der Blöcke A bis D von Fig. 4 und Fig. 6 eine Schaltanordnung entsprechend dem Block E von Fig. 4.
Wie hauptsächlich aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, taucht ein Schlauch --1-- in ein Vorratsge- fäss --2-- für die zu fördernde Flüssigkeit ein. Der Schlauch-l-ist an einem Widerlager -11-- vor- beigeführt, das an einer horizontalen Platine-P-des Gehäuses-G-befestigt ist.
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Durch eine senkrechte, an die Platine-P-anstossende und dem Widerlager --11-- gegenüber- liegende Wand --W-- des Gehäuses sind die den Druckelementen-3, 5, 7 und 9-zugeordneten Füh-
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und 49a, b- an, deren andere Enden mittels Haken-34, 36, 38 und40-an der Wand-W-verankert sind.
Durch diese Zugfedern werden die Stangen-15, 17 und 19-- und damit die Druckelemente-5, 7 und 9-so stark gegen den Schlauch --1-- gedrückt, dass dieser bei ruhendem Gerät zumindest im Bereich der Druckelemente-5 und 9-- vollständig abgequetscht wird.
Auch der aus dem Druckelement -3-- und der Führungsstange --13-- bestehende Stempel wird durch Federkraft in seiner Ruhelage gehalten, jedoch greift die Zugfeder --43-- an einem Fortsatz-53ader Muffe-53-und einem Haken-32-an, der an dem Steg-L-befestigt ist. Sie zieht daher das
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vollständig abgequetscht und der Durchgang von Flüssigkeit unterbunden wird. Diese Druckelemente haben daher die Funktion eines Einlass- bzw. Auslassventils.
Die Druckelemente --3 und 7-- weisen eine grössere Andruckfläche auf, so dass jedes ein grösseres Schlauchstück auf einmal zusammendrücken kann. Durch Austausch der Druckelemente ist es möglich, die Auflagefläche und damit das mit einem Pumpenspiel zu fördernde Flüssigkeitsvolumen in groben Stufen zu verändern. Eine Feinregulierung lässt sich mittels der Anschlagschrauben-4, 8- erreichen, durch die der Hub jedes der Druckelemente --3, 5-- begrenzt wird.
Da ein längeres Schlauchstück dem Zusammenquetschen wesentlich grösseren Widerstand entgegensetzt als die kurze Quetschzone unter den keilförmigen Druckelementen --5 und 9-- müssen die Federn - -47a, b-- kräftiger sein als die Federnpaare --45a, bund 49a, b--. Dies wird in den Zeichnungen durch eine grössere Vorspannung der Feder, d. 11. die näher zum Steg --L-- festgeklemmte Hülse --37-- an- gedeutet. Es ist für den Fachmann naheliegend, den gleichen Effekt durch Federn aus stärkerem Draht oder durch zusätzliche, parallel wirkende Federn zu erzielen.
Ebenso können die Zugfedern durch über die Führungsstangen geschobene Druckfedern oder andere, ähnlich wirkende Federelemente ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Betätigung der Druckelemente --5,7 und 9-- ist beispielsweise für das Druckelement --9-- in Fig. 3 dargestellt.
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renblech ist eine Spule --70-- gewickelt. Der eine äussere Schenkel des E-Kerns ist mit der Unterseite der Trägerplatte --Q-- verbunden, z. B. verschraubt oder verklebt. Die Öffnung des --E-- liegt dabei in der Ehene der Führungsstange --19--und weist nach der Seite des Schlauches, d. h. in der Darstellung von Fig. 3 nach links. Der andere äussere Schenkel ist bei --72-- mit dem Anker --71--, der ebenfalls aus Transformatorenblech besteht, in der Kernebene drehbar verbunden. Die beiden Endbleche --71a, b-- des Ankers --71-- sind über denE-Kern-69-- hinausverlängert und greifen durch Ausnehmungen in der Trägeplatte --Q-- hindurch.
Ihre Enden weisen eine, vorzugsweise ovale Bohrung --73-- auf, in die Stifte - -59a, b-- eingreifen, welche diametral an der Muffe --59-- angeordnet sind.
Wird der Elektromagnet-Em-erregt, d. h. fliesst durch die Wicklung --70-- ein Strom, so wird der Anker aus seiner Ruhelage gegen den E-Kern gezogen. Dadurch wird die Muffe --59-- und mit ihr
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ten des Stromes kehrt der Stempel durch die Kraft der Federn --49a, b-- wieder in die Ruhelage zurück.
Die Betätigung der Druckelemente --5 und 7-- erfolgt in vollkommen gleicher Weise durch Elektro- magnete-Emc und Emd-.
Die Betätigungseinrichtung für das Druckelement --3-- unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen dadurch, dass der E-Kern desElektromagneten-Ema--abweichend von der Darstellung von Fig. 3 links vom Anker, mit Öffnung nach rechts angeordnet ist. Dadurch wird der Anker bei Stromdurchgang durch die Wicklung nach links und mit ihm das Druckelement --3-- gegen den Schlauch bewegt
Mit Vorteil werden die vier den Druckelementen zugeordneten Elektromagnete durch HalbleiterSchaltanordnungen zu- und abgeschaltet, wie sie beispielsweise in den Fig. 4 bis 6 dargestellt sind.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, besteht die Gesamtanordnung aus vier identisch gleichen Schaltstufen --A, B, C, sowie einer vorgeschalteten Impulsformer-bzw.-verstärkerstufe-E-. Der genauere Aufbau der Schaltstufen-A bis D-ist aus Fig. 5 ersichtlich, die Schaltung der Impulsformerstufe --E-aus Fig. 6.
Die Schaltstufe gemäss Fig. 5 besteht aus einem monostabilen Multivibrator mit nachgeschalteter Leistungsstufe, wobei als aktive Halbleiterelemente Transistoren verwendet werden.
Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, gehören alle verwendeten Transistoren dem npn-Typ an.
Selbstverständlich könnte man auch pnp-Typen verwenden, wenn man bestimmte, jedem Fachmann geläufige Änderungen vornimmt. So muss z. B. die Polarität der Stromversorgung gewechselt werden.
Ebenso müssen in diesem Fall die Dioden umgepolt werden.
Es ist aber auch möglich, die gezeigten Transistorschaltungen durch andere Schaltanordnungen zu ersetzen, sofern diese ähnliche Schalteigenschaften aufweisen.
In der inFig. 5 gezeichnetenAusführungsform ist der npn-Transistor --Tl-- im Ruhezustand leitend, da seine Basis über die Diode --D2-- und den Widerstand --R2-- mit der positiven Stromquelle --S2--
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verbunden ist und positive Spannung erhält. Der Spannungsabfall am Widerstand --R3--, der durch den Kollektorstrom des Transistors --T1-- entsteht, bewirkt, dass über den aus den Widerständen-R und R5-- gebildeten Spannungsteiler nur eine sehr geringe positive Spannung, bezogen auf die negative Versorgungsleitung --0 --, an die Basis des Transistors --T2-- gelangt. Da der Emitter des Transistors--T2-- über die Emitterdiode des Transistors --T3-- mit der Minus-Leitung --0-- verbunden ist, weist er gegen- über dieser ebenfalls ein schwach positives Potential auf.
Deshalb ist die Spannung an der Emitterdiode
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--T2-- nahezu Nulllektorstrom zumindest nicht ausreicht, um im Elektromagneten-Em-ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Anker anziehen und damit das zugehörige Druckelement aus seiner Ruhelage bewegen würde.
Hier soll erwähnt werden, dass der Transistor-T-durch die Stromquelle-S,- versorgt wird, während die übrigen Stufen von der Stromquelle --S2-- versorgt werden. Um ein sicheres Funktionieren der Anlage zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass diese Vorstufen von einer Stromquelle gespeist werden, welche eine weitgehend konstante Spannung liefert, die sich auch bei Belastungsänderungen, z. B. beim Durchschalten des Transfstors --T3-- nicht ändert. Anderseits ist der Strombedarf der Lei- stungsstufe so gross, dass ausreichende Siebungs-und Stabilisierungsmassnahmen zu aufwendig würden.
Deshalb liegtdie Leistungsstufe an der vollen Versorgungsspannung, z. B. einer Batterie oder einem Gleichrichter, während der Strom für die Vorstufen mit ihrem geringeren Strombedarf in an sich bekannter Weise sorgfältig stabilisiert und gesiebt wird. Die Stromversorgungseinrichtung ist hier nicht besonders dargestellt, da sie durch jeden Fachmann unter Beachtung der obigen Gesichtspunkte entworfen werden kann.
Wie erwähnt. ist der Transistor --T2-- in Ruhe nahezu gesperrt, d. h., dass am Widerstand ein nur sehr geringer Spannungsabfall auftritt. Dies bewirkt, dass die-in Fig. 5 - rechte Seite des Kon- densators-Cg-zunächst etwa an der vollen positiven Versorgungsspannung --S2-- liegt. Die linke Belegung dieses Kondensators hingegen liegt an einem Spannungsteiler, der durch den Widerstand einerseits und die Serienschaltung aus der Diode --D2-- und der Emitterdiode des Transistors --T1-- ge- bildet wird und die Versorgungsleitungen --S2 und 0-- verbindet, d. h. an einem nur einige Zehntelvolt über Null liegenden Potential. Der Kondensator ist also im Ruhezustand auf eine Spannung aufgeladen, die etwas geringer ist, als die Spannung --S2--.
Trifft am Eingang der Schaltstufe, d. h. über den Kondensator --C1-- ein negativer Impuls ein, so hebt dieser die positive Vorspannung der Basis des Transistors --T 1-- auf, wodurch dessen Leitfähigkeit vermindert wird. Infolgedessen steigt seine Kollektorspannung und auch die Spannung an der Basis des Transistors --T2--. Dessen Leitfähigkeit wird erhöht, die Kollektorspannung sinkt. Der Kondensator - überträgt den negativen Impuls auf die Diode --D2--, wodurch auch die Basis des Transistors - weniger positiv und die Sperrung des Transistors beschleunigt wird. Dabei beginnt sich der Kondensator --C3-- über die Widerstände --R2 und R6-- zu entladen.
Am Ende des Entladevorganges nimmt die Diode --D2-- und auch die Basis von --T1-- eine positive Spannung an, womit die Leitfähigkeit dieses Transistors steigt und die Schaltanordnung in den Ruhezustand zurückkehrt.
Der Kondensator --C2-- hat die Aufgabe, in bekannter Weise die Flankensteilheit der über --R4-- übertragenen Impulse zu verbessern und die Ein- bzw. Ausschaltzeiten zu verkürzen.
Die Diode-D-dient zur Ableitung der induktiven Rückschlagsspannung, die beim Abschalten des Transistors--T'-entsteht und diesen zerstören könnte. Schliesslich ist noch der Widerstand--Ri7-
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der die Diode-D.- schwach positiv, d. h.Diode --D1-- überwinden.
Die Steuerimpulse der Schaltstufen --B, C und D-- werden vom Kollektor des Transistors--T17- der jeweils vorhergehenden Stufe --A, B bzw. C--, abgenommen, wie bei --M-- in Fig. 5 gezeigt.
Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass die Schaltstufe --A-- mit dem Elektromagnet -- Ema-dem Druckelement --3-- zugeordnet ist, die Schaltstufe --B-- mit dem Elektromagnet --Emb-- dem Druckelement-9-, die Schaltstufe --C-- mit dem Elektromagnet-Em-dem Element-7-- und Stufe --D-- mit dem Elektromagnet --Rmd-- dem Element --5--.
Die Schaltstufe --A-- erhält ihre Steuerimpulse wahlweise über einen Umschaltkontakt-S-entweder von der Schaltstufe --D--, wodurch sich ein Dauerbetrieb ergibt, oder wenn jedes Pumpenspiel von aussen her ausgelöst werden soll, von einer besonderen Verstärker- bzw. Impulsformer-Stufe --E--.
Die Stufe-E-ist in Fig. 6 dargestellt Es handelt sich um eine sogenannte Schmitt-Trigger-Schal- tung. Diese hat die Aufgabe, eine Änderung der Eingangsspannung, auch wenn sie sehr langsam erfolgt, in einen sehr scharfen Spannungssprung an ihrem Ausgang zu verwandeln, der ausreicht, um die Schaltstufe --A-- zum Ansprechen zu bringen.
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Die Funktion soll kurz unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben werden.
Die Stufe --E-- besteht im wesentlichen aus den npn-Transistoren --T4 und T5--, deren Emitter
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Es sei angenommen, der Photowiderstand --F-- liege im Dunkeln, d. 11. sein elektrischer Widerstand isthoch gegenüber --R14--. Dann liegt die Basis von--T4-- über-R -praktisch an Masse-0-, der Transistor --T4-- ist gesperrt und sein Kollektor hat wegen des geringen Spannungsabfalls an --Ru-- nahezu das Potential von-S2-. Damit liegt an der Basis von --T5-- eine gegenüber dem Emitter positive Spannung und der Transistor --T5-- ist durchgesteuert. Wird nun der Photowiderstand-F-- belichtet, so erhöht sich die Spannung an der Basis von-T4--, wodurch sich dessen Leitfähigkeit erhöht.
Dadurch vergrössert sich der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand --R12--, Die Kollektorspannung von - sinkt und damit verschiebt sich auch die Basisspannung von-Ts--gegen-0-. Gleichzeitig erhöht sich der Spannungsabfall an-Rlf, wodurch das Potential der Emitter etwas angehoben wird. Beide Vorgänge ergänzen sich derart, dass schliesslich die Basis von --T5-- negativ gegen den Emitter und damit dieser Transistor gesperrt wird, während der Transistor --T4-- leitend ist.
Wird der Photowiderstand verdunkelt, so erfolgt der umgekehrte Vorgang.
Die beschriebene Änderung des Schaltzustandes der Transistoren --T4 und T5-- tritt infolge einer Rückkopplung über den Widerstand --R schlagartig ein, sobald das Potential an der Basis von --T4-einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet.
Da die nachfolgende Stufe --A-- nur durch negative Impulse zum Ansprechen gebracht wird, wird
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lung von --S-wahlweise beim Belichten oder beim Verdunkeln des Photowiderstandes-F- abgegeben wird.
Mittels des Schalters-S-kann der Eingang auch auf eine Drucktaste oder auf einen Fussschalter --S2-- umgelegt werden. Der Widerstand-R dient dabei zur Begrenzung des Basisstromes von - -T4--. Der Kondensator --C4-- dient dazu, kurze Störimpulse vom Eingang der Stufe-E-fernzuhalten.
Die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung wird nun unter der Annahme erläutert, dass die Pumpe jedesmal eine bestimmte Menge Klebstoff abgeben soll, wenn eine Lichtquelle, z. B. durch einen Gegenstand auf einem vorbeilaufenden Fliessband verdeckt wird. Dabei sinkt die Spannung an der Basis von --T4--, --T4-- wird gesperrt und --T5-- leitend, wodurch die Kollektorspannung an --T s-- sinkt.
Um einen negativen Steuerimpuls zu bekommen, muss also der Schalter-S-in der Fig. 6 nach rechts gelegt sein.
Der negative Impuls wird vom Ausgang-N-über den Schalter-S-der --S4-- der Stufe --A-- zugeführt.
Der zugehörige Elektromagnet --Ema-- zieht an und das flache Druckelement --3-- wird gegen den Schlauch-l-gedrückt, wodurch sofort bei Beginn des Pumpenspiels Klebstoff aus z. B. einer Auftragsspitze ausgestossen wird.
Am Ausgang Stufe --A-- entsteht mit Verzögerung gegenüber dem Startimpuls ebenfalls ein negativer Impuls, der der Stufe-B-- zugeführt wird und das Öffnen des als Einlassventil wirkenden keilförmigen Druckelements --9-- bewirkt. In gleicher Weise werden nacheinander auch die Druckelemente --7 und 5-- geöffnet.
In der gleichen Reihenfolge kehren die vier Druckelemente wieder in ihre jeweilige Ruhelage zurück.
Die Verzögerung, nach der jeder Elektromagnet das zugehörige Druckelement in die Ruhelage zurückkehren lässt, wird durch die Zeit bestimmt, die zur Entladung des Kondensators-C-erforderlich ist. Sie kann durch Veränderung der Kapazität von --C3-- oder des Widerstandes --R2-- varliert werden.
Wenn sehr viskose Flüssigkeiten zu fördern sind, ist es vorteilhaft, die Zeitkonstante der Kombina- tion-R/Cg-gross zu machen, während sie bei dünnflüssigem Material klein gehalten werden kann.
Eine allzugrosse Zeitkonstante würde zu einer Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit führen, da jede der Stufen ihren Startimpuls erst dann erhält, wenn die vorhergehende Stufe in ihren Ruhezustand zurückkehrt. Das heisst, dass auch jedes der zugehörigen Druckelemente im selben Augenblick in seine
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Ausgangsstellung zurückkehrt, in welchem das zeitlich nachfolgende Element durch Erregung des Elektromagneten aus seiner Ruhelage bewegt wird.
Es ist auch möglich, durch geeignete Dimensionierung der elektrischen Bauteile bzw. Einfügen von Verzögerungsgliedern den zeitlichen Abstand der Bewegung der einzelnen Druckelemente zu verschieben, doch muss darauf geachtet werden, dass Element --3-- bereits geöffnet, d. h. in seine Ruhelage zurückgekehrt ist, bevor das Element --5-- öffnet und bevor Element --7-- schliesst, da sonst die Kraft des niedergehenden Elementes --7-- dazu verwendet würde, den Widerstand des bei Element --3-- zusammengequetschten Schlauches zu überwinden.
Der Schalter --S4-- kann in seiner andern Stellung dazu verwendet werden, Ausgangsimpulse von Schaltstufe --D-- an den Eingang von Stufe --A-- zurückzuführen, so dass sich das Pumpenspiel wiederholt, sobald das letzte Druckelement in seine Ruhelage zurückgekehrt ist.
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desSchalters --Sl-- inPATENTANSPRÜCHE :
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Schlauchpumpe zur Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen in kontinuierlich einstellbaren Portionen, bei der im Inneren eines Schlauches durch gesteuertes Abquetschen und Freigeben aufeinanderfolgender Schlauchabschnitte Flüssigkeit gefördert wird, wobei mehrere, jeweils festen Abschnitten des Schlauches zugeordnete, gegen den Schlauch bewegbare Druckelemente vorgesehen sind und bei der In Ruhelage wenigstens drei aufeinanderfolgende Druckelemente, vorzugsweise Stempel gegen den Schlauch gehalten werden, und zwei nicht unmittelbar benachbarte Druckelemente etwa keilförmig ausgebildet sind und den Schlauch nur im Bereich einer quer zum Schlauch verlaufenden Linie abquetschen, während die übrigen Druckelemente in geschlossener Stellung dem Schlauch flächig anliegen,
wobei ferner an den flächig am Schlauch zur Anlage kommenden Druckelementen verstellbare Anschläge zur Hubbegrenzung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Druckelemente (3, 5, 7, 9) durch Federkraft (43, 45, 47,49 jeweils a bzw. b) in ihrer Ruhelage gehalten sind, wobei ein in Flussrichtung hinter dem letzten keilförmigen Druckelement (5) angeordnetes, mit einer Anlagefläche versehenes Druckelement (3) in Ruhestellung vom Schlauch (1) abgehoben ist, wogegen die übrigen Druckelemente in Ruhelage gegen den Schlauch gedrückt sind, wobei die keilförmigen Druckelemente den Schlauch vollständig abquetschen und dass jedem Druckelement (3, 5, 7, 9) zu dessen Betätigung bzw. zum Abheben gegen die Federkraft aus der Ruhelage ein Elektromagnet (Em : a, d, c, b) zugeordnet ist.