Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bekannte Dosiervorrichtungen dieser Art, namentlich solche mit einer Dosierkammer, besitzen einen vergleichsweise komplizierten Aufbau, insbesondere dann, wenn der Rauminhalt der Dosierkammer entsprechend der gewünschten Dosiermengen einstellbar zu sein hat.
Dementsprechend ist es als ein Anliegen der Erfindung anzusehen, eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sich mit einem einfachen Aufbau die zu dosierenden Mengen in einem praktisch unbegrenzten Bereich einstellen lassen.
Dieses Anliegen wird bei der vorgeschlagenen Dosiervorrichtung dadurch befriedigt, dass sie die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 umschriebenen Merkmale aufweist. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen umschrieben, die insbesondere dazu geeignet sind, sehr geringe Mengen zu dosieren.
Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 rein schematisch die Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Dosiervorrichtung;
Fig. 2 in grösserem Massstab einen Längsschnitt durch ein Beispiel der Ausführungsform der Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2;
Fig. 4, 5 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2 bei geöffnetem bzw. geschlossenem Ventil;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform; und
Fig. 7, 8 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6 bei offenem bzw. geschlossenem Ventil.
An die in Fig. 1 dargestellte Dosiervorrichtung 10 schliesst eine Zuführleitung 11 und eine Wegführleitung 12 an. Die Dosiervorrichtung 10 selbst weist einen Durchflussmesser 13 auf, der fest mit einem Ventil 14 verbunden ist, wobei die Elemente 13 und 14 - wie sich noch zeigen wird - wegnehmbar auf einem gemeinsamen Sockel 15 angeordnet sind. Die Dosiervorrichtung 10 weist auch eine hier nur schematisch dargestellte Steuer- und Betätigungsvorrichtung 16 auf. Diese Vorrichtung 16 weist einerseits eine Steuereinheit 17 und eine von der Steuereinheit angesteuerte Betätigungsstufe 18 auf. Die Steuereinheit 17 weist eine Lichtquelle 19 auf, von der ein Lichtleiter 20 zum Durchflussmesser 13 aus geht.
Ein weiterer Lichtleiter 21 führt vom Durchflussmesser 13 zu einer Empfängerstufe 22, an die eine einstellbare Zählerstufe angeschlossen ist, die die vom Durchflussmesser 13 ausgehenden Zählim- pulse zählt. Die Zählerstufe 23 ihrerseits aktiviert -nach Erreichen des eingestellten Zählwertes - die Betätigungsstufe 18, die einen Elektromagneten 24 erregt, der das Ventil 14 öffnet bzw. geschlossen hält. Der Elektromagnet 24 und die Lichtleiter 20 sind im Gegensatz zu den Elementen 13, 14 am Sockel 15 verankert, wobei die Enden der Lichtleiter 20, 21 mit Steckverbindungen an den Durchflussmesser 13 angeschlossen sind. Wie gestrichelt in Fig. 1 angedeutet, kann der Betätigungsstufe 18 ein weiterer Zähler 18 min nachgeschaltet sein, der die von der Betätigungsstufe 18 veranlassten Schaltschübe zählt.
Betrachtet man die Fig. 2-5, erkennt man die Zuführleitung 11, die Wegführleitung 12, den Durchflussmesser 13, das Ventil 14, den Sockel 15 und den Elektromagneten 24.
Der Durchflussmesser 13 besitzt im wesentlichen ein rohrförmiges Gehäuse 25 aus einem durchsichtigen Kunststoff, das ausgangsseitig fest in die Eingangsseite des Gehäuses 26 des Ventiles 14 eingelassen ist. Im Innern des Durchflussmessers 13 ist ein wendelförmiger Leitapparat 27 und im Anschluss an diesen ein Rotor- oder Flügelrad 28 angeordnet, das frei drehbar gelagert ist. Im übrigen ist der Durchflussmesser 13 im wesentlichen so aufgebaut, wie in der EP-A 0 228 577 beschrieben, mit Ausnahme der Lichtschranke, deren Strahl hier zwischen den Enden der Lichtleiter 20 und 21 verläuft. Daher erscheint eine in weiteren Einzelheiten gehende Beschreibung des Durchflussmessers 13 überflüssig.
An den Ausgang des Durchflussmessers 13 schliesst eine exzentrisch im Gehäuse 16 des Ventiles 14 ausgebildete Ein gangsbohrung 29 an, die etwa in der Mitte des Gehäuses abgewinkelt ist und mittig durch einen Ventilsitz 30 führt. Mit diesem Ventilsitz 30 wirkt als Schliessteil eine Membrane 31 zusammen, die mittels eines Klemmringes 32 dicht in einem im Ventilgehäuse 26 ausgebildeten Durchlass 33 festgehalten ist. Die Membrane 31 liegt in ihrer Mitte auf der Stirnseite des gegen die Wirkung einer nicht dargestellten Feder in den Elektromagneten 24 einziehbaren Kernes 34 auf. In Fig. 2 und 4 ist der Kern 34 bei erregtem Magneten 24 in eingezogener Stellung gezeigt, d.h. das Ventil 14 ist offen. In Fig. 5 dagegen drückt der Kern 34 des entregten Magneten 24 unter der Wirkung der bereits erwähnten Feder die Membrane 31 gegen den Ventilsitz 30, d.h. das Ventil 14 ist geschlossen.
Insbesondere der Fig. 4 und 5 ist zu entnehmen, dass die miteinander verbundenen Elemente 13 und 14 von einem das Ventilgehäuse 26 überspannenden, U-förmigen, elastisch zusammendrückbaren Bügel 35 lösbar am Sockel 15 befestigt sind. An den freien Enden der Schenkel des Bügels 35 sind Rastnasen 36 ausgebildet, die den Rand einer abgesetzten \ffnung 37 im Sockel 15 hintergreifen. Entfernt man den Bügel 35 und löst man die Lichtleiter 20, 21 von ihren zum Gehäuse 25 des Durchflussmessers 23 führenden Steckverbindungen, kann man die Elemente 13 und 14 ohne weiteres vom Sockel 15 entfernen. Auf diese Möglichkeit wird noch zurückzukommen sein.
Die Ausführungsform der Fig. 6-8 unterscheidet sich von jener der Fig. 2-5 dadurch, dass das Ventil 14 nicht mit einer Membrane als Schliessteil eines Ventilsitzes versehen ist. Vielmehr bildet hier das Gehäuse 26 des Ventils 14 das starre Hüllrohr eines elastisch biegsamen und kompressiblen Schlauches 38, der sich - wie in Fig. 8 dargestellt - durch den Kern 34 bei entregtem Magneten 24 zusammenquetschen lässt und damit nichts mehr durchlässt. Wird dagegen der Magnet 24 erregt, wird der Kern eingezogen, der Schlauch 38 bildet sich zurück und das Schlauchquetschventil 14 ist offen.
Die beschriebenen Dosiervorrichtungen 10 lassen sich vorteilhaft im wesentlichen mit Ausnahme der Lichtleiter 20, 21, des Elektromagneten 24 mit seinem Kern 34 und der Membrane 31 bzw. dem Schlauch 38 aus Kunststoff herstellen. Ausserdem lassen sich die beschriebenen Dosiervorrichtungen 10 extrem miniaturisieren, d.h. in Grössen herstellen, die in Wirklichkeit etwa viermal kleiner sind als in der Zeichnung dargestellt. Dank dem praktisch trägheitslosen Ansprechen des Flügelrades 28 des Durchflussmessers 13 lassen sich auch sehr geringe Durchflussmengen in der Grössenordnung von 0,5 l/h, d.h. von etwa 0,14 ml/s mit grosser Genauigkeit erfassen und dementsprechend auch geringe Mengen von weniger als 1 ml exakt dosieren. Eine solche miniaturisierte Ausführung aus Kunststoff hat sich besonders vorteilhaft zum Dosieren steriler und/oder agressiver Flüssigkeiten erwiesen.
Dies deshalb, weil nach einem Dosierzyklus die Elemente 13 und 14 nicht mehr für einen neuen Dosierzyklus gereinigt und sterilisiert zu werden brauchen, sondern einfach gegen einen neuen Satz von Elementen 13 und 14 auszutauschen sind. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Herstellung der miniaturisierten Ausführungsform aus Kunststoff mit geringeren Kosten verbunden ist, als jene, die mit den Umtrieben einer Reinigung und/oder Sterilisation verbunden sind.
The present invention relates to a metering device according to the preamble of claim 1.
Known metering devices of this type, namely those with a metering chamber, have a comparatively complicated structure, in particular when the volume of the metering chamber has to be adjustable in accordance with the desired metering amounts.
Accordingly, it is to be regarded as a concern of the invention to provide a metering device of the type mentioned in the introduction, in which the amounts to be metered can be set in a practically unlimited range with a simple structure.
This concern is satisfied in the proposed metering device in that it has the features described in the characterizing part of patent claim 1. Preferred embodiments are described in the dependent claims, which are particularly suitable for metering very small amounts.
Two exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 purely schematically the arrangement of a preferred embodiment of the metering device;
Fig. 2 on a larger scale a longitudinal section through an example of the embodiment of Fig. 1;
Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2;
4, 5 a section along the line IV-IV of FIG. 2 with the valve open or closed;
6 shows a longitudinal section through a further embodiment; and
Fig. 7, 8 is a section along the line VII-VII of Fig. 6 with the valve open or closed.
A feed line 11 and a discharge line 12 are connected to the metering device 10 shown in FIG. 1. The metering device 10 itself has a flow meter 13 which is fixedly connected to a valve 14, the elements 13 and 14 being arranged removably on a common base 15, as will be shown. The dosing device 10 also has a control and actuation device 16 which is only shown schematically here. On the one hand, this device 16 has a control unit 17 and an actuation stage 18 controlled by the control unit. The control unit 17 has a light source 19, from which a light guide 20 goes to the flow meter 13.
Another light guide 21 leads from the flow meter 13 to a receiver stage 22, to which an adjustable counter stage is connected, which counts the counting pulses emanating from the flow meter 13. The counter stage 23 in turn activates — after the set count value has been reached — the actuation stage 18, which excites an electromagnet 24 that opens or keeps the valve 14 closed. In contrast to the elements 13, 14, the electromagnet 24 and the light guides 20 are anchored on the base 15, the ends of the light guides 20, 21 being connected to the flow meter 13 with plug connections. As indicated by dashed lines in FIG. 1, the actuation stage 18 can be followed by a further counter 18 min, which counts the switching spurts caused by the actuation stage 18.
2-5, the feed line 11, the discharge line 12, the flow meter 13, the valve 14, the base 15 and the electromagnet 24 can be seen.
The flow meter 13 essentially has a tubular housing 25 made of a transparent plastic, which is firmly embedded on the outlet side into the inlet side of the housing 26 of the valve 14. Inside the flow meter 13 there is a helical diffuser 27 and, following this, a rotor or impeller 28 which is freely rotatable. Otherwise, the flow meter 13 is constructed essentially as described in EP-A 0 228 577, with the exception of the light barrier, the beam of which runs here between the ends of the light guides 20 and 21. Therefore, a more detailed description of the flow meter 13 appears superfluous.
At the output of the flow meter 13 is connected to an eccentrically formed in the housing 16 of the valve 14, an input bore 29 which is angled approximately in the middle of the housing and leads centrally through a valve seat 30. A diaphragm 31 acts as a closing part with this valve seat 30 and is tightly held in a passage 33 formed in the valve housing 26 by means of a clamping ring 32. The membrane 31 lies in its center on the end face of the core 34 which can be drawn into the electromagnet 24 against the action of a spring (not shown). 2 and 4, the core 34 is shown in the retracted position when the magnet 24 is excited, i.e. valve 14 is open. 5, on the other hand, the core 34 of the de-energized magnet 24 presses the diaphragm 31 against the valve seat 30 under the action of the spring already mentioned, i.e. the valve 14 is closed.
4 and 5 in particular that the interconnected elements 13 and 14 are detachably attached to the base 15 by a U-shaped, elastically compressible bracket 35 spanning the valve housing 26. At the free ends of the legs of the bracket 35, locking lugs 36 are formed which engage behind the edge of a stepped opening 37 in the base 15. If the bracket 35 is removed and the light guides 20, 21 are detached from their plug connections leading to the housing 25 of the flow meter 23, the elements 13 and 14 can be easily removed from the base 15. We will have to come back to this possibility.
The embodiment of FIGS. 6-8 differs from that of FIGS. 2-5 in that the valve 14 is not provided with a membrane as the closing part of a valve seat. Rather, the housing 26 of the valve 14 here forms the rigid cladding tube of an elastically flexible and compressible hose 38 which, as shown in FIG. If, on the other hand, the magnet 24 is excited, the core is drawn in, the hose 38 recedes and the hose pinch valve 14 is open.
The dosing devices 10 described can advantageously be produced essentially from plastic, with the exception of the light guides 20, 21, the electromagnet 24 with its core 34 and the membrane 31 or the hose 38. In addition, the dosing devices 10 described can be extremely miniaturized, i.e. produce in sizes that are actually about four times smaller than shown in the drawing. Thanks to the practically inertia-free response of the impeller 28 of the flow meter 13, very small flow rates in the order of 0.5 l / h, i.e. of about 0.14 ml / s with great accuracy and, accordingly, precisely dose even small quantities of less than 1 ml. Such a miniaturized design made of plastic has proven to be particularly advantageous for dosing sterile and / or aggressive liquids.
This is because after a dosing cycle, the elements 13 and 14 no longer need to be cleaned and sterilized for a new dosing cycle, but are simply to be exchanged for a new set of elements 13 and 14. It has been shown that the production of the miniaturized embodiment from plastic is associated with lower costs than those which are associated with the hustle and bustle of cleaning and / or sterilization.