Die Erfindung betrifft einen Kolben für ein Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit, insbesondere für ein Dosiergerät, ein Titriergerät oder ein sonstiges Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Kolben-Zylinder-Anordnung für ein Dosiergerät, Titriergerät oder sonstiges Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit sowie ein Dosiergerät, ein Titriergerät oder ein sonstiges Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit.
Ein Kolben für ein Dosiergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 2 859 078 bekannt. Der Kolben besitzt eine Kolbenstange und einen Kolbenkern, auf dem zwei Topfmanschetten zwischen dem Kolbenkern und einem Kolbenboden eingespannt sind. Der Kolbenboden endet vor dem Randbereich der Topfmanschetten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Kolben für ein Dosiergerät, Titriergerät oder sonstiges Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gel²st. Die der ersten Topfmanschette zugewandte Oberfläche des Kolbenbodens stimmt im Wesentlichen mit der dem Kolbenboden zugewandten Oberfläche des Randes der ersten Topfmanschette überein. Die Oberflächen des Randes der Topfmanschette und des entsprechenden Teils das Kolbenbodens sind also derart aufeinander abgestimmt, dass die Topfmanschette zumindest im Bereich ihres Randes im Wesentlichen spielfrei an der entsprechenden Fläche des Kolbenbodens anliegt. Hierdurch k²nnen die bei der Bewegung des Kolbens auf die Topf manschette bzw. deren Rand wirkenden Kräfte besonders gut aufgenommen werden. Hierdurch wird die Dichtungswirkung der Topfmanschette verbessert und deren Verschleiss verringert.
Die Topfmanschetten bestehen aus einem im Wesentlichen ebenen Mittelteil und einem dazu im Winkel verlaufenden Randteil. Der Winkel beträgt vorzugsweise 45 bis 60 DEG . Der Randteil der Topfmanschette bildet eine Kegelstumpffläche, deren äusserster Rand an der Innenfläche des Zylinders anliegt.
Die radiale Aussenfläche des Kolbenbodens ist kegelstumpff²rmig. Sie erstreckt sich etwas weiter von der Kolbenstange weg als der Randteil der Topfmanschette.
Hierdurch ist gewährleistet, dass der gesamte Randteil der Topfmanschette an der Oberfläche des Kolbenbodens anliegt. Es ist also gewährleistet, dass auch der äusserste Rand des Randteils der Topfmanschette noch auf der Oberfläche des Kolbenbodens aufliegt. Hierdurch wird eine Beschädigung des äussersten Randes des Randteiles der Topfmanschette und damit der von diesem äussersten Rand gebildeten Dichtlippe verhindert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorzugsweise ist der Aussendurchmesser des Kolbenbodens etwas kleiner als der Aussendurchmesser der Topfmanschette bzw. des Randteils der Topfmanschette. Auch hierdurch wird die Dichtwirkung verbessert. Ferner wird eine Beschädigung der vom äussersten Rand der Topfmanschette gebildeten Dichtlippe verhindert.
Vorteilhaft ist es, wenn der Kolbenboden ein vorspringendes Teil aufweist, das in eine entsprechende Vertiefung des Kolbenkerns eingepresst ist. Die Anordnung kann auch umgekehrt getroffen sein; dann ist ein vorspringendes Teil des Kolbenkerns in eine entsprechende Vertiefung des Kolbenbodens eingepresst. Das vorspringende Teil des Kolbenbodens oder Kolbenkerns ist vorzugsweise in der Mitte des Kolbenbodens bzw. Kolbenkerns angeordnet. Vorzugsweise ist das vorspringende Teil zylinderf²rmig.
Vorzugsweise liegt die zweite Topfmanschette unmittelbar an der ersten Topfmanschette an. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Topfmanschetten aus einem im Wesentlichen ebenen Mittelteil und einem dazu im Winkel verlaufenden Randteil bestehen. Dann k²nnen die Topfmanschetten mit ihren Mittelteilen "Rücken an Rücken" aneinander anliegen. Diese Anordnung ist insbesonders dann von Vorteil, wenn die Topfmanschetten zwischen dem Kolbenkern und einem Kolbenboden eingespannt sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch eine Dichtung zwischen der Topfmanschette und/oder der weiteren Topfmanschette einerseits und dem Kolbenboden andererseits. Vorzugsweise befindet sich die Dichtung zwischen der weiteren Topfmanschette und dem Kolbenkern. Die Dichtung ist vorzugsweise als Dichtungsring ausgebildet.
Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung für ein Dosiergerät, Titriergerät oder sonstiges Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gel²st, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung einen erfindungsgemässen Kolben aufweist.
Bei einem Dosiergerät, Titriergerät oder sonstigen Gerät zur Abgabe von Flüssigkeit wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gel²st, dass das Dosiergerät, Titriergerät oder dergleichen einen erfindungsgemässen Kolben oder eine erfindungs gemässe Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt die
einzige Figur eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Kolben in einem Querschnitt.
Der in der einzigen Figur im Querschnitt gezeigte Kolben ist in einem Zylinder 6 längs dessen Achse 31 hin und her bewegbar geführt. Der Kolben besteht aus einer Kolbenstange 7, einem Kolbenkern 25, einem Kolbenboden 29, einer Topfmanschette 28 und einer weiteren Topfmanschette 27. Die Topfmanschetten 28, 27 bestehen aus einem im Wesentlichen ebenen Mittelteil und einem dazu im Winkel verlaufenden Randteil, wobei der Winkel im Wesentlichen 60 DEG beträgt. Der Randteil der Topfmanschette 28 weist von der Kolbenstange 7 weg, der Randteil der weiteren Topfmanschette 27 weist zur Kolbenstange 7 hin. Der Arbeitsraum der zu f²rdernden Flüssigkeit liegt auf der der Kolbenstange 7 abgewandten Seite des Kolbens, in der Darstellung der Figur also unterhalb des Kolbens. Die Topfmanschetten 28, 27 sind zwischen dem Kolbenkern 25 und dem Kolbenboden 29 eingespannt.
Die der Topfmanschette 28 zugewandte Oberfläche das Kolbenbodens 29 stimmt im Wesentlichen mit der dem Kolbenboden 29 zugewandten Oberfläche des Randes der Topfmanschette 28 überein. Auch die Oberfläche das Kolbenbodens 29 besteht also aus einem im Wesentlichen ebenen Mittelteil und einem dazu im Winkel verlaufenden Randteil. Hierdurch liegt der Randteil der Topfmanschette 28 und auch der daran anschliessende Mittelteil praktisch spielfrei an der entsprechenden Oberfläche des Kolbenbodens 29 an.
Der Aussendurchmesser des äussersten Teils das Kolbenbodens 29 ist etwas kleiner als der Aussendurchmesser des äussersten Teils des Randteils der Topfmanschette 28.
Der Kolbenboden 29 besitzt ein vorspringendes, zur Kolbenstange 7 hinweisendes Teil 32, welches sich in der Mitte des Kolbenbodens 29 befindet und rotationssymmetrisch zur Achse 31 als Kreiszylinder ausgestaltet ist. In dem Kolbenkern 25 ist eine entsprechende Vertiefung 33 vorgesehen. Das vorspringende Teil 32 und die Vertiefung 33 bilden eine Presspassung.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegen die Topfmanschetten 28, 27 mit ihren ebenen Mittelteilen "Rücken an Rücken" unmittelbar aneinander an. In der der weiteren Topfmanschette 27 zugewandten Stirnfläche des Kolbenkerns 25 ist eine kreisf²rmige Nut vorgesehen, in die eine Dichtung 26 eingelegt ist.
In dem Kolbenkern 25 ist ein zur Achse 31 koaxiales Innengewinde 34 vorgesehen, das mit der Vertiefung 33 fluchtet und in welches die Kolbenstange 7 mit einem an ihr vorgesehenen Aussengewinde eingeschraubt ist.
Der Zylinder 6 ist als Glaszylinder aus KPG-Rohr ausgestaltet. Die Gewindespindel 7 dient gleichzeitig als Kolbenstange. Die Topfmanschetten 28, 27 bestehen aus PTFE. Auch der Kolbenkern 25 ist aus PTFE gefertigt. Als Kolbenstange k²nnte statt einer Gewindespindel auch eine Zahnstange, ein Rohr, ein Vollmaterial oder hnliches vorgesehen sein. Ferner k²nnten die Kolbenstange und der Kolbenkern einstückig sein. Es ist also m²glich, den Kolbenkern an der Kolbenstange anzuformen. Ferner k²nnen Kolbenstange und Kolbenkern denselben Aussendurchmesser haben. Der Kolben besteht aus der Kolbenstange 7, dem Kolbenkern 25 zur Aufnahme der Kolbenstange und den beiden vorgespannten Topfmanschetten 28, 27, die über das Kolbenbodenteil 29 mittels Dicht ring 26 auf den Kolbenkern 25 gepresst werden.
Mit der Erfindung k²nnen folgende Vorteile erzielt werden:
1. Die Topfmanschetten haben ein definiertes Rückstellverhalten, das durch die Form bedingt ist. Durch die gegenseitige Anordnung der beiden Topfmanschetten 28, 27 wird die Dichtigkeit im Unterdruckbereich und auch im !berdruckbereich gewährleistet. Die obere, der Kolbenstange 7 zugewandte, weitere Topfmanschette 27 dichtet bei der Ansaugbewegung, also gegen Unterdruck, ab. Die untere, von der Kolbenstange 7 abgewandte Topfmanschette 28 dichtet bei der Ausstossbewegung, also gegen !berdruck, ab.
2. Die Geometrie des Kolbenbodens 29 ist an die Geometrie der Topfmanschette 28 angepasst. Dadurch kann insbesondere eine Stabilität der Topfmanschette 28 bei der Ansaugbewegung (in der Darstellung der einzigen Figur die Bewegung des Kolbens nach oben) erreicht werden. Gleichzeitig wird das Totvolumen (das ansonsten das Entlüftungsproblem verursacht) auf Null gesetzt, sodass ein sicheres Entlüften gewährleistet ist. Die kegelstumpff²rmige Aussenfläche das Kolbenbodens 29, auf der das Randteil der Topfmanschette 28 aufliegt, erstreckt sich etwas weiter von der Kolbenstange 7 weg (in der Darstellung der einzigen Figur nach unten und aussen) als der Randteil der Topfmanschette 28. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch der äusserste Rand des Randteils der Topfmanschette 28 noch auf der zugeh²rigen Oberfläche des Kolbenbodens 29 aufliegt.
Durch dieses Vorstehen des Kolbenbodens 29 über die vom äussersten Rand des Randteils der Topfmanschette 28 gebildeten Dichtlippe hinaus (im Ausführungsbeispiel um etwa 0,2 mm) wird eine Beschädigung dieser Dichtlippe zuverlässig verhindert.
3. Der Kolbenboden 29 mit gegenseitig angeordneten Topfmanschetten 28, 27 wird spielfrei mit dem Kolbenkern 25 verbunden, und zwar durch die Presspassung zwischen dem vorspringenden Teil 32 und der Vertiefung 33. Die spielfreie Anordnung wird durch den in die beschriebene Ringnut eingelassenen Dichtring 26 erreicht. Hierfür hat der Dichtring 26 eine Federfunktion. Vorzugsweise besteht er aus dem Material Witon.
4. Die Kolbenstange 7 ist mit dem Kolbenkern 25 l²sbar verbunden. Diese l²sbare Verbindung wird vorzugsweise durch ein Gewinde realisiert, kann aber auch auf andere Weise verwirklicht sein. Durch die l²sbare Verbindung der Kolbenstange 7 mit dem Kolbenkern 25 wird eine anwenderfreundliche Montage und Demontage erreicht.
The invention relates to a piston for a device for dispensing liquid, in particular for a metering device, a titration device or another device for dispensing liquid according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a piston-cylinder arrangement for a metering device, titration device or other device for dispensing liquid as well as a dosing device, a titration device or another device for dispensing liquid.
A piston for a metering device according to the preamble of claim 1 is known from US 2,859,078. The piston has a piston rod and a piston core on which two cup sleeves are clamped between the piston core and a piston crown. The piston crown ends in front of the edge area of the cup sleeves.
The object of the invention is to provide an improved piston for a metering device, titration device or other device for dispensing liquid.
According to the invention this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. The surface of the piston crown facing the first cup collar essentially coincides with the surface of the rim of the first cup collar facing the piston crown. The surfaces of the edge of the cup collar and the corresponding part of the piston crown are thus matched to one another in such a way that the cup collar lies against the corresponding surface of the piston crown essentially without play, at least in the region of its edge. As a result, the forces acting on the pot sleeve or its edge when the piston is moving can be absorbed particularly well. This improves the sealing effect of the cup sleeve and reduces its wear.
The cup sleeves consist of an essentially flat middle part and an edge part running at an angle to it. The angle is preferably 45 to 60 °. The edge part of the cup collar forms a truncated cone surface, the outermost edge of which rests on the inner surface of the cylinder.
The radial outer surface of the piston crown is frustoconical. It extends a little further from the piston rod than the edge part of the cup sleeve.
This ensures that the entire edge part of the cup sleeve lies against the surface of the piston crown. It is thus ensured that the outermost edge of the edge part of the cup sleeve still lies on the surface of the piston crown. This prevents damage to the outermost edge of the edge part of the cup sleeve and thus to the sealing lip formed by this outermost edge.
Advantageous further developments are described in the subclaims.
The outer diameter of the piston crown is preferably somewhat smaller than the outer diameter of the cup sleeve or the edge part of the cup sleeve. This also improves the sealing effect. Furthermore, damage to the sealing lip formed by the outermost edge of the cup sleeve is prevented.
It is advantageous if the piston crown has a projecting part which is pressed into a corresponding recess in the piston core. The arrangement can also be reversed; then a projecting part of the piston core is pressed into a corresponding recess in the piston crown. The projecting part of the piston crown or piston core is preferably arranged in the middle of the piston crown or piston core. The projecting part is preferably cylindrical.
The second pot sleeve preferably lies directly on the first pot sleeve. This is particularly advantageous if the cup sleeves consist of an essentially flat middle part and an edge part running at an angle to it. Then the pot sleeves can rest against each other with their middle parts "back to back". This arrangement is particularly advantageous when the cup sleeves are clamped between the piston core and a piston crown.
A further advantageous development is characterized by a seal between the cup sleeve and / or the further cup sleeve on the one hand and the piston crown on the other. The seal is preferably located between the further cup sleeve and the piston core. The seal is preferably designed as a sealing ring.
In the case of a piston-cylinder arrangement for a metering device, titration device or other device for dispensing liquid, the object on which the invention is based is achieved in that the piston-cylinder arrangement has a piston according to the invention.
In the case of a metering device, titration device or other device for dispensing liquid, the object on which the invention is based is achieved in that the metering device, titration device or the like has a piston according to the invention or a piston-cylinder arrangement according to the invention.
An embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawings. In the drawing, the
only figure a piston-cylinder arrangement with a piston in a cross section.
The piston shown in cross section in the single figure is guided to move back and forth in a cylinder 6 along its axis 31. The piston consists of a piston rod 7, a piston core 25, a piston crown 29, a cup sleeve 28 and a further cup sleeve 27. The cup sleeves 28, 27 consist of a substantially flat central part and an edge part running at an angle thereto, the angle essentially Is 60 °. The edge part of the cup sleeve 28 points away from the piston rod 7, the edge part of the further cup sleeve 27 points towards the piston rod 7. The working space of the liquid to be conveyed lies on the side of the piston facing away from the piston rod 7, that is to say in the illustration of the figure below the piston. The cup sleeves 28, 27 are clamped between the piston core 25 and the piston crown 29.
The surface of the piston crown 29 facing the cup collar 28 essentially coincides with the surface of the rim of the cup collar 28 facing the piston crown 29. The surface of the piston crown 29 also consists of an essentially flat central part and an edge part running at an angle to it. As a result, the edge part of the pot sleeve 28 and also the adjoining middle part rests against the corresponding surface of the piston head 29 with virtually no play.
The outer diameter of the outermost part of the piston crown 29 is somewhat smaller than the outer diameter of the outermost part of the edge part of the cup sleeve 28.
The piston crown 29 has a projecting part 32 pointing towards the piston rod 7, which is located in the middle of the piston crown 29 and is designed as a circular cylinder in a rotationally symmetrical manner with respect to the axis 31. A corresponding recess 33 is provided in the piston core 25. The projecting part 32 and the recess 33 form an interference fit.
As can be seen from the drawing, the cup sleeves 28, 27 lie directly against one another with their flat middle parts "back to back". In the end face of the piston core 25 facing the further cup sleeve 27, a circular groove is provided, into which a seal 26 is inserted.
Provided in the piston core 25 is an internal thread 34 coaxial with the axis 31, which is aligned with the recess 33 and into which the piston rod 7 is screwed with an external thread provided on it.
The cylinder 6 is designed as a glass cylinder made of KPG tube. The threaded spindle 7 also serves as a piston rod. The cup sleeves 28, 27 are made of PTFE. The piston core 25 is also made of PTFE. A piston rod, a tube, a solid material or the like could also be provided as the piston rod instead of a threaded spindle. Furthermore, the piston rod and the piston core could be in one piece. It is therefore possible to form the piston core on the piston rod. Furthermore, piston rod and piston core can have the same outside diameter. The piston consists of the piston rod 7, the piston core 25 for receiving the piston rod and the two prestressed cup sleeves 28, 27, which are pressed onto the piston core 25 by means of a sealing ring 26 via the piston crown part 29.
The following advantages can be achieved with the invention:
1. The cup sleeves have a defined resetting behavior, which is due to the shape. The mutual arrangement of the two cup sleeves 28, 27 ensures tightness in the negative pressure area and also in the positive pressure area. The upper cup sleeve 27 facing the piston rod 7 seals during the suction movement, that is to say against negative pressure. The lower cup sleeve 28 facing away from the piston rod 7 seals during the ejection movement, that is to say against overpressure.
2. The geometry of the piston crown 29 is adapted to the geometry of the cup sleeve 28. In particular, stability of the cup sleeve 28 during the suction movement (the movement of the piston upward in the illustration of the single figure) can thereby be achieved. At the same time, the dead volume (which otherwise causes the ventilation problem) is set to zero, so that reliable ventilation is guaranteed. The frustoconical outer surface of the piston crown 29, on which the edge part of the pot sleeve 28 rests, extends somewhat further away from the piston rod 7 (downwards and outwards in the illustration of the single figure) than the edge part of the pot sleeve 28. This ensures that also the outermost edge of the edge part of the cup sleeve 28 still rests on the associated surface of the piston crown 29.
This protrusion of the piston head 29 beyond the sealing lip formed by the outermost edge of the edge part of the cup sleeve 28 (in the exemplary embodiment by approximately 0.2 mm) reliably prevents damage to this sealing lip.
3. The piston crown 29 with mutually arranged cup sleeves 28, 27 is connected to the piston core 25 without play, namely by the interference fit between the projecting part 32 and the recess 33. The play-free arrangement is achieved by the sealing ring 26 embedded in the described annular groove. For this purpose, the sealing ring 26 has a spring function. It preferably consists of the material Witon.
4. The piston rod 7 is connected to the piston core 25 in a releasable manner. This detachable connection is preferably implemented by a thread, but can also be implemented in other ways. The detachable connection of the piston rod 7 with the piston core 25 results in user-friendly assembly and disassembly.