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Die
Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Dosierung eines Fluids
und zur Fluidleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist beispielsweise durch die
DE 198 21 414 A1 ein Dosierventil
zur Dosierung von flüssigen Mitteln bei Haushaltsgeräten
bekannt, bei der ein flüssiges Medium mittels eines Ventilstößels über
eine Vordosierkammer und eine sich anschließende Ventilkammer
dosiert und schließlich nach außen abgegeben werden
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung vorzuschlagen, die
eine verbesserte, insbesondere genaue Dosierung ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird, ausgehend von einer Dosiervorrichtung der einleitend
genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der
Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung
dadurch aus, dass ein durch Auftrieb im Fluid schwimmfähiges
Trennelement in der Vordosierkammer vorgesehen ist. Die Vordosierkammer
dient dabei im Wesentlichen der Portionierung des Fluids. Letzten
Endes wird bei der Abgabe des Fluids aus der Dosiervorrichtung ungefähr
die in der Vordosierkammer vordosierte Menge an Fluid ausgegeben.
Das schwimmfähige Trennelement hat dabei im Wesentlichen
die Aufgabe, den Teil des Fluids zu separieren, der schließlich
dosiert und abgegeben werden soll. Diese Maßnahme besitzt
unter anderem den Vorteil, dass eine genauere Dosierung ermöglicht
werden kann. Das Trennelement kann dabei auch die Wirkung einer
Drossel besitzen. Ferner kann das Trennelement gegebenenfalls auch
verhindern, dass Verunreinigungen des Fluids bei der Fluidleitung
im Rückfluss, beispielsweise in das bevorratete Fluidvolumen
gelangen.
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Der
Begriff ”Fluid” beschreibt eine Flüssigkeit,
aber auch ein Gas.
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Der
Auftrieb eines Körpers im Fluid wird dadurch erreicht,
dass der Körper eine geringere Dichte als das Fluid aufweist.
Dies wird in der Regel durch die Wahl des Materials des schwimmfähigen
Körpers erreicht. Beispielsweise ist es möglich,
das Trennelement selbst als schwimmfähigen Körper
auszubilden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen
separaten Schwimmkörper, der durch Auftrieb im Fluid schwimmfähig
ist, vorzusehen, welcher so angeordnet oder ausgebildet ist, dass
er das Trennelement beim Schwimmen mitnehmen kann. Dies kann beispielsweise
so realisiert werden, dass das Trennelement in Schwerkraftrichtung
oben auf dem Schwimmkörper aufliegt. Gegebenenfalls kann
aber auch das Trennelement selbst an dem Schwimmkörper
befestigt sein. In diesem Fall ist es möglich, aber nicht
zwingend erforderlich, dass das Trennelement selbst schwimmfähig
ist. Ist das Trennelement selbst als schwimmfähiger Körper
ausgebildet, so besitzt dies den Vorteil, dass weniger Bauteile
zur Fertigung der Dosiervorrichtung benötigt werden. Es
kann aber auch vorteilhaft sein, neben dem eigentlichen Trennelement
einen separaten Schwimmkörper vorzusehen, z. B. dann, wenn
zur Herstellung des Trennelementes spezielle Werkstoffeigenschaften
benötigt werden oder aus sonstigen Gründen das
Trennelement besser separat ausgebildet ist.
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Bei
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist daher das Trennelement
in Schwerkraftrichtung bewegbar. Da der Auftrieb selbst in entgegengesetzter
Richtung zur Schwerkraftrichtung wirkt, ist es vorteilhaft, dem
Trennelement eine entsprechende Bewegungsfreiheit in dieser Richtung
zur Verfügung zu stellen. Insbesondere kann dadurch die
Reibung des Trennelementes an den Wänden der Vordosierkammer
vermindert werden, was auch dazu führen kann, dass die
Gefahr eines Verkantens des Trennelementes reduzierbar ist.
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Insbesondere
kann es wünschenswert sein, die Dosiervorrichtung in Verbindung
mit einem Tank bzw. einer Vorratskammer zur Bevorratung des Fluids
einzusetzen. Dementsprechend ist es vorteilhaft, eine Vorratskammer
zur Bevorratung des Fluides vorzusehen. Die Fluidleitung kann derart
ausgebildet sein, dass sich die Vordosierkammer unmittelbar an die
Vorratskammer anschließt und somit die Vorratskammer mit
der Vordosierkammer über eine Einlassöffnung verbunden
ist.
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Insbesondere
dann, wenn die Fluidleitung durch die Schwerkraft bewirkt wird,
kann vorteilhafterweise die Vorratskammer in Betriebsstellung der Dosiervorrichtung
stets in Schwerkraftrichtung wenigstens teilweise über
der Vordosierkammer angeordnet sein. In Betriebsstellung bedeutet,
dass die Dosiervorrichtung während ihres Betriebs bzw.
normalen Einsatzes eine feste Ausrichtung erhält, um korrekt
bzw. besonders betriebsgerecht arbeiten zu können. Dies
ist beispielsweise der Fall, wenn das Fluid bei der Fluidleitung
von der Vorratskammer über eine Einlassöffnung
in die Vordosierkammer fließen soll.
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Ferner
weist das Trennelement bei einer Weiterbildung der Erfindung einen
Durchlass zum Durchströmen von Fluid auf. Dies besitzt
den Vorteil, dass, wenn das Trennelement mittels Auftrieb aufsteigen
soll, es das Fluid entsprechend verdrängen muss. Beim Aufsteigen
des Trennelements muss also ein Teil des Fluides verdrängt
werden und an die vorherige Stelle strömen, an der sich
zuvor das Trennelement befand. Dieser Durchlass kann in seiner Querschnittsfläche
auch vergleichsweise klein gewählt werden, so dass die
Zeit, in der das Fluid durch den Durchlass durchströmen
kann, gegebenenfalls relativ groß ist.
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Dies
vergrößert im Übrigen auch die Zeit,
die für den Auftrieb des Trennelementes benötigt
wird. Wird der Durchlass vergleichsweise klein gewählt,
so besitzt dies den Vorteil, dass bei Entleerung der Vordosierkammer
im Fluidstrom das Trennelement zunächst mitgenommen wird.
Wäre der Auftrieb sehr viel größer als
die entsprechende Wirkung des Fluidstroms, so würde unter
Umständen bei der Entleerung das Trennelement in Schwerkraftrichtung
fast immer unverändert auf gleicher Höhe bleiben.
Ferner bietet ein kleiner Durchlass den Vorteil, dass, je kleiner
er gewählt ist, eine umso bessere Abtrennung des in der
Vorratskammer bevorrateten Fluids von dem in der Vordosierkammer
bevorrateten Fluids, welches sich beispielsweise in Schwerkraftrichtung unterhalb
des Trennelementes befindet, erfolgt.
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Der
Durchlass kann insbesondere dadurch gewährleistet sein,
dass die Querschnittsfläche des Trennelementes bei einer
Ausführungsform der Erfindung kleiner gewählt
ist als die Querschnittsfläche der Vordosierkammer. Dies
besitzt den Vorteil, dass beispielsweise beim Aufsteigen des Trennelementes infolge
des Auftriebs die Flüssigkeit das Trennelement außen,
d. h. zwischen dem Trennelement und den Wänden der Vordosierkammer,
das Trennelement umströmt, so dass hierdurch Reibungseffekte an
den Wänden der Vordosierkammer mit dem Trennelement relativ
gering gehalten werden können bzw. gegebenenfalls sogar
gar nicht vorhanden sind. Außerdem kann die Wahrscheinlichkeit
eines Verkantens des Trennelements zwischen den Wänden der
Vordosierkammer gegebenenfalls gering gehalten werden. Eine weitere
Möglichkeit könnte darin bestehen, ein durchbohrtes
Trennelement zu verwenden. Zudem können Reibungseffekte
generell auch durch Ausbildung von Rillen oder sonstiger spezieller
Oberflächenbehandlung vermindert werden.
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Um
beispielsweise Verkantungen zu vermeiden, kann es insbesondere von
Vorteil sein, bei einer Ausführungsvariante der Erfindung
den Innenraum der Vordosierkammer im Wesentlichen zylinderförmig
auszubilden. Dementsprechend könnte es sich anbieten, z.
B. in diesem Fall das Trennelement kugelförmig auszubilden.
Auch dies stellt eine Möglichkeit dar, ein Verkanten möglichst
zu vermeiden. Selbst wenn ein kugelförmiges Trennelement
durch Berührung an der Wand reibt, ist es in der Regel
zu erwarten, dass sich die Kugel an den Wänden der Vordosierkammer
abrollt und anschließend weiterbewegt werden kann.
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Ferner
kann eine Ausführungsform der Dosiervorrichtung eine Leitungsöffnung
zur Ausgabe des zu dosierenden Fluids umfassen. Insbesondere kann
es von Vorteil sein, die Vordosierkammer lediglich zum Portionieren
des zu dosierenden Fluids zu verwenden, um die eigentliche Abgabe
des zu dosierenden Fluids nach außen in der Fluidleitung
durch ein nachgeschaltetes Ventil zum Öffnen und Verschließen
der Leitungsöffnung zu realisieren. Dies besitzt insbesondere
den Vorteil, dass das Ventil eigens dafür angesteuert werden
kann. Ferner kann zwischen der Leitungsöffnung und der
Vordosierkammer ein als Überleitungsbereich ausgebildete
Ventilkammer vorgesehen sein. Das Ventil kann beispielsweise zeitgesteuert
geschaltet werden, es ist aber auch möglich, beispielsweise
zusätzlich zur Kontrolle des Ventils einen Durchflussmesser
vorzusehen, der die Menge des zu dosierenden bzw. ausgegebenen Fluids
noch einmal überprüft, um so die Genauigkeit der
Abgabe des Fluids noch einmal verbessern zu können. Insgesamt
ermöglicht jedoch die Vordosierkammer, dass im Wesentlichen
das hierdurch vorbestimmte Volumen dosiert werden kann. Die Kontrolle des
Ventils, z. B. die Schaltzeit, welche zwischen Öffnen und
Schließen der Leitungsöffnung beim Dosieren vergeht,
kann beispielsweise von der Größe der Vordosierkammer,
der Viskosität des Fluids usw. abhängen und dementsprechend
ausgebildet sein.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das
Ventil als bistabiles Ventil ausgebildet. ”Bistabil” bedeutet,
dass das Ventil zwei stabile Zustände kennt, in denen die
entsprechende Leitungsöffnung geöffnet oder geschlossen
ist. Zur Aufrechterhaltung eines entsprechenden Zustandes ist es
nicht notwendig, dem Ventil permanent entsprechende Steuersignale
zuzuführen. Vorteilhaft ist an dieser Maßnahme,
dass das Ventil insbesondere energiesparend betrieben werden kann.
Je nach Ausführung des Ventils ist es auch möglich,
beispielsweise bei ausgeschaltetem Zustand oder für den
Transport das Ventil so auszubilden, dass es eine geschlossene Position
in diesen Fällen einnimmt und dadurch für einen
entsprechenden Auslaufschutz sorgt.
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Insbesondere
kann bei einer Ausführungsform der Erfindung das Ventil
elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Zum Beispiel ist es möglich,
ein entsprechendes Magnetventil vorzusehen, bei dem ein Anker zum Öffnen
und Schließen des Ventils in einem Magnetfeld bewegt wird
bzw. gehalten wird. Das Magnetfeld kann beispielsweise durch den
Betrieb einer Spule erzeugt werden. Ferner können, beispielsweise
im Anker, entsprechende Permanentmagnete vorhanden sein. Der Vorteil
an einem solchen elektromechanisch betriebenen Ventil ist, dass
dies auf vergleichbar einfache Weise angesteuert bzw. kontrolliert
werden kann. Neben einer Spule ist es auch möglich, das
Ventil über den Betrieb eines (Elektro-)Motors zu betreiben.
Im Wesentlichen hängt die Wahl dieser einzelnen Ausgestaltungen von
der Anwendung für die entsprechende Dosiervorrichtung ab.
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Ausführungsbeispiel
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figur unter Angabe weiterer
Vorteile und Einzelheiten näher beschrieben.
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Im
Einzelnen zeigt
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1 einen
schematischen Schnitt durch eine Dosiervorrichtung gemäß der
Erfindung.
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1 zeigt
eine Dosiervorrichtung 1 mit einem Ventil 2 und
einer Vordosierkammer 3. Das Ventil 2 ist dabei
als bistabiles Ventil ausgebildet.
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Die
Vordosierkammer 3 umfasst dabei ein Vordosierbehältnis 4, welches
zylinderförmig ausgebildet ist. Das Vordosierbehältnis 4 ist über
einen Zugang 5 mit einem Vorratsbehälter V verbunden.
Der Vorratbehälter V ist in 1 am oberen
Rand abgeschnitten dargestellt. Ist dieser Vorratsbehälter
V beispielsweise als Austauschkartusche ausgebildet, so kann z.
B. die Dosiervorrichtung 1 an einer dafür vorgesehenen
Stelle mit Hilfe des Zugangs 5 dort eingesteckt werden.
Deshalb ist in 1 der Zugang 5 angeschrägt,
um beim Verbinden mit dem Vorratsbehälter V z. B. eine
dafür vorgesehene Folie an einer Öffnung des Vorratsbehälters
V durchstoßen zu können. Der Zugang 5 führt über
eine Öffnung 6 ins Vordosierbehältnis 4.
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Am
anderen Ende des zylindrischen Vordosierbehältnisses 4 ist
eine weitere Öffnung 7 vorgesehen. In 1 wird
diese Öffnung 7 gerade von einem als Kugel ausgebildeten
Trennelement 8 verschlossen, welche z. B. aus Kunststoff
hergestellt ist. Das Material, aus dem die Kugel 8 hergestellt
ist, ist so gewählt, dass es in dem entsprechenden, zu
dosierenden Fluid schwimmfähig ist. Es besteht allerdings
grundsätzlich auch die Möglichkeit, das Trennelement
durch den Auftrieb eines separat ausgebildeten Schwimmkörpers
schwimmfähig zu gestalten.
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Eine
Anwendungsmöglichkeit einer derartigen Dosiervorrichtung 1,
eines derartigen Ventils 2 bzw. einer derartigen Vordosierkammer 3 ist
beispielsweise eine Ausbildung als Dosiervorrichtung für
Reinigungssubstanzen in Haushaltsmaschinen, wie z. B. Waschmaschinen,
Geschirrspülmaschinen oder Ähnlichem.
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Dementsprechend
ist die Kugel 8 in dieser Ausführungsvariante
der Erfindung so ausgebildet, dass das Material, aus dem sie besteht,
eine ausreichend geringe Dichte und das schwimmfähige Trennelement
genug Auftrieb aufweist, um in der entsprechend zu dosierenden Flüssigkeit,
etwa einem flüssigen Reinigungsmittel, einer wässrigen
Lösung der zu dosierenden Substanz oder gegebenenfalls
in Wasser schwimmfähig zu sein.
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Ferner
ist der Durchmesser des Trennelementes 8 so gewählt,
dass der Querschnitt durch die Mitte der Kugel 8 dem Querschnitt
des zylindrischen Vordosierbehältnisses 4 fast entspricht.
Dabei wird der Durchmesser der Kugel 8 jedoch so gewählt, dass
dieser etwas kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Behältnisses 4,
so dass sich die Kugel 8 entlang der Achse des zylindrischen
Behälters 4 bewegen kann, ohne dabei stecken zu
bleiben. Im Anschluss an die Öffnung 7 befindet
sich ein Überleitungsbereich bzw. eine Ventilkammer 9,
die zum Ventil 2 hinführt. Das Ventil 2 selbst
umfasst einen Anker 10, der wiederum einen Dichtkörper 11 umfasst,
mit dem eine Auslassöffnung 12 verschlossen werden
kann.
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Folglich
ist die Fluidleitung insgesamt so geführt, dass das zu
dosierende Fluid aus dem Vorratsbehälter V über
den Zugang 5 in die Vordosierkammer 3, insbesondere
in das Vordosierbehältnis 4 gelangt, und dabei
die Kunststoffkugel 8 innerhalb des zylindrischen Bereichs 4 durch
den Auftrieb im Fluidmedium aufsteigen kann, so dass diese Kugel 8 schließlich
bis zur Öffnung 6 gelangt und diese auch je nach
Ausführungsvariante verschließen kann. Demnach
kann das Fluid über die Öffnung 7 auch
in die Ventilkammer 9 gelangen. Schließlich wird über das
Ventil 2 die zu dosierende Fluidmenge durch die Ventilkammer 9 hindurch über
die Auslassöffnung 12 abgegeben und gelangt so
nach außen, beispielsweise in den Innenraum einer Haushaltsmaschine. Wird
dann die zu dosierende Flüssigkeit über den Auslass 12 nach
außen geleitet, sinkt mit dem Fluidstrom auch die Kugel 8 nach
unten und gelangt wieder bis zur Öffnung 7, die
sie je nach Ausführungsform auch verschließen
kann. Das Trennelement 8 wird im Fluidstrom deshalb nach
unten mit gesogen, da zwischen dem Trennelement 8 und den
Wänden des Vordosierbehältnisses 4 nicht
genug Platz ist, dass eine Menge an Fluid vorbeiströmen
kann, die ausreichend wäre, dass die Kugel 8 nicht
nach unten gezogen würde.
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Der
Anker 10 des bistabilen Ventils 2 umfasst des
Weiteren zwei Permanentmagnete 13 und 14, welche
gegenpolig zueinander angeordnet sind. Beide Permanentmagnete 13, 14 sind
fest am Anker befestigt, können also insbesondere auch
ihren Relativabstand zueinander nicht ändern. Der Anker 10 ist in
einer Führungshülse 15 beweglich gelagert.
Die Führungshülse 15 ist aus einem unmagnetischen Kunststoff
gefertigt. Der Ankerstößel 16 ist, abgesehen
von den Permanentmagneten 13, 14 bzw. dem Dichtungsmaterial 11,
aus dem gleichen Kunststoff, wie die Führungshülse 15 gefertigt.
Die Führungshülse 15 ist teilweise von
einer Spule 17 umwickelt. Dabei fällt die Achse
der Spule 17 mit der Bewegungsachse des Ankers 10,
die im Übrigen durch einen Doppelpfeil A gekennzeichnet
ist, zusammen.
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Das
Ventil 2 ist, wie bereits erläutert, als bistabiles
Ventil ausgebildet: Es besitzt demnach zwei stabile Zustände,
bei denen der Auslass 12 geöffnet oder geschlossen
ist. In 1 befindet sich der Anker 10 gerade
in seiner oberen Stellung, d. h. der Auslass 12 ist geöffnet
und der Anker 10 befindet sich am oberen Anschlag 18 der
Führungshülse 15. Ferner ist in die Führungshülse 15 ein
Ring 19 aus magnetisierbarem Material (z. B. Eisen oder
magnetisierbarer, rostfreier Stahl) eingebracht. Die Mittenachse
dieses magnetisierbaren Rings 19 fällt ebenso mit
der Bewegungsachse A des Ankers 10 zusammen.
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Über
dem Anschlagbereich 18 befindet sich eine Metallkugel 20 aus
magnetisierbarem Eisen/Stahl in einem Aufenthaltsvolumen 21.
Dieses Aufenthaltsvolumen 21 ist ebenfalls annähernd
zylinderförmig ausgebildet. Die Metallkugel 20 kann
sich darin im Wesentlichen frei bewegen (abgesehen von magnetischen
Anziehungskräften). Das Aufenthaltsvolumen 21 wird
durch eine angeformte Kunststoffwanne gebildet. Wird die gesamte
Dosiervorrichtung 1 beispielsweise geschüttelt
oder auf sonstige Weise erschüttert, so bewegt sich die
Metallkugel 20 dementsprechend frei innerhalb des Aufenthaltsvolumens 21.
Insbesondere sind die Zwangsbedingungen durch das Aufenthaltsvolumen 21 so
gewählt, dass die Metallkugel 20 sich vertikal,
d. h. auf und ab in Richtung A bewegen kann.
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Die
Funktionsweise des Ventils kann dabei folgendermaßen veranschaulicht
werden:
Zunächst einmal geht man davon aus, dass die
Spule 17 nicht von einem Strom durchflossen wird, selbst also
kein Magnetfeld erzeugt. Durch die beiden entlang der Achse A gegenpolig
zueinander gerichteten Permanentmagnete 13, 14 wird
ein Quadrupolfeld erzeugt, welches ebenfalls hinsichtlich der Achse
A vertikal durch die Mitte der Permanentmagnete (im Wesentlichen)
symmetrisch verläuft. Geht man davon aus, dass der Anker 10 zunächst
einmal sich in der unteren Stellung befindet, d. h. den Auslass 12 verschließt,
so ist dies ein stabiler Zustand, da hierbei der Permanentmagnet 14 und
das durch ihn erzeugte Feld das Eisen des Ringes 19 magnetisiert
und die hieraus entstehende Kraftwirkung den Anker 10 in dieser
Position festhält, wobei die Spule 17 für
diese Betrachtung noch nicht von einem Strom durchflossen werden
soll. Das Ventil 2 ist dabei hinsichtlich der Eisenmassen
des Ringes 19, der Kugel 20, der Stärke
der Permanentmagnete 13, 14 sowie hinsichtlich der
Größen- und Abstandsverhältnisse des
gesamten Ventils 2 so ausgebildet, dass dieser Zustand
zunächst stabil bleibt, sofern die Spule nicht von einem Strom
durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt und ferner auch unabhängig
von der aktuellen Position der Eisenkugel 20.
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Nun
ist es möglich, die Spule 17 so von einem Strom
durchfließen zu lassen, dass dadurch ein derart starkes
und so gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird, welches im Inneren der
Spule praktisch parallel zur Bewegungsachse A verläuft,
dass der Anker 10 aus seiner vorherigen Position gerissen
und nach oben in Richtung des Anschlags 18 bewegt werden kann.
Liegt die Metallkugel 20, wie in 1 dargestellt,
unten, d. h. in Richtung des Anschlags 18, so wird ihr
Material ebenfalls durch das Feld der Ankermagnete magnetisiert.
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Wird
nun keine Spannung mehr an die Spule 17 angelegt und diese
demnach auch nicht mehr von einem Strom durchflossen, so hört
diese auf, ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Ventil 2 ist
jedoch hinsichtlich der Eisenmassen 19, 20 sowie
seiner Abstände und der Stärke der Permanentmagnete 13, 14 so ausgebildet,
dass die Anziehungskraft zwischen dem Anker und der magnetisierten
Eisenkugel 20 ausreicht, um den Anker 10 in seiner
zweiten stabilen, geöffneten Position am Anschlag 18 oben
zu halten. Dieser Zustand (Position des Ankers im geöffneten Zustand)
ist jedoch nur so lange stabil, wie die Kugel 20 am unteren
Anschlag 22 des Aufenthaltsraums liegt.
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Wird
die Dosiervorrichtung 1 beispielsweise durch einen heftigen
Schlag, durch eine entsprechende Beschleunigung oder Ähnliches
erschüttert (z. B. während des Transports der
Dosiervorrichtung), so dass die Kugel 20 ihren Kontakt
zur Aufliegefläche 22 verliert und sich somit
vom Permanentmagneten 13 des Ankers weiter entfernt, so
reicht die Kraft zwischen der Kugel 20 und dem Feld des
Permanentmagneten 13 des Ankers nicht mehr aus, um den
Anker am oberen Anschlag 18 zu halten, so dass dieser,
angezogen von der Schwerkraft bzw. durch die Anziehungskraft zwischen
dem Permanentmagneten 14 und dem magnetisierbaren Ring 19 entlang der
Bewegungsrichtung nach unten gezogen wird und somit den Auslass 12 wieder
verschließt.
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Befindet
sich die Kugel 20 in ihrer Position an der Auflagefläche 22 und
befindet sich weiterhin der Anker 10 in oberer, geöffneter
Position, also am Anschlag 18, so kann das Ventil aber
auch dadurch wieder geschlossen werden, indem eine Spannung in umgekehrter
Richtung bezüglich der oben genannten Spannung an die Spule 17 angelegt
wird und die somit ein Magnetfeld erzeugt, das den Anker aus seiner bisherigen
Position wieder herauslöst und nach unten befördert,
so dass dieser den Auslass 12 wieder verschließt.
Im Betrieb der Dosiervorrichtung bzw. des Ventils ist dies die betriebsgemäße
Schließung der Leitungsöffnung 12, da
hier im Allgemeinen von derartigen Erschütterungen nicht
oder nur in speziellen Anwendungen ausgegangen werden kann. Wird die
Spannung, die an der Spule 17 anliegt, daraufhin gleich
wieder abgeschaltet, so reicht die Anziehung zwischen dem Permanentmagneten 14 und
dem Ring 19 wieder aus, um den Anker weiterhin in einer geschlossenen
Position des Auslasses 12 in einer stabilen Lage zu halten.
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Würde
man beispielsweise von einem den Dosierausgang 12 verschließenden
Zustand des Ankers ausgehen (also in unterer Position), so würde dieser
zunächst stabil durch die Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten 14 und
dem Ring 19 gehalten. Weiter gehe man davon aus, dass in dieser
Situation sich die Metallkugel 20 auf der Auflagefläche 22 liegend
befindet. Würde man nun rein mechanisch, ohne an die Spule 17 eine
Spannung anzulegen, den Anker 10 entgegen der Kraft, die
zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem Ring 19 wirkt,
den Anker 10 nach oben gegen den Anschlag 18 drücken,
so würde die Anziehungskraft zwischen der Metallkugel 20 und
dem Permanentmagneten 13 ausreichen, um diesen in einer
stabilen Position zu halten.
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Vorteilhaft
ist an dieser Ausführung, dass die Dosiervorrichtung insbesondere
beim Transport in der Regel immer geschlossen ist. Wird die Dosiervorrichtung
erschüttert, so hat dies zur Folge, dass sich die Metallkugel 20 innerhalb
des Aufenthaltsraums 21 bewegt. Erzeugt die Spule 17 in
diesem Moment kein Magnetfeld, so ist der einzig stabile Zustand
derjenige, in dem der Anker 10 den Auslass 12 verschließt,
zumindest dann, wenn die Erschütterungen nicht so groß sind,
dass gegebenenfalls die ganze Dosiervorrichtung zerstört
werden kann.
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Würde
man also beispielsweise in einem Zustand, bei dem die Spule 17 nicht
von einem Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, und bei
dem das Ventil 2 geöffnet wäre, so würde
eine ausreichende Erschütterung, beispielsweise durch Herausnehmen
der Dosiervorrichtung 1 aus ihrem Betriebsbereich, die
Kugel 20 innerhalb des Aufenthaltsraums 21 bewegt
und somit das Ventil geschlossen werden. Dies führt zu
einer deutlichen Erhöhung der Sicherheit, die mit der Dosiervorrichtung 1 verbunden
ist, da bei geschlossenem Ventil kein Fluid über den Auslass 12 nach
außen gelangen kann.
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Da
zum Schalten des Ventils 2 zwischen geöffnetem
und geschlossenem Zustand es nur zwei stabile Zustände
gibt (bistabil), die auch in stromlosem Zustand der Spule 17 gehalten
werden können, sind zum Schalten des Ventils 2 also
lediglich Strompulse nötig, welche die Spule 17 durchfließen
und somit kurzzeitig ein Magnetfeld, das zum Schalten des Ventils
ausreichend ist, benötigt werden.
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Die
Dosiervorrichtung 1 ist dabei in Betriebsstellung so orientiert,
dass der Auslass in Schwerkraftrichtung unten bzw. der Zugang 5 zum
Vorratsbehälter in Schwerkraftrichtung oben liegt.
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Im Übrigen
bildet nicht nur die Gesamtheit der Merkmale des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels eine Erfindung, sondern
auch einzelne Merkmale bzw. Kombinationen einzelner Merkmale können
für sich eigene Erfindungen ausbilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dosiervorrichtung
- 2
- Ventil
- 3
- Vordosierkammer
- 4
- Vordosierbehältnis
- 5
- Zugang
- 6
- Öffnung
- 7
- Öffnung
- 8
- Trennelement
- 9
- Ventilkammer
- 10
- Anker
- 11
- Dichtkörper
- 12
- Dosierausguss
- 13
- Permanentmagnet
- 14
- Permanentmagnet
- 15
- Führungshülse
- 16
- Ankerstößel
- 17
- Spule
- 18
- oberer
Anschlag
- 19
- magnetisierbarer
Ring
- 20
- magnetisierbare
Metallkugel
- 21
- Aufenthaltsraum
- 22
- unterer
Anschlag/Auflagefläche
- A
- Bewegungsachse
- V
- Vorratsbehälter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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