DD257478A1

DD257478A1 - DEVICE FOR MINIMUM ADDITION OF LIQUID MEDIA

Info

Publication number: DD257478A1
Application number: DD29962687A
Authority: DD
Inventors: Peter Spitzhirn; Uwe Stephan; Arndt Schweigert
Original assignee: Karl Marx Stadt Tech Hochschul
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1988-06-15
Also published as: DD257478B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Minimalmengendosierung von fluessigen Medien, insbesondere Schmierstoffen in Oel-Luft-Schmiersystemen, wodurch sich das Anwendungsgebiet auf viele Gebiete des Maschinenbaus erstreckt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine viskositaetsunabhaengige Dosierung bei hoher Volumenkonstanz ohne mechanisch bewegte Teile zu realisieren. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe unter Verwendung einer in einem Grundkoerper 1 angewendeten beidseitig offenen Kanuele 2 mit einer in einen Mischkanal 12 weisenden Fluessigkeitsaustrittsbohrung 5 geloest. Das Dosiervolumen wird dabei vom Innendurchmesser 3 der Kanuele und vom Abstand 7 der Fluessigkeitsaustrittsbohrung 5 zum Kanuelenende 8 bestimmt. Beim Fuellen der Kanuele ist das Absperrventil 14 kurzzeitig geoeffnet, so dass die zu dosierende Fluessigkeit aus einem unter Druck stehenden Fluessigkeitsvorratsbehaelter 20 in die Ueberstroemkammer 9 fliesst. Dosiert wird durch Druckbeaufschlagung ueber die Gaszufuehrungsbohrung 10.The invention relates to a device for minimum quantity dosing of liquid media, in particular lubricants in oil-air lubrication systems, whereby the application area extends to many areas of mechanical engineering. The object of the invention is to realize a viskositaetsunabhaengige dosage with high volume constancy without mechanically moving parts. According to the invention, this object is achieved using a two-sided open-ended canoe 2 applied in a basic body 1 with a liquid outlet bore 5 pointing into a mixing channel 12. The dosing volume is determined by the inner diameter of the canoe 3 and the distance 7 of the liquid outlet bore 5 to the end of the cannula 8. When filling the canoe, the shut-off valve 14 is briefly opened, so that the liquid to be dispensed flows from a pressurized fluid storage container 20 into the overflow chamber 9. It is metered by pressurization via the gas supply bore 10.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Minimalmengendosierung von flüssigen Medien, zur Versorgung von Baugruppen, insbesondere Wälzlagern mittels Öl-Luft-Schmiersystemen und ist in vielen Bereichen des Maschinenbaus anwendbar. Sie ist jedoch auch in der Medizin- und Verfahrenstechnik einsetzbar, woin geringsten Mengen dosierte flüssige Medien durch einen Gasstrom an ihren Bestimmungsort transportiert werden.The invention relates to a device for minimum quantity metering of liquid media, for the supply of assemblies, in particular rolling bearings by means of oil-air lubrication systems and is applicable in many areas of mechanical engineering. However, it can also be used in medical and process engineering, where the smallest amounts of metered liquid media are transported by a gas stream to their destination.

Characteristic of the known technical solutions

Gemäß DE OS 2536661 wird eine Einrichtung offenbart, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine dosierte Abgabe von Stoffen, insbesondere von Schmierstoffen zu Lagerstellen, durch einen den abzugebenden Stoff aufnehmenden Behälter, der aus einem Werkstoff mit einem vorzugsweise kleinerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des abzugebenden Stoffes hergestellt ist, und einer Vorrichtung zur Erwärmung der Einrichtung realisiert wird.According to DE OS 2536661 a device is disclosed, which is characterized in that a metered delivery of substances, in particular lubricants to bearings, by a substance to be dispensed receiving container made of a material having a preferably smaller thermal expansion coefficient than that of the substance to be dispensed is, and a device for heating the device is realized.

Nachteilig ist, daß der zu dosierende Stoff bzw. der Werkstoff der Einrichtung in bezug auf das Wärmeausdehnungsverhalten abzustimmen ist. Kleinere Dosiervolumina erfordern eine hinreichend genaue und aufwendige Steuerung der Erwärmung der Einrichtung. Ein weiteres Dosierprinzip minimaler Fluidvolumina wird gemäß DE OS 2542036 durch zeitweiliges unter Druck setzen eines einen größeren Strömungswiderstand darstellenden Kapillarrohres realisiert. Eine Kompensation des Temperatureinflusses wird durch zusätzliche Baugruppen erreicht. Diese Lösung ist aufwendig und die dosierte Menge ist stark viskositätsabhängig aufgrund der Beeinflussung der Durchflußmenge je Zeiteinheit. Es kann jedoch die Zeit der Druckbeaufschlagung variiert werden. Dies erhöht den Aufwand.The disadvantage is that the substance to be metered or the material of the device is to be matched with respect to the thermal expansion behavior. Smaller dosing volumes require a sufficiently accurate and expensive control of the heating of the device. Another metering principle of minimal fluid volumes is realized according to DE OS 2542036 by temporarily pressurizing a larger flow resistance capillary tube. A compensation of the temperature influence is achieved by additional modules. This solution is expensive and the metered amount is highly dependent on the viscosity due to the influence on the flow rate per unit time. However, the time of pressurization may be varied. This increases the effort.

Bei anderen Dosierverfahren (DE OS 2910036) wird die Abgabe von Schmierstoff an eine Schmierstelle durch intermittierenden Schmierstoffdruck, bei dem ein in einem Gehäuse angeordneter, bei Druckanstieg sein Volumen verkleinernder und bei Druckabfall sein Volumen vergrößernder Dosierraum den Schmierstoff über eine Gehäuseauslaßöffnung empfängt und über ein Rückschlagventil durch eine Gehäuseauslaßöffnung der Schmierstelle zuführt. Nachteilig ist der alterungsbedingte Abfall der Elastizität des Dosierraummaterials, welches zu Veränderungen des Dosiervolumens insbesondere bei Minimalmengen führt.In other dosing (DE OS 2910036) is the delivery of lubricant to a lubrication point by intermittent lubricant pressure, in which a arranged in a housing, its volume decreasing in volume and decreasing in volume pressure increasing volume dosing chamber receives the lubricant through a housing outlet and a check valve through a housing outlet opening of the lubrication point feeds. A disadvantage is the aging-related drop in the elasticity of the Dosierraummaterials, which leads to changes in the dosing volume, especially at minimum levels.

Es ist bekannt, daß volumetrisch arbeitende Dosiereiemente mit Hubkolben verwendet werden (Prospekt der Fa. Hoerbiger Fluidtechnik, Wien), wobei das Dosiervolumen vom Hub des Kolbens und dem Zylinderraum bestimmt wird.It is known that volumetric Dosageiemente be used with reciprocating (brochure of the company. Hoerbiger fluid technology, Vienna), the metering volume of the stroke of the piston and the cylinder chamber is determined.

Im Bereich sehr kleiner Dosiermengen < 5 mm³/Takt verschlechtert sich die Einhaltung des nominellen Dosiervolumens infolge mechanischer Toleranzen und die Steuerung der Dosierelemente wird erschwert. Die Folge davon sind Abweichungen vom nominellen Dosiervolumen.In the range of very small dosing quantities <5 mm ³ / cycle, compliance with the nominal dosing volume due to mechanical tolerances deteriorates and control of the dosing elements is made more difficult. The consequence of this is deviations from the nominal dosing volume.

Nachteil aller Lösungen ist die ungenaue, d. h. Über- bzw. Unterdosierung, die bei der Anwendung als Minimalschmiereinheiten zu Beeinträchtigungen der Lebensdauer der Bauteile führen.Disadvantage of all solutions is the inaccurate, d. H. Over- or under-dosing, which lead to impairment of the service life of the components when used as minimum lubrication units.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem technischen Aufwand eine Einrichtung zur Minimalmengendosierung von flüssigen Medien, insbesondere Schmierstoffen, zu schaffen, die einen optimalen Schmierstoffeinsatz ermöglicht, wodurch der Verbrauch von Schmierstoffen reduziert, die Lebensdauer von Lagerungen, Getrieben u.a. Baugruppen erhöht, Reibverluste minimiert und damit der Energiebedarf gesenkt wird.The object of the invention is to provide, with little technical effort, a device for minimum quantity metering of liquid media, in particular lubricants, which enables optimum use of lubricant, whereby the consumption of lubricants is reduced, the life of bearings, gears and the like. Increased assemblies, friction losses minimized and thus the energy consumption is reduced.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Minimalmengendosierung flüssiger Medien, insbesondere Schmierstoffen, zu entwickeln, die eine viskositätsunabhängige Dosierung bei hoher Volumenkonstanz ohne mechanisch bewegte Teile gewährleistet.The invention has for its object to develop a device for minimal dosage of liquid media, especially lubricants, which ensures a viscosity-independent metering at high volume constancy without mechanically moving parts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Verwendung einer Kanüle und bekannter Ventile sowie Steuerelemente dadurch gelöst, daß in einem Grundkörper eine beidseitig offene Kanüle mit einem definierten Innendurchmesser angeordnet ist. Die Kanüle endet in einer Überströmkammer, die innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist. Von der Außenwand des Grundkörpers zur Überströmkammer mündet eine Gaszuführungsbohrung ein und von dem zum Kanülenanfang weisenden Bereich der Überströmkammer führt ein Flüssigkeitsausströmkanal zur Außenwand. In der Kanüle ist in definiertem Abstand zum Kanülenende eine zu deren Mittellinie vorzugsweise senkrechte Flüssigkeitsaustrittsbohrung definierten Durchmessers angeordnet. Das Dosiervolumen wird dabei vom Innendurchmesser der Kanüle und vom Abstand der Flüssigkeitsaustrittsbohrung zum Kanülenende bestimmt.According to the invention this object is achieved by using a cannula and known valves and controls in that in a base body a cannula open on both sides is arranged with a defined inner diameter. The cannula terminates in an overflow chamber disposed within the body. From the outer wall of the main body to the overflow chamber, a gas supply hole opens and from the region of the overflow chamber pointing to the beginning of the cannula, a liquid outflow channel leads to the outer wall. In the cannula, at a defined distance from the end of the cannula, a diameter of the liquid outlet bore, preferably vertical to the center line thereof, is arranged. The dosing volume is determined by the inner diameter of the cannula and the distance of the liquid outlet bore to the cannula end.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, da die Gaszuführungsbohrung in dem Kanülenende gegenüberliegenden Bereich des Grundkörpers angeordnet ist und die Mittellinien der Kanüle und der Gaszuführungsbohrung zusammenfallen.Another feature of the invention is that the gas feed bore is located in the cannula end opposite region of the body and the centerlines of the cannula and the gas delivery bore coincide.

Weiterhin kann vorteilhafterweise die Mittellinie des Mischkanals senkrecht zur Mittellinie der Kanüle angeordnet werden. Der Innendurchmesser der Kanüle und der Durchmesser der Flüssigkeitsaustrittsbohrung weisen erfindungsgemäß ein definiertes Verhältnis auf. Dieses Verhältnis wird dabei so gewählt, daß beim Füllen der Kanüle praktisch kein Schmierstoff in den Mischkanal gelangt.Furthermore, advantageously, the center line of the mixing channel can be arranged perpendicular to the center line of the cannula. The inner diameter of the cannula and the diameter of the liquid outlet bore according to the invention have a defined ratio. This ratio is chosen so that virtually no lubricant enters the mixing channel when filling the cannula.

Merkmalsgemäß ist der Kanülenanfang über ein Absperrventil, Drosselventil sowie Steigrohr und der Flüssigkeitsausströmkanal über ein Rückschlagventil mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbunden.According to the feature of the cannula beginning is connected via a check valve, throttle valve and riser and the Flüssigkeitsausströmkanal via a check valve with a liquid reservoir.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Gaszuführungsbohrung und der Mischkanal an ein Steuergerät angeschlossen sind.Another feature is that the gas supply bore and the mixing channel are connected to a control unit.

An der Gaszuführungsbohrung liegt dabei ein steuerbarer Druck und am Flüssigkeitsvorratsbehälter ein insbesondere konstanter Druck an.At the gas supply bore while a controllable pressure and the liquid reservoir is in particular a constant pressure.

Beim Füllen der Kanüle ist das Absperrventil am Kanülenanfang geöffnet, so daß das Fluid über das Steigrohr und das Drosselventil, welches den Flüssigkeitsvolümenstrom steuert, aus einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsvorratsbehälter in die Kanüle fließt. Überschüssiges Fluid kann in die Überströmkammer austreten. Die Zeit des Öffnens des Absperrventils ist so gewählt, daß die Kanüle mit Sicherheit gefüllt ist. Das Füllen der Kanüle erfolgt bei einem niedrigeren Druck in der Überströmkammer gegenüber dem Druck im Flüssigkeitsvorratsbehälter. Der im Flüssigkeitsvorratsbehälter herrschende Druck fördert die Flüssigkeit in die Kanüle. Nach der Beendigung des Füllvorganges wird das Absperrventil geschlossen, der Druck in der Überströmkammer durch ein Steuergerät über die Gaszuführungsbohrung so erhöht, daß er größer ist als der Druck im Mischkanal. Durch den höheren Druck in der Überströmkammer wird das flüssige Medium, insbesondere Schmierstoffe, durch die Flüssigkeitsaustrittsbohrung in den Mischkanal gepreßt. Gleichzeitig wird die sich in der Überströmkammer befindliche überschüssige Flüssigkeit über das geöffnete Rückschlagventil inden Flüssigkeitsvorratsbehälter gefördert.When filling the cannula, the shut-off valve is opened at the beginning of the cannula, so that the fluid flows via the riser and the throttle valve, which controls the liquid volume flow, from a pressurized fluid reservoir into the cannula. Excess fluid can escape into the overflow chamber. The time of opening the shut-off valve is chosen so that the cannula is filled with certainty. The filling of the cannula takes place at a lower pressure in the overflow chamber with respect to the pressure in the liquid reservoir. The pressure prevailing in the liquid reservoir promotes the liquid in the cannula. After the completion of the filling operation, the shut-off valve is closed, the pressure in the overflow chamber is increased by a control unit via the gas supply bore so that it is greater than the pressure in the mixing channel. Due to the higher pressure in the overflow chamber, the liquid medium, in particular lubricants, pressed through the liquid outlet bore into the mixing channel. At the same time, the excess liquid in the overflow chamber is conveyed via the open check valve into the liquid reservoir.

Ein insbesondere konstanter Gasstrom im Mischkanal gewährleistet eine sichere Mitnahme der dosiert abgegebenen Flüssigkeit.A particularly constant gas flow in the mixing channel ensures safe entrainment of metered dispensed liquid.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: Einrichtung zur Minimalmengendosierung von flüssigen MedienFig. 1: means for minimum quantity dosage of liquid media

Fig. 2: Einrichtung gemäß Fig. 1 spezieller Anordnung einer GaszuführungsbohrungFig. 2: Device according to Fig. 1 special arrangement of a gas supply hole

Gemäß Fig. 1 ist die beidseitig offene Kanüle 2 in einem Grundkörper 1 angeordnet, wobei das Kanülenende 8 in einer Überströmkammer 9 endet, die groß genug ist, überschüssige, beim Füllen der Kanüle 2 austretende Flüssigkeit aufzunehmen. Von der Außenwand des Grundkörpers 1 zur Überströmkammer 9 mündet eine Gaszuführungsbohrung 10 ein und von dem zum Kanülenanfang 15 weisenden Bereich der Überströmkammer 9 führt ein Flüssigkeitsausströmkanal 11 zur Außenwand. Inder Kanüle 2 ist in definiertem Abstand 7 zum Kanülenende 8 eine zu deren Mittellinie 4 vorzugsweise senkrechte Flüssigkeitsaustrittsbohrung 5 definierten Durchmessers 6 angeordnet, wobei das Verhältnis Durchmesser 3 zu Durchmesser 6 größer gleich 5:1 sein soll. Dosiervolumina von 0.5...20 mm³ je Takt sind problemlos realisierbar und werden vomAccording to FIG. 1, the cannula 2, which is open on both sides, is arranged in a basic body 1, wherein the end of the cannula 8 ends in an overflow chamber 9, which is large enough to absorb excess liquid emerging during the filling of the cannula 2. From the outer wall of the main body 1 to the overflow chamber 9, a gas supply bore 10 opens and from the region of the overflow chamber 9 facing the beginning of the needle 15, a liquid outflow channel 11 leads to the outer wall. In the cannula 2 is at a defined distance 7 to the cannula end 8 a preferably perpendicular to the center line 4 liquid outlet bore 5 defined diameter 6, wherein the ratio of diameter 3 to diameter 6 is greater than or equal to 5: 1. Dosing volumes of 0.5 ... 20 mm ³ per cycle are easily realizable and are provided by the

Innendurchmesser 3 der Kanüle 2 und vom Abstand 7 bestimmt. Der Kanülenanfang 15 ist über ein Absperrventil 14, das Drosselventil 16 sowie Steigrohr 17 und der Flüssigkeitsausströmkanal 11 über ein Rückschlagventil 18 mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 verbunden. Die Gaszuführungsbohrung 10, der Misch kanal 12 und der Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 sind an ein Steuergerät 21 angeschlossen. An der Gaszuführungsbohrung 10 liegt dabei ein steuerbarer Druck, während am Mischkanal 12 und am Flüssigkeitsbehälter 20 ein insbesondere konstanter Druck anliegt.Inner diameter 3 of the cannula 2 and determined by the distance 7. The cannula beginning 15 is connected via a check valve 14, the throttle valve 16 and riser 17 and the Flüssigkeitsausströmkanal 11 via a check valve 18 to the liquid reservoir 20. The gas supply bore 10, the mixing channel 12 and the liquid reservoir 20 are connected to a control unit 21. At the gas supply bore 10 is a controllable pressure, while the mixing channel 12 and the liquid container 20 a particular constant pressure is applied.

Beim Füllen der Kanüle 2 wird das Absperrventil 14 kurzzeitig geöffnet, wobei die Öffnungszeit in Abhängigkeit von der zu dosierenden Flüssigkeit grob so einzustellen ist, daß die Kanüle 2 mit Sicherheit gefüllt, aber das Aufnahmevolumen der Oberströmkammer 9 nicht überschritten wird. Unterstützt durch eine möglichst geringe Druckdifferenz zwischen Mischkanal 12 und Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 und das eingangs erwähnte Verhältnis zwischen Durchmesser 3 und Durchmesser 6 tritt praktisch keine Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsaustrittsbohrung 5 aus. Mit Schließen des Absperrventils 14 wird der vormals geringere Druck an der Gaszuführungsbohrung 10 auf einer gegenüber dem Mischkanal 12 und dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 höheres Druckniveau umgesteuert und somit die Kanüle 2 bis zur Flüssigkeitsaustrittsbohrung 5 in den Mischkanal entleert. Gleichzeitig gelangt überschüssige, beim Füllen der Kanüle 2 anfallende. Flüssigkeit über das Rückschlagventil 18 und den Einlaß des Flüssigkeitsvorratsbehälters 19 in den Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 zurück. Die Anordnung der Mittellinie 22 der Gaszuführungsbohrung 10 gemäß Fig. 2 verbessert die Dosiergenauigkeit. Nach einer ausreichend bemessenen Dosierzeit wird der Druck an der Gaszuführungsbohrung 10 wieder auf das niedrigere Druckniveau umgesteuert und der Dosiertakt ist beendet.When filling the cannula 2, the shut-off valve 14 is opened briefly, wherein the opening time is roughly adjusted depending on the liquid to be dosed so that the cannula 2 filled with security, but the receiving volume of the upper flow chamber 9 is not exceeded. Supported by the lowest possible pressure difference between the mixing channel 12 and liquid reservoir 20 and the above-mentioned ratio between diameter 3 and diameter 6 occurs virtually no liquid from the liquid outlet hole 5. With closing of the shut-off valve 14, the formerly lower pressure at the gas supply bore 10 is reversed on a pressure level which is higher relative to the mixing channel 12 and the liquid reservoir 20 and thus the cannula 2 is emptied into the mixing passage 5 up to the liquid outlet bore 5. At the same time gets excess, resulting in filling the cannula 2. Liquid via the check valve 18 and the inlet of the liquid reservoir 19 in the liquid reservoir 20 back. The arrangement of the center line 22 of the gas supply bore 10 of FIG. 2 improves the dosing accuracy. After a sufficiently sized dosing, the pressure at the gas supply hole 10 is reversed again to the lower pressure level and the metering cycle is completed.

Claims

1. Means for minimum quantity dosage of liquid media, in particular lubricants, using a cannula and known valves and controls, characterized in that the metering device consists of a base body (1) in which a cannula open on both sides (2) with a defined inner diameter (3 ), wherein the cannula (2) in an overflow chamber (9), which is disposed within the base body (1) ends, that further from the outer wall of the base body (1) to the overflow chamber (9) opens a gas supply bore (10) and from the area of the overflow chamber (9) pointing to the beginning of the cannula (9) a liquid outflow channel (11) leads to the outer wall of the main body (1), and in that in the cannula (2) at a defined distance (7) to the cannula end (8) Center line (4) preferably vertical liquid outlet bore (5) of defined diameter (6) is arranged and the main body (1) has a continuous en mixing channel (12) whose center line (13) in height of the liquid outlet bore (5).

2. Device according to claim 1, characterized in that the gas supply bore (10) in the cannula end (8) opposite region of the base body (1) is arranged and the center line (4) of the cannula (2) with the center line (22) of the gas supply bore (10) coincides.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the inner diameter (3) of the cannula (2) and the diameter (6) of the liquid outlet bore (5) have a defined ratio.

4. Device according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the center line (13) of the mixing channel (12) perpendicular to the center line (4) of the cannula (2) is arranged.

5. Device according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in that the cannula beginning (15) via a shut-off valve (14), throttle valve (16) and riser (17) and the Flüssigkeitsausströmkanal (11) via a check valve (18). with a liquid reservoir (20) are connected.

6. Device according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the gas supply bore (10), the liquid reservoir (20) and the mixing channel (12) are connected to a control unit (21), wherein at the gas supply bore ( 10) a controllable pressure and the mixing channel (12) and in the liquid reservoir (20) bear a particular constant pressure.