DE10257414A1 - Electric motor-driven syringe dispenser, has a pump for driving a working piston-cylinder combination that is coupled to the syringe piston, with the pump driven by an electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dispenser mit elektromotorischem Antrieb.The invention relates to a Dispenser with electric motor drive.
Dispenser sind Dosiervorrichtungen,
die eine einmal aufgezogene Flüssigkeitsmenge
in einem einzigen Abgabeschritt oder in mehrfachen Abgabeschritten
mit gleichen oder unterschiedlichen Dosiermengen abgeben können. Dispenser
werden vielfach mit einer Spritze zum Aufnehmen und Abgeben von
Flüssigkeit
versehen. Spritzen aus Kunststoff sind nach Gebrauch gegen eine
frische Spritze austauschbar. Handdispenser sind manuell handhabbare
Dispenser. Bekannt sind manuell und elektromotorisch über Schraubengetriebe
angetriebene Handdispenser. Ein manuell angetriebener Handdispenser bzw. „Repetierpipette" mit einem Zahnstangen-Klinken-Getriebe
für einen
schrittweisen Vorschub des Spritzenkolbens ist in der
Verschieden große Spritzen haben unterschiedliche Reib- und Strömungswiderstände. Ein Antrieb für die Spritzenkolben sollte einerseits eine große Kraft ausbringen, um die Spritzenkolben der großen Spritzen anzutreiben. Andererseits sollte der Antrieb hohe Geschwindigkeiten erreichen können, um bei kleinen Spritzen eine Dosierung im Freistrahl und einen sauberen Tropfenabriß zu ermöglichen. Nur dann sind hinreichend reproduzierbare Dosierergebnisse erreichbar.Syringes of different sizes have different ones Friction and flow resistance. A drive for the On the one hand, the syringe plunger should exert a large force in order to Syringe plunger of the big To drive syringes. On the other hand, the drive should be high speeds can reach to with small syringes, a dose in the open jet and a clean one Drop tear off enable. Just then sufficiently reproducible dosing results can be achieved.
Bekannte elektromotorisch angetriebene Handdispenser werden bei vertretbarer Baugröße und bei Batterie- bzw. Akkubetrieb nur einer der Anforderungen gerecht. Meist bringen sie eine ausreichende Antriebskraft für große Spritzenkolben auf. Die Kolbengeschwindigkeit ist aber bei den kleinen Spritzen für eine Dosierung im Freistrahl zu langsam. Hierdurch ist der Einsatzbereich eingeschränkt.Known electric motor-driven hand dispensers are at a reasonable size and Battery operation only meets one of the requirements. They usually have sufficient driving force for large syringe plungers on. The piston speed is however with the small syringes for one Free jet dosage too slow. This is the area of application limited.
Aus der
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dispenser mit elektromotorischem Antrieb zur Verfügung zu stellen, der auch bei eingeschränkter Baugröße und Batterie- oder Akkubetrieb in der Lage ist, eine hinreichend große Kraft für den Antrieb großer Spritzenkolben und eine hinreichend große Antriebsgeschwindigkeit für die Dosierung im Freistrahl mittels kleiner Spritzenkolben zur Verfügung zu stellen.The invention is based on this based on the task of a dispenser with an electric motor drive to disposal to provide, even with limited size and battery or accumulator operation is able to apply a sufficiently large force to drive large syringe plungers and a sufficiently large one Drive speed for dosing in the free jet by means of small syringe pistons put.
Die Aufgabe wird durch einen Dispenser mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Dispensers sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is done by a dispenser solved with the features of claim 1. Advantageous configurations of the dispenser are specified in the subclaims.
Der erfindungsgemäße Dispenser mit elektromotorischem Antrieb hat
- – Einrichtungen zum lösbaren Befestigen einer Spritze,
- – mindestens eine Einrichtung mit einem Arbeitszylinder und einem darin verschieblichen Arbeitskolben zum Antreiben eines Spritzenkolbens der Spritze,
- – mit dem Arbeitskolben verbundene Kupplungseinrichtungen zum lösbaren Verbinden des Arbeitskolbens mit dem Spritzenkolben und
- – eine von einem Elektromotor antreibbare Pumpe für ein hydraulisches Medium, die mit mindestens einer Arbeitskammer des Arbeitszylinders verbunden ist, um den Arbeitskolben mittels des hydraulischen Mediums anzutreiben.
- Devices for releasably attaching a syringe,
- At least one device with a working cylinder and a working piston displaceable therein for driving a syringe piston of the syringe,
- - Coupling devices connected to the working piston for releasably connecting the working piston to the syringe piston and
- - A pump for a hydraulic medium which can be driven by an electric motor and which is connected to at least one working chamber of the working cylinder in order to drive the working piston by means of the hydraulic medium.
Der erfindungsgemäße Dispenser weist zwischen Elektromotor und Spritze ein hydraulisches Getriebe aus einer Pumpe und einer Einrichtung mit einem Arbeitszylinder und einem Arbeitskolben auf, in dem sich abhängig vom Widerstand des Spritzenkolbens und vom Druck im hydraulischen Medium selbständig ein Arbeitspunkt einstellt, durch den die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens und die Antriebskraft festgelegt ist. Das hydraulische Medium ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere eine möglichst inkompressible Flüssigkeit. Durch den sich selbständig einstellenden Arbeitspunkt arbeitet der Elektromotor auch bei sehr unterschiedlicher Last in einem besonders effektiven Leistungsbereich. Infolgedessen kann eine hinreichende Antriebskraft für größere Spritzen und eine hinreichende Antriebsgeschwindigkeit für kleinere Spritzen zur Verfügung gestellt werden. Im Unterschied dazu ermöglichen die starren mechanischen Getriebe zwischen den Elektromotoren und den Spritzenkolben herkömmlicher Dispenser nur einem Betrieb in einem deutlich eingeschränkteren Lastbereich. Außerhalb dieses Lastbereiches ist der elektromotorische Antrieb nicht mehr in der Lage, die erforderliche Leistung zur Verfügung zu stellen. Zudem ist es von Vorteil, daß der Konstrukteur bei der Anordnung der Komponenten des erfindungsgemäßen Dispensers freier ist, als bei den herkömmlichen Dispensern mit starrem elektromechanischen Getrieben.The dispenser according to the invention has between Electric motor and syringe a hydraulic transmission from a pump and a device with a working cylinder and a working piston on where dependent the resistance of the syringe plunger and the pressure in the hydraulic Medium independently sets an operating point by which the speed of the working piston and the driving force is fixed. The hydraulic medium is preferred a liquid especially one if possible incompressible liquid. By being independent setting working point, the electric motor also works at very different loads in a particularly effective performance range. As a result, sufficient motive power can be used for larger syringes and a sufficient drive speed for smaller syringes become. In contrast, enable the rigid mechanical gears between the electric motors and the syringe plunger of conventional dispensers only one operation in a clearly restricted load range. Outside the electric motor drive is no longer in this load range able to provide the required performance. In addition is it is advantageous that the Designer in the arrangement of the components of the dispenser according to the invention is freer than the conventional ones Dispensers with rigid electromechanical gears.
Die Erfindung bezieht den Einsatz von Pumpen verschiedener Bauart ein. Vorteilhaft ist der Einsatz von Pumpen, die in der Lage sind, lastunabhängig einen konstanten Volumenstrom zu fördern, beispielsweise Zahnradpumpen. Dann ist es möglich, die Kolbenverschiebung und damit die Dosiermenge über die Pumpzeit zu steuern. Darauf ist eine Ausgestaltung der Erfindung gerichtet.The invention relates to use of pumps of various types. The use is advantageous of pumps that are capable of a constant volume flow regardless of load to promote, for example gear pumps. Then it is possible to shift the piston and thus the dosing amount over to control the pumping time. There is an embodiment of the invention directed.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Sensor zum Erfassen des Hubes des Arbeitskolbens vorhanden. Der Sensor ermöglicht die genaue Ermittlung des jeweils vom Arbeitskolben zurückgelegten Weges und damit eine genaue Steuerung der Dosiermenge. Dies begünstigt den Einsatz von Pumpen, die einen lastabhängigen Volumenstrom fördern.According to one embodiment, a Sensor for detecting the stroke of the working piston available. The Sensor enabled the exact determination of the distance traveled by the working piston Way and thus a precise control of the dosing quantity. This favors the Use of pumps that promote a load-dependent volume flow.
Die Einrichtung mit einem Arbeitszylinder und einem Arbeitskolben kann eine einfach wirkende Einrichtung sein, bei der nur eine Arbeitskammer mit hydraulischem Medium beaufschlagt wird. Durch Befüllen und/oder Entleeren der Arbeitskammer mittels der Pumpe ist die Bewegung des Arbeitskolbens steuerbar. Dabei kann die Bewegung des Arbeitskolbens in einer Richtung durch eine auf den Arbeitskolben wirkende Federeinrichtung unterstützt oder bewirkt werden. Bei der Verlagerung des Arbeitskolbens aufgrund der Vorspannung der Federeinrichtung ist das hydraulische Medium von dem Arbeitskolben aus der Arbeitskammer auspreßbar oder von der Pumpe abpumpbar.The device with a working cylinder and a working piston can be a single-acting device in which only one working chamber is acted upon by hydraulic medium. The movement of the working piston can be controlled by filling and / or emptying the working chamber by means of the pump. The movement of the working piston in one direction can be supported or effected by a spring device acting on the working piston. When the working piston is displaced due to the pretension of the spring device, the hydraulic medium can be pressed out of the working chamber by the working piston or can be pumped out by the pump.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Einrichtung mit dem Arbeitszylinder und dem Arbeitskolben doppelwirkend und das hydraulische Medium ist mittels der Pumpe wahlweise in die und/oder aus den Arbeitskammern pumpbar. Bei dieser Ausgestal tung ist der Arbeitskolben durch gezielte Druckbeaufschlagung einer der beiden Arbeitskammern in beiden Richtungen verlagerbar. Das in der jeweils anderen Arbeitskammer enthaltene hydraulische Medium ist durch Bewegung des Arbeitskolbens auspreßbar oder von der Pumpe abpumpbar.According to one embodiment, the Device with the working cylinder and the working piston double-acting and the hydraulic medium is optionally in the by means of the pump and / or pumpable from the working chambers. In this embodiment is the working piston by applying specific pressure to one of the two Working chambers can be moved in both directions. That in each hydraulic chamber contained in other working chamber is by movement of the working piston can be pressed out or pumpable from the pump.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Reservoir für das hydraulische Medium vorhanden, mit dem die Pumpe verbunden ist. Das hydraulische Medium ist mittels der Pumpe aus dem Reservoir in die Arbeitskammer pumpbar. Eine bidirektionale Pumpe oder eine zweite Pumpe kann das hydraulische Medium aus der Arbeitskammer in das Reservoir pumpen.According to one embodiment, a Reservoir for the hydraulic medium to which the pump is connected. The hydraulic medium is pumped out of the reservoir pumpable into the working chamber. A bidirectional pump or one second pump can take the hydraulic medium out of the working chamber pump into the reservoir.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Pumpe über ein Schaltventil mit der Arbeitskammer und/oder die Arbeitskammer über dasselbe oder ein weiteres Schaltventil mit dem Reservoir verbunden. Durch Betätigen des Schaltventiles ist die Bewegung des Arbeitskolbens steuerbar. Gemäß einer Ausgestaltung handelt es sich um ein elektrisches Schaltventil.According to one embodiment, the Pump over a switching valve with the working chamber and / or the working chamber over the same or another switching valve connected to the reservoir. By Actuate the switching valve, the movement of the working piston is controllable. According to one Design is an electrical switching valve.
Gemäß einer Ausgestaltung ist in der Verbindung von Pumpe und Arbeitskammer ein hydraulischer Druckspeicher vorhanden. Der hydraulische Druckspeicher unterstützt die Pumpe, wenn kurzfristig ein großer Volumenstrom bereitgestellt werden muß. Der große Volumenstrom kann beispielsweise vorteilhaft für das Erzeugen einer hohen Losbrechkraft für das Anfahren eines Spritzenkolbens oder für eine hohe Beschleuni gung des Spritzenkolbens im Hinblick auf eine Freistrahlabgabe kleiner Flüssigkeitsmengen genutzt werden.According to one embodiment, in a hydraulic pressure accumulator connecting the pump and working chamber available. The hydraulic pressure accumulator supports the Pump if short term a big one Volume flow must be provided. The large volume flow can be advantageous, for example for the Generate a high breakaway force for starting a syringe plunger or for one high acceleration of the syringe plunger with a view to free jet delivery small amounts of liquid be used.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Rückschlagventil zwischen Pumpe und hydraulischem Druckspeicher vorhanden. Das Rückschlagventil verhindert das Zurückströmen des hydraulischen Mediums aus dem Druckspeicher in das Reservoir und begünstigt den Aufbau erhöhter Drucke im Druckspeicher.According to one embodiment, a check valve between pump and hydraulic pressure accumulator. The check valve prevents the backflow of the hydraulic medium from the pressure accumulator into the reservoir and favors the Building elevated Prints in the accumulator.
Gemäß einer Ausgestaltung ist in der Verbindung von Pumpe und Arbeitskammer ein Druckregelventil zum Regeln des Druckes des hydraulischen Mediums vorhanden. Mittels des Druckregelventils können insbesondere Überdrücke im System verhindert werden.According to one embodiment, in a pressure control valve connecting the pump and working chamber to regulate the pressure of the hydraulic medium. through of the pressure control valve can especially pressures in the system be prevented.
Gemäß einer Ausgestaltung hat der Dispenser eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Steuerbefehlen durch einen Benutzer. Die Eingabeeinrichtung kann beispielsweise eine Tastatur sein, die es beispielsweise ermöglicht, Dosiermengen, Dosiergeschwindigkeiten bzw. Abgabeschritte einzugeben.According to one embodiment, the Dispenser an input device for entering control commands by a user. The input device can, for example be a keyboard that makes it possible, for example, dosing quantities, dosing speeds or input steps.
Gemäß einer Ausgestaltung hat der Dispenser eine Anzeigeeinrichtung. Mittels der Anzeigeeinrichtung sind beispielsweise Eingaben oder Betriebszustände des Dispensers anzeigbar.According to one embodiment, the Dispenser a display device. By means of the display device inputs or operating states of the dispenser can be displayed, for example.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein weiterer Sensor zum Abtasten einer lesbaren Kennzeichnung einer Spritze vorhanden. Die Kennzeichnung kann sich insbesondere auf die Größe der Spritze bzw. auf eine andere Eigenschaftsangabe beziehen. Die vom Sensor erfaßten Daten werden z.B. der Steuerung des Elektromotors bzw. der Anzeige zugrunde gelegt. Die Steuerung des Elektromotors kann den Hub des Arbeitskolbens in Abhängigkeit von der eingegebenen Dosiermenge und der Spritze steuern. Die Steuerung kann ferner die Kraft bzw. die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Arbeitskolbens in Abhängigkeit von der Dosiermenge und der Spritze steuern.According to one embodiment, a another sensor for scanning a legible identification of a Syringe available. The labeling can relate in particular to the size of the syringe or refer to another property specification. The one from the sensor detected Data is e.g. the control of the electric motor or the display based on. The control of the electric motor can the stroke of the Working piston depending control the entered dosage and the syringe. The control can also the force or the speed or the acceleration of the working piston depending control of the dosing quantity and the syringe.
Gemäß einer Ausgestaltung hat der Dispenser eine elektronische Steuerung, die mit dem Elektromotor und/oder dem elektrisch angetriebenen Schaltventil und/oder dem Sensor und/oder der Eingabeeinrichtung und/oder der Anzeigeeinrichtung und/oder dem weiteren Sensor verbunden ist.According to one embodiment, the Dispenser has an electronic control that works with the electric motor and / or the electrically driven switching valve and / or the Sensor and / or the input device and / or the display device and / or is connected to the further sensor.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Dispenser ein Handdispenser. Die Vorteile der Erfindung im Hinblick auf die Baugröße, den Batterie- oder Akkubetrieb und die Anordnung der Systemkomponenten sind besonders vorteilhaft bei Handdispensern nutzbar.According to one embodiment, the Dispenser a handheld dispenser. The advantages of the invention in view to the size, the Battery or accumulator operation and the arrangement of the system components are particularly advantageous for hand dispensers.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Dispenser Teil eines Dispensiersystems mit einer Spritze.According to one embodiment, the Dispenser Part of a dispensing system with a syringe.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Spritze in einem Befestigungsbereich eine von außen mittels des weiteren Sensors lesbare Kennzeichnung auf.According to one embodiment the syringe in an attachment area from the outside by means of of the further sensor readable identification.
Schließlich weist gemäß einer Ausgestaltung weist die Spritze die Kennzeichnung auf einem Befestigungsflansch auf.Finally, according to one The syringe has the designation on a mounting flange on.
Geeignete Einrichtungen zum lösbaren Befestigen
einer Spritze und Kupplungseinrichtungen sowie ein weiterer Sensor
und damit abtastbare Kennzeichnungen sind in der
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, die ein Dispensersystem in einem Längsschnitt zeigt.The invention is described below the accompanying drawing of an embodiment explained in more detail a dispenser system in a longitudinal section shows.
Ein Handdispenser
Der Handdispenser
Das aus der Spritze
Die vorbeschriebenen Einzelheiten
stimmen im wesentlichen mit denen des Ausführungsbeispieles der deutschen
Patentes
Die Kupplung
In einem Reservoir
Vom Druckspeicher
In der Stellung
In der Stellung
In Stellung
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