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Die Erfindung betrifft eine Dosiereinheit zur Dosierung von Fluiden, eine Dosierstation zur Dosierung von Fluiden mit mindestens zwei Dosiereinheiten, eine Dosierspitze für eine Dosiereinheit und ein Verfahren zur Dosierung eines Fluids mit einer Dosiereinheit.
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Dosiereinheiten dienen zur Dosierung von Fluiden, insbesondere zur Dosierung sehr kleiner Fluidmengen zwischen 0,2 ml und 4 ml. Die Dosierung erfolgt beispielsweise zeitgesteuert.
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Dabei können die Dosiereinheiten einzeln verwendet oder zusammen mit weiteren Dosiereinheiten zu einer Dosierstation zusammengefügt werden.
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Bei bekannten Dosierlösungen tropfen nach der eigentlichen Dosierung noch einige Tropfen eines Fluids aus der Dosiereinheit heraus, was sich negativ auf die Dosiergenauigkeit auswirkt oder zur Verschleppung führt. Zudem wird bei der Dosierung ein relativ hoher Druck benötigt, insbesondere ein Druck von 10 bar oder mehr.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders präzise und einfache Dosierung von kleinen Fluidmengen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dosiereinheit zur Dosierung von Fluiden, mit einem Fluidführungsmodul mit einem Fluideingang und einem Fluidausgang, einem Magnetventil zur Steuerung oder Regelung eines Fluiddurchflusses durch das Fluidführungsmodul und mit einer Dosierspitze, wobei der Fluidausgang des Fluidführungsmoduls zum Fluideingang der Dosierspitze führt und wobei die Dosierspitze eine elastische, selbstschließende Auslassdüse umfasst.
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Eine elastische, selbstschließende Auslassdüse ermöglicht eine besonders präzise Dosierung von Fluiden, insbesondere bei einem relativ geringen Fluiddruck von 1 bis 2 bar.
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Auf diese Weise können relativ große Mengen eines Fluids in Bezug auf eine relativ kurze verfügbare Zeit dosiert werden.
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Die Auslassdüse kann bei einem Dosiervorgang aufgrund ihrer Elastizität durch den Fluiddruck geöffnet und danach durch eine elastische Rückstellkraft selbsttätig wieder geschlossen werden. Die Auslassdüse öffnet dabei nur bei einem definierten Druck. Das heißt, die Auslassdüse lässt ein bestehendes, an der Auslassdüse anstehendes Fluidvolumen schlagartig durch, schließt anschließend wieder und hält eine Restmenge des Fluids insbesondere bei geschlossenem Magnetventil zurück. Die Dosierung erfolgt dabei diskret, das heißt ohne Nachtropfen.
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Fluidabgabe erfolgt insbesondere über einen Fluidausgang der Dosierspitze.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Auslassdüse mindestens zwei Schließflächen auf, die in geschlossenem Zustand der Auslassdüse flächig aneinander anliegen, wobei an die Schließflächen jeweils eine flexible Membran angeformt ist, die zumindest einen Abschnitt einer Umfangsmantelfläche der Auslassdüse definieren. Mit einer derartigen Auslassdüse kann auch bei relativ großen Nennweiten, insbesondere bei Nennweiten von 2 mm bis 4 mm, eine präzise Dosierung erfolgen.
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Die Länge der Schließflächen ist vorzugsweise in Längsrichtung der Dosierspitze größer als eine Dicke der Membran. Dadurch ist die Auslassdüse ausreichend flexibel, um ein schnelles Öffnen und Schließen der Auslassdüse zu ermöglichen und die Schließflächen sind ausreichend groß, um die Auslassdüse zuverlässig dicht zu schließen.
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Die Auslassdüse weist beispielsweise mindestens sechs Schließflächen auf, die jeweils paarweise in geschlossenem Zustand der Auslassdüse flächig aneinander anliegen, wobei zwischen jeweils zwei sich kreuzenden, ineinander übergehenden Schließflächen ein Scharnier vorhanden ist. Das Scharnier trägt dazu bei, dass die Auslassdüse bereits bei geringem Fluiddruck schnell öffnet, wodurch die Ansprechzeit der Dosiereinheit verbessert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ergänzen sich die Schließflächen der Dosierspitze in Draufsicht in geschlossenem Zustand zu einer Schlitzform oder Kreuzform oder Sternform. Anhand der Anzahl und Anordnung der Schließflächen kann eine Schließkraft der Auslassdüse eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Auslassdüse für verschiedene Dosiervorgänge optimiert werden. Beispielsweise ist bei einer Kreuz- oder Sternform ein höherer Fluiddruck notwendig, um die Auslassdüse zu Öffnen als bei einer Schlitzform.
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Die Dosierspitze kann mindestens zwei sich gegenseitig anziehende magnetische Elemente umfassen, welche die Auslassdüse in eine Schließstellung beaufschlagen. Die magnetischen Elemente sind beispielsweise Permanentmagneten. Durch die magnetischen Elemente ist eine Schließkraft der Auslassdüse zusätzlich verbessert. Insbesondere ergänzen die magnetischen Elemente die elastische Rückstellkraft der Auslassdüse. Folglich ist durch die magnetischen Elemente das Öffnungs- und Schließverhalten der Dosierspitze, insbesondere der Auslassdüse optimiert.
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Vorzugsweise sind in der Auslassdüse Aufnahmen für die magnetischen Elemente vorgesehen, beispielsweise in Form von Aufnahmetaschen. Dadurch können die magnetischen Elemente besonders einfach an der Auslassdüse befestigt werden, ohne dass weitere Befestigungselemente erforderlich sind. Insbesondere können die magnetischen Elemente formschlüssig in den Aufnahmen gehalten sein.
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Die Aufnahmen können beispielsweise etwas kleiner dimensioniert sein als die magnetischen Elemente, sodass die Aufnahmen bei der Aufnahme der magnetischen Elemente leicht gedehnt werden. Dadurch können die magnetischen Elemente besonders zuverlässig an der Auslassdüse gehalten sein.
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Alternativ oder zusätzliche kann zur Fixierung der magnetischen Elemente an der Dosierspitze ein Magnetbefestigungsmodul angeordnet sein. Das Magnetbefestigungsmodul sichert die magnetischen Elemente mechanisch an der Dosierspitze. Beispielsweise ist das Magnetbefestigungsmodul eine Scheibe, die auf die Dosierspitze aufgesetzt ist.
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Es ist auch denkbar, dass die magnetischen Elemente in der Auslassdüse eingebettet sind, insbesondere wobei die magnetischen Elemente zumindest teilweise, insbesondere vollständig mit dem Material der Auslassdüse umspritzt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform können die magnetischen Elemente permanentmagnetische Partikel sein, wobei die Auslassdüse zumindest im Bereich der Schließflächen mit permanentmagnetischen Partikeln durchsetzt sein kann. Auf diese Weise kann ebenfalls eine Rückstellkraft der Auslassdüse unterstützt und das Öffnungs- und Schließverhalten der Auslassdüse verbessert werden.
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Im Fall von umspritzten magnetischen Elementen oder bei Verwendung von die Auslassdüse durchsetzenden permanentmagnetischen Partikeln kann auf die Ausbildung von Aufnahmen und/oder auf die Verwendung eines Magnetbefestigungsmoduls verzichtet werden.
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Die Auslassdüse ist vorzugsweise einteilig. Dadurch ist die Auslassdüse einfach herstellbar, zum Beispiel mittels Spritzgießens. Zudem ist die Dosiereinheit, insbesondere die Dosierspitze einfach montierbar.
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Beispielsweise weist die Auslassdüse Silikon, Fluorkautschuk, Perfluorkautschuk und/oder ein thermoplastisches Elastomer auf oder besteht aus einem dieser Materialien. Diese Materialien sind je nach Materialstärke ausreichend stabil, um ein dichtes Verschließen der Auslassdüse zu gewährleisten, und ausreichend flexibel, um ein einfaches Öffnen zu ermöglichen.
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Eine Nennweite der Dosierspitze beträgt beispielsweise 4 mm. Die Nennweite wird durch einen Eingangsdurchmesser der Auslassdüse bestimmt.
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Die Dosierspitze kann ein Dosierspitzenoberteil und ein Dosierspitzenunterteil aufweisen, wobei im Dosierspitzenoberteil ein Fluideingang und im Dosierspitzenunterteil ein Fluidausgang der Dosierspitze ausgebildet ist, und wobei die Auslassdüse zwischen dem Dosierspitzenunterteil und dem Dosierspitzenoberteil formschlüssig gehalten ist. Somit ist die Auslassdüse stabil gehalten und kann in einer definierten Position montiert werden. Das Dosierspitzenoberteil und das Dosierspitzenunterteil sind beispielsweise verschraubt oder verschweißt.
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Beispielsweise weist die Dosiereinheit ein Fluideingangsmodul auf, wobei ein Fluidausgang des Fluideingangsmoduls an einen Fluideingang des Fluidführungsmoduls anschließt. Somit kann dem Fluidführungsmodul über das Fluideingangsmodul ein zu dosierendes Fluid zugeführt werden.
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Um eine zeitgesteuerte Dosierung eines Fluids zu ermöglichen, ist die Dosiereinheit, insbesondere das Magnetventil, mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Fluidabgabe verbunden. Ein Dosiervorgang dauert beispielsweise 25 ms.
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Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine Dosierstation zur Dosierung von Fluiden mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Dosiereinheiten. In einer derartigen Dosierstation kann ein Fluid gleichzeitig in mehrere Behälter dosiert werden. Alternativ können nacheinander unterschiedliche Fluide in einen Behälter dosiert werden.
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Die Dosierstation kann eine Erkennungseinrichtung umfassen, mittels der die Anwesenheit eines Behälters unter einer Dosiereinheit, insbesondere unter einer Dosierspitze erkannt werden kann. Die Erkennungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Lichtschranke, die von einem Behälter unterbrochen wird, wenn dieser in der vorgesehenen Position zur Dosierung unter einer Dosierspitze angeordnet ist.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Dosierspitze für eine Dosiereinheit, wobei die Dosierspitze mindestens zwei sich gegenseitig anziehende magnetische Elemente umfasst, welche die Auslassdüse in eine Schließstellung beaufschlagen.
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Mittels einer derartig ausgebildeten Dosierspitze kann eine besonders präzise Dosierung erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Dosierspitze kann als Austauschteil in herkömmlichen Dosiereinheiten eingesetzt werden. Dadurch können bereits vorhandene Dosiereinheiten durch Verwendung der erfindungsgemäßen Dosierspitze verbessert werden.
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Die Dosierspitze kann die oben bereits angegebenen Merkmale und Vorteile aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform können in der Auslassdüse Aufnahmen für die magnetischen Elemente vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann zur Fixierung der magnetischen Elemente an der Dosierspitze ein Magnetbefestigungsmodul angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auslassdüse zumindest im Bereich der Schließflächen mit permanentmagnetischen Partikeln durchsetzt sein.
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Die Erfindung wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren zur Dosierung eines Fluids mit einer erfindungsgemäßen Dosiereinheit oder einer erfindungsgemäßen Dosierstation, wobei zur Dosierung eines Fluids ein Druck zwischen 1 bar und 2 bar, insbesondere ein Druck von 1,6 bar am Fluideingang des Fluidführungsmoduls angelegt wird.
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Ein derartiger Fluiddruck in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Dosiereinheit oder Dosierstation ermöglicht eine besonders präzise Dosierung, wobei ein Nachtropfen zuverlässig vermieden wird.
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Die Zeit zwischen zwei Dosiervorgängen beträgt beispielsweise zwischen 80 ms und 100 ms.
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Die Dosierzeit selbst beträgt beispielsweise zwischen 10 ms und 30 ms, insbesondere 25 ms.
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Bei einem Dosiervorgang wird beispielsweise jeweils eine Fluidmenge zwischen 0,2 ml und 4 ml dosiert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1a bis 1e eine erfindungsgemäße Dosierstation in verschiedenen Ansichten,
- - 2a bis 2d eine erfindungsgemäße Dosiereinheit in verschiedenen Ansichten,
- - 3 die erfindungsgemäße Dosierspitze einer erfindungsgemäßen Dosiereinheit in einer Explosionsdarstellung,
- - 4a und 4b eine Auslassdüse der Dosierspitze gemäß 3,
- - 5 die Auslassdüse aus den 4a und 4b in geöffnetem Zustand,
- - 6 eine Draufsicht auf die Dosierspitze gemäß 3,
- - 7 einen Schnitt durch die Dosierspitze entlang der Linie A-A in 6,
- - 8 eine Detailansicht des Bereichs B aus 7,
- - 9a und 9b eine alternative Auslassdüse für die Dosierspitze gemäß 3,
- - 10a bis 10e eine weitere erfindungsgemäße Dosierspitze,
- - 11 die Auslassdüse der Dosierspitze aus den 10a bis 10d,
- - 12a bis 12d eine weitere erfindungsgemäße Dosierspitze, und
- - 13 die Auslassdüse der Dosierspitze aus den 12a bis 12d.
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1 a bis 1e zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Dosierstation 10 zur Dosierung von Fluiden. Insbesondere zeigt 1a die Dosierstation 10 in einer Explosionsdarstellung, 1b in einer Frontansicht, 1c in einer Draufsicht, 1d in einer Seitenansicht und 1e in einer Schnittdarstellung.
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Eine Dosierstation 10 besteht jeweils aus mehreren Dosiereinheiten 12, insbesondere aus mindestens zwei Dosiereinheiten 12. Eine Dosiereinheit 12 ist in den 2a bis 2d veranschaulicht, wobei 2a eine Explosionsdarstellung, 2b eine Seitenansicht, 2c eine Draufsicht und 2d eine Schnittdarstellung der Dosiereinheit 12 zeigt.
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Jede Dosiereinheit 12 kann zur Dosierung eines Fluids in einen Behälter dienen, der unterhalb der jeweiligen Dosiereinheit 12 positioniert ist.
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Wie in den 2a bis 2d gezeigt, weist jede Dosiereinheit 12 ein mit Kanälen durchzogenes plattenartiges Fluidführungsmodul 14 mit einem Fluideingang 16 und einem Fluidausgang 18 auf.
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Bei der in 1 veranschaulichten Dosierstation 10 sind die Fluidführungsmodule 14 der einzelnen Dosiereinheiten 12 als einteilige, plattenförmige Einheit ausgebildet, um den Aufbau der Dosierstation 10 zu vereinfachen. Die einzelnen Dosiereinheiten 12 können durch die einteilige Ausbildung der Fluidführungsmodule 14 miteinander verbunden sein. Die Fluidführungsmodule 14 können jedoch auch separat ausgebildet sein.
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Die Dosiereinheit 12 weist des Weiteren ein Magnetventil 20 zur Regelung eines Fluiddurchflusses durch das Fluidführungsmodul 14 und eine Dosierspitze 22 auf, wobei der Fluidausgang 18 des Fluidführungsmoduls 14 zu einem Fluideingang 24 der Dosierspitze 22 führt (siehe 2a und 2d). Somit kann der Dosiereinheit 12 über den Fluideingang 16 des Fluidführungsmoduls 12 ein Fluid zugeführt werden, welches über die Dosierspitze 22, insbesondere einen Fluidausgang 26 der Dosierspitze 22, in einen Behälter dosiert werden kann.
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Das Magnetventil 20 weist mindestens einen Magnetventileingang 21 und mindestens einen Magnetventilausgang 23 auf. Diese sind in der Schnittdarstellung in 2d zu erkennen.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Magnetventil 20 um ein elektromagnetisches Ventil, das auf dem Lorenzprinzip basiert, wobei eine Spule bewegbar in einem feststehenden Magnetkreis angeordnet ist.
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Um die Fluidzufuhr zum Fluidführungsmodul 14 zu vereinfachen, ist ein Fluideingangsmodul 28 (siehe 1b) vorgesehen, das mit seinem Fluidausgang 30 (siehe 2a) an den Fluideingang 16 des Fluidführungsmoduls 14 anschließt.
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Vom Fluideingang 16 zum Fluidausgang 18 des Fluidführungsmoduls 14 erstreckt sich ein Fluidhauptkanal 32, wie in 2d zu sehen. Dieser ist jedoch nicht durchgängig, sondern umfasst zwei Kanalabschnitte 34, 36, die jeweils in eine Oberseite 38 des Fluidführungsmoduls 14 münden. Auf der Oberseite 38 ist das Magnetventil 20 derart angeordnet, dass es einen Fluidfluss vom ersten Kanalabschnitt 34 zum zweiten Kanalabschnitt 36 und somit den Fluiddurchfluss durch das Fluidführungsmodul 14 regeln kann. Insbesondere führt der erste Kanalabschnitt 34 zum Magnetventileingang 21 und der zweite Kanalabschnitt 36 zum Magnetventilausgang 23.
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Zur Steuerung der Fluidabgabe ist die Dosiereinheit 12, insbesondere das Magnetventil 20, mit einer Steuereinheit 39 verbunden, die in 2b schematisch veranschaulicht ist.
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3 zeigt eine Dosierspitze 22 für die in den 2a bis 2d veranschaulichte Dosiereinheit 12 in einer Explosionsdarstellung.
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Die Dosierspitze 22 umfasst ein Dosierspitzenoberteil 40 und ein Dosierspitzenunterteil 42, wobei im Dosierspitzenoberteil 40 der Fluideingang 24 und im Dosierspitzenunterteil 42 der Fluidausgang 26 der Dosierspitze 22 ausgebildet ist. Das Dosierspitzenoberteil 40 und das Dosierspitzenunterteil 42 können miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschraubt oder verschweißt werden.
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Das Dosierspitzenoberteil 40 und das Dosierspitzenunterteil 42 sind beispielsweise Kunststoffteile, insbesondere aus Polyphenylensulfid und/oder Polyetheretherketon.
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Die Dosierspitze 22 umfasst des Weiteren eine elastische, selbstschließende Auslassdüse 44. Die Auslassdüse 44 funktioniert wie ein Rückschlagventil, bei dem ein Fluiddurchfluss in eine Richtung freigegeben wird, wenn ein in Öffnungsrichtung wirkender Fluiddruck angelegt wird. Insbesondere dient die Auslassdüse 44 als Richtelement für einen Fluidstrahl.
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Ein Fluiddruck, ab dem die Auslassdüse 44 öffnet, liegt beispielsweise zwischen 1 bar und 2 bar, insbesondere bei 1,6 bar.
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Die Auslassdüse 44 ist in montiertem Zustand der Dosierspitze zwischen dem Dosierspitzenoberteil 40 und dem Dosierspitzenunterteil 42 formschlüssig gehalten. Zu diesem Zweck hat die Auslassdüse 44 beispielsweise einen umlaufenden Kragen 46, der in montiertem Zustand der Dosierspitze 22 zwischen dem Dosierspitzenoberteil 40 und dem Dosierspitzenunterteil 42 gehalten ist.
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Die 4a und 4b zeigen die Auslassdüse 44 der in 3 dargestellten Dosierspitze 22 in einer perspektivischen Ansicht und einer Seitenansicht. 5 zeigt die Auslassdüse 44 in einem geöffneten Zustand.
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Die Auslassdüse 44 ist vorzugsweise einteilig, insbesondere ein Spritzgussbauteil.
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Bei der in den 4a und 4b dargestellten Ausführungsform weist die Auslassdüse 44 insgesamt acht Schließflächen 48 auf, die in geschlossenem Zustand der Auslassdüse 44 flächig aneinander anliegen, um die Dosierspitze 22 zu verschließen. Insbesondere liegen die Schließflächen 48 in geschlossenem Zustand der Auslassdüse 44 jeweils paarweise flächig aneinander an. Dabei ergänzen sich die Schließflächen 48 zu einer Kreuzform. Weil in 4a die Schließflächen 48 aneinander anliegen, sind die einzelnen Schließflächen 48 in 4a nicht sichtbar. In 5 sind zumindest zwei der Schließflächen 48 sichtbar.
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Zwischen jeweils zwei sich kreuzenden, ineinander übergehenden Schließflächen 48 ist dabei ein Scharnier 52 vorhanden, um das Öffnen der Auslassdüse 44 zu erleichtern. Die Scharniere 52 sind beispielsweise durch Bereiche mit verringerten Materialstärken im Vergleich zum umliegenden Bereich gebildet. Insbesondere sind die Scharniere 52 Filmscharniere oder Festkörperscharniere.
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An die Schließflächen 48 ist jeweils eine flexible Membran 50 angeformt. Die Membranen 50 definieren zumindest einen Abschnitt einer Umfangsmantelfläche 53 der Auslassdüse 44.
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Eine Länge I der Schließflächen 48 in Längsrichtung der Dosierspitze 22 ist dabei größer als eine Dicke der Membran 50.
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Durch ein Scharnier 52 wird eine zwischen zwei sich kreuzenden Schließflächen 48 angeordnete Membran 50 jeweils in zwei Scharnierflächen 51a, 51b unterteilt, wie besonders deutlich in den 3 und 4a zu sehen ist. Die Scharnierflächen 51a, 51b sind mit den Scharnieren 52 wirkverbunden. Auf diese Weise wirkt eine Membran 50 wie ein Materialscharnier.
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Wenn ein Fluiddruck an der Auslassdüse 44 anliegt, wirkt eine Druckkraft auf die Membranen 50, wodurch die Membranen 50 nach außen gedrückt und die Schließflächen 48 auseinandergezogen werden, sodass die Auslassdüse 44 geöffnet wird.
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Beispielsweise weist die Auslassdüse 44 Silikon, Fluorkautschuk, Perfluorkautschuk und/oder ein thermoplastisches Elastomer auf oder besteht aus einem dieser Materialien. Zum Beispiel sind die Schließflächen 48 aus einem der genannten Materialien geformt und die Membran 50 kann aus einem anderen der genannten Materialien geformt sein, wobei die Membran 50 vorzugsweise direkt an die Schließflächen 48 angespritzt ist.
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Optional kann die Auslassdüse 44 mit magnetischen Elementen 56 in Form von permanentmagnetischen Partikeln 45 durchsetzt sein, wobei die permanentmagnetischen Partikel 45 vorzugsweise zumindest im Bereich der Schließflächen 48 oder nur dort angeordnet sind.
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6 bis 8 zeigen weitere Ansichten der Dosierspitze 22 gemäß 3. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Dosierspitze 22 aus 3. 7 zeigt einen Schnitt durch die Dosierspitze 22 entlang der Linie A-A in 6 und 8 eine Detailansicht des Bereichs B in 7.
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Die 7 und 8 veranschaulichen dabei detailliert die formschlüssige Anordnung der Auslassdüse 44 zwischen dem Dosierspitzenoberteil 40 und dem Dosierspitzenunterteil 42.
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In montiertem Zustand der Dosierspitze 22 ergibt sich insbesondere ein Spalt 54 zwischen einer axialen Innenseite des Dosierspitzenunterteils 42 und dem Dosierspitzenoberteil 40, in dem der Kragen 46 der Auslassdüse 44 gehalten ist. Insbesondere ist in dem Dosierspitzenunterteil 42 eine Stufe 43 ausgebildet, die an dem Kragen 46 der Auslassdüse 44 anliegt und die Auslassdüse 44 in axialer Richtung fixiert.
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Zudem hat das Dosierspitzenoberteil 40 an seiner zur Auslassdüse 44 gerichteten Stirnseite einen zur Auslassdüse 44 hin konisch zulaufenden Abschnitt 47, der auch in 3 zu sehen ist. Die Auslassdüse 44 ist an ihrer Innenseite 49 abschnittsweise entsprechend konisch ausgebildet, wobei der konische Abschnitt der Innenseite 49 in montiertem Zustand der Dosierspitze 22 auf dem konischen Abschnitt 47 des Dosierspitzenoberteils 42 sitzt. Dadurch ist die Auslassdüse 44 in montiertem Zustand der Dosierspitze 22 in dieser zentriert ausgerichtet.
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Alternativ sind auch andere Geometrien zum Ausrichten der Auslassdüse 44 denkbar.
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Beim Zusammenfügen des Dosierspitzenoberteils 40 mit dem Dosierspitzenunterteil 42 wird die dazwischenliegende Auslassdüse 44 folglich kraft- und formschlüssig in der Dosierspitze 22 fixiert. Dies führt zur Entstehung der Schließkraft an den Schließflächen 48.
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Ein Eingangsdurchmesser dE der Auslassdüse 44, der auch als Nenndurchmesser bezeichnet werden kann, beträgt beispielsweise zwischen 3 mm und 5 mm, insbesondere 4 mm.
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In 7 ist zudem die Schraubverbindung zwischen dem Dosierspitzenoberteil 40 und dem Dosierspitzenunterteil 42 veranschaulicht.
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In den 9a und 9b ist eine Auslassdüse 44 für die Dosierspitze 22 aus 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Die Auslassdüse 44 gemäß den 9a und 9b unterscheidet sich von der Auslassdüse 44 gemäß den 5a und 5b durch die Anzahl der Schließflächen 48. Genauer gesagt weist die Auslassdüse 44 gemäß 9a und 9b lediglich zwei Schließflächen 48 auf, die sich zu einer Schlitzform ergänzen.
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Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Auslassdüse 44 sechs Schließflächen 48 aufweisen, die sich zu einer Sternform ergänzen.
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In den 10a bis 10e ist eine erfindungsgemäße Dosierspitze 22 veranschaulicht. Dabei zeigt 10a die Dosierspitze 22 in einer Explosionsdarstellung, 10b in einer Explosionsschnittdarstellung, 10c in einer Draufsicht, 10d einen Schnitt entlang der Linie C-C in 10c und 10e eine Detailansicht des Bereichs D in 10d. Die Dosierspitze 22 gemäß den 10a bis 10e kann ebenfalls in einer Dosiereinheit 12 gemäß den 2a bis 2d verwendet werden.
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Im Unterschied zu der in 3 veranschaulichten Dosierspitze 22 weist die Dosierspitze 22 gemäß den 10a bis 10e mehrere magnetische Elemente 56 auf (siehe 11), insbesondere vier magnetische Elemente 56. Die magnetischen Elemente 56 sind beispielsweise Permanentmagneten.
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Die magnetischen Elemente 56 ziehen sich gegenseitig an und beaufschlagen dadurch die Auslassdüse 44, insbesondere die Schließflächen 48 in ihre Schließstellung. Dadurch schließt die Auslassdüse 44 besonders dicht.
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Beim Öffnen und Schließen der Auslassdüse 44 bewegen sich die magnetischen Elemente 56 ebenfalls in eine Öffnungs- und Schließposition.
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Die magnetischen Elemente 56 sind deutlich in 11 dargestellt, die neben den magnetischen Elementen 56 die Auslassdüse 44 der Dosierspitze 22 gemäß den 10a bis 10e detailliert veranschaulicht.
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In der Ausführungsform gemäß den 10a bis 10e füllen die magnetischen Elemente 56 jeweils einen Freiraum zwischen zwei sich kreuzenden Schließflächen 48 aus. Dabei haben die einzelnen magnetischen Elemente 56 eine viertelkreisförmige Grundform.
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Um die magnetischen Elemente 56 an der Auslassdüse 44 zu halten, sind in der Auslassdüse 44 Aufnahmen 58 vorgesehen, in welche die magnetischen Elemente 56 eingesetzt werden können. Die Aufnahmen 58 sind insbesondere einteilig mit der Auslassdüse 44 geformt. Zum Beispiel sind die Aufnahmen 58 als Taschen ausgebildet.
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In dem in 11 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmen 58 herzförmig. Mittels derart geformten Aufnahmen 58 können viertelkreisförmige magnetische Elemente 56 besonders gut gehalten werden.
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Um die magnetischen Elemente 56 besonders zuverlässig an der Dosierspitze 22 zu halten, ist alternativ oder zusätzlich zu den Aufnahmen 58 an der Dosierspitze 22 ein Magnetbefestigungsmodul 60 (siehe 10b bis 10d) angeordnet, insbesondere an einer Auslassseite der Dosierspitze 22. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Magnetbefestigungsmodul 60 eine Scheibe. Das Magnetbefestigungsmodul 60, insbesondere die Scheibe, hat eine Aussparung 62, die an die Anordnung der Schließflächen 48 angepasst ist. Anders ausgedrückt ist die Aussparung 62 so geformt, dass ein Fluidfluss durch die Dosierspitze 22 beziehungsweise eine Fluiddosierung nicht beeinträchtigt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die magnetischen Elemente 56 teilweise oder vollständig umspritzt sein. Auf diese Weise können die magnetischen Elemente 56 derart an der Auslassdüse 44 befestigt sein, dass diese sich nicht zerströrungsfrei von der Auslassdüse 44 lösen lassen.
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12a bis 12d veranschaulichen eine Dosierspitze 22 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dabei zeigt 12a die Dosierspitze 22 in einer Explosionsdarstellung, 12b in einer Explosionsschnittdarstellung, 12c in einer Draufsicht und 12d einen Schnitt entlang der Linie E-E in 12c.
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Die Dosierspitze 22 gemäß den 12a bis 12d unterscheidet sich von der Dosierspitze 22 gemäß den 10a bis 10a durch die Anzahl der Schließfläche 48 und durch die Anzahl der magnetischen Elemente 56. Insbesondere weist die Dosierspitze 22 zwei Schließflächen 48 auf, die sich zu einem Schlitz ergänzen, und zwei magnetische Elemente 56.
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Die magnetischen Elemente 56 sind dabei stabförmig und erstrecken sich insbesondere parallel zu den Schließflächen 48, wenn die Auslassdüse 44 geschlossen ist.
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Ein weiterer Unterschied zu der Dosierspitze 22 gemäß den 10a bis 10e und 11 ist, dass die Aufnahmen 58 so geformt sind, dass die Auslassdüse 44 in axialer Richtung zumindest abschnittsweise mit den magnetischen Elementen 56 überlappt, wie in 13 deutlich zu erkennen ist. Auf diese Weise sind die magnetischen Elemente 56 ebenfalls besonders zuverlässig an der Auslassdüse 44 gehalten, sodass auf ein Magnetbefestigungsmodul 60 verzichtet werden kann.
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13 zeigt die Auslassdüse 44 der in den 12a bis 12d dargestellten Dosierspitze 22 und die entsprechenden magnetischen Elemente 56.
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Alternativ sind auch würfel-, quader- oder ringförmige magnetische Elemente 56 oder andere auf eine Geometrie der Auslassdüse 44 abgestimmte magnetische Elemente 56 denkbar.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Dosierung eines Fluids mit einer Dosiereinheit 12 oder einer Dosierstation 10 wird zur Dosierung eines Fluids ein Druck zwischen 1 bar und 2 bar am Fluideingang 16 des Fluidführungsmoduls 14 angelegt, insbesondere ein Druck von 1,6 bar.
