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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Spritze mit einem Vorratsbehälteranschluß für einen
Vorratsbehälter
mit abzugebendem Fluid, einem Spritzenzylinder mit einem darin laufenden
Kolben, und einer Ausstoßöffnung,
an der durch Kolbenbetätigung
im Vorratsbehälteranschluß zugeführtes Fluid
abgebbar ist, wobei der Spritzenzylinder über ein Fluidkanalsystem mit
dem Vorratsbehälteranschluß und der Ausstoßöffnung verbunden
ist und im Fluidkanalsystem eine Ventilmechanik vorgesehen ist,
die es erlaubt, den Spritzenzylinder mit am Vorratsbehälteranschluß zugeführtem Fluid
zu befüllen
und dann dieses Fluid an der Ausstoßöffnung abzugeben, Fluidströmung von
oder zum Vorratsbehälteranschluß sperrt.
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Insbesondere
für veterinärmedizinische
Anwendungen sind solche Spritzen bekannt, die es erlauben, aus einem
Vorratsbehälter
wiederholt einen Spritzenzylinder zu füllen und das aufgezogene Fluid,
manuell betätigt,
aus dem Spritzenzylinder abzugeben. Es ist damit möglich, ein
genau vorbestimmtes Volumen wiederholt injizieren zu können, wie
es beispielsweise bei Serienimpfungen oder Behandlungen von Tieren
der Fall ist, ohne daß die
Spritze mühsam
aus einem separaten Vorratsbehälter
aufgezogen werden muß.
Die Spritzen weisen im Stand der Technik zwei Rückschlagventile auf. Ein erstes Rückschlagventil
liegt zwischen Spritzenzylinder und Ausstoßöffnung und ist so geschaltet,
daß Fluidströmung nur
aus dem Spritzenzylinder zur Ausstoßöffnung möglich ist, jedoch keine Gegenströmung, wie sie
womöglich
beim Aufziehen des Fluides aus dem mit der Spritze verbundenen Vorratsbehälter auftreten
könnte.
Ein zweites Rückschlagventil
läßt eine Fluidströmung vom
Vorratsbehälter
zum Spritzenzylinder beim Rückziehen
des Kolben zu, nicht jedoch beim Kolbenvorschub.
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Ein
solches Ventilsystem ist dabei für
verschiedene Vorratssysteme bekannt. In einer ersten Bauweise ist
ein Vorratsbehälter
direkt an der Spritze befestigt, so daß durch Zurückziehen des Kolbens bevorratente
Flüssigkeit
in den Spritzenzylinder läuft. Der
Vorratsbehälter
verfügt
dazu über
eine geeignete Belüftungsmechanik,
die ein Entstehen eines Unterdruckes im Vorratsbehälter verhindert.
Bei einer zweiten Variante ist das Fluid unter Druck bevorratet und
strömt
bei geeigneter Freischaltung selbsttätig in den Spritzenzylinder
und drückt
den Kolben dabei zurück.
Für diese
Arten von druckbefüllbaren
Spritzen ist es bekannt, eine Anschlagerkennung durchzuführen, so
daß bei
entleerter Spritze, d. h. wenn der Kolben maximal in den Spritzenzylinder
eingefahren ist, selbsttätigt
eine Wiederbefüllung
des Spritzenzylinders unter Zurückdrücken des
Kolben erfolgt.
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Speziell
bei der zweitgenannten Art von Spritzen, die über einen damit verbundenen
Vorratsbehälter
befüllt
werden, kann es während
eines Füllvorganges
zu einem unerwünschten
Ausstoß von Fluid
an der Ausstoßöffnung kommen,
was meist durch das Ansprechverhalten der beiden Rückschlagventile
bedingt ist.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spritze der einganggenannten
Art so weiter zu bilden, daß unerwünschte Abgaben
von Fluid während
des befüllen
des Spritzenzylinders nicht mehr auftritt.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Spritze der eingangs genannten Art gelöst, bei
der die Ventilmechanik ein Ventilglied aufweist, das zwischen einer
ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, wobei das Ventilglied
in der ersten Stellung Fluidströmung vom
Vorratsbehälteranschluß zum Spritzenzylinder zuläßt und gleichzeitig
Fluidstömung
von oder zur Ausstoßöffnung sperrt
und in der zweiten Stellung Fluidströmung vom Spritzenzylinder zur
Ausstoßöffnung zuläßt und gleichzeitig
Fluidströmung
von oder zum Vorratsbehälter
sperrt.
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Erfindungsgemäß werden
also nicht mehr zwei unabhängige
Rückschlagventile
verwendet, sondern der Verschluß der
Ausstoßöffnung und
die Freigabe einer Befüllöffnung, über die
der Spritzenzylinder mit Fluid aus dem Vorratsbehälter befüllt werden
kann, erfolgt durch ein einziges Ventilglied, das sich zwischen
zwei Stellungen bewegt. Das Verschließen der Ausstoßöffnung und
die Freigabe der Zuflußöffnung für in den
Spritzenzylinder einlaufendes Fluid erfolgt also durch ein und dasselbe
Ventilglied, so daß die
Problematik unterschiedlich ansprechender, mit jeweils eigenständigen Ventilgliedern ausgerüsteten Rückschlagventilen
zwangsläufig nicht
mehr auftreten kann. Darüber
hinaus ist eine erhebliche Vereinfachung erreicht, da nur noch ein Ventil
erforderlich ist, das nun die Funktion der im Stand der Technik
vorhandenen zwei Ventile erfüllt.
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Eine
besonders einfach und kompakte Bauweise erreicht man, wenn das Ventilglied
in einem Mündungsbereich
angeordnet ist, in dem ein Ausstoßkanal vom Spritzenzylinder
zur Ausstoßöffnung und
eine Leitung vom Vorratsbehälter
zum Spritzenzylinder zusammenlaufen. Dann kann auch mit einer sehr
kleinen Bewegung des Ventilgliedes ein Umschalten zwischen erster
und zweiter Stellung erreicht werden. Eine besonders einfache Bauweise erreicht
man dabei dann, wenn das Ventilglied zwischen des beiden Stellungen
verschieblich ist.
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Für die Ausgestaltung
des Ventilgliedes kommen viele brauchbaren Varianten in Frage, die eine
Realisierung der ersten und der zweiten Stellung ermöglichen.
Beispielsweise kann das Ventilglied in Form einer mit geeigneten
Bohrungen versehenden Scheibe ausbildet werden. Fertigungstechnisch
besonders einfach ist es jedoch, wenn das Ventilglied eine erste
Dichtfläche,
die in der ersten Stellung den Ausstoßkanal zur Ausstoßöffnung verschließt, und eine
zweite Dichtfläche
aufweist, die in der zweiten Stellung die Leitung vom Vorratsbehälter verschließt. Solche
Dichtflächen
sind technisch recht einfach zu realisieren und erlauben einen mit
wenigen Bauteilen auskommenden Aufbau des Ventilgliedes, was natürlich automatisch
zur einer einfachen Montage und Demontage führt. Letzteres ist vor dem
Hintergrund, daß insbesondere
für veterinärmedizinische
Spritzen eine besonders einfache Reinigung möglich sein sollte, vorteilhaft.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Ventilmechanik mit nur noch einem einzigen Ventilglied kann
besonders vorteilhaft so weitergebildet werden, daß noch eine
dritte Stellung des Ventilgliedes vorgesehen ist, in der Spritzenzylinder,
Vorratsbehälteranschluß und Ausstoßöffnung fluidisch
voneinander getrennt sind. Dies ermöglicht beispielsweise auf einfache
Weise eine an der Ausschlußöffnung angebrachte
Nadel oder den Vorratsbehälter
zu tauschen.
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Diese
dritte Stellung des Ventilgliedes stellt quasi eine Ruhestellung
dar, in der die drei Bauteile, nämlich
Vorratsbehälteranschluß, Spritzenzylinder und
Ausstoßöffnung voneinander
getrennt sind. Es ist deshalb vorteilhaft, ein Spanneinrichtung
vorzusehen, die das Ventilglied in die dritte Stellung beaufschlagt.
Für die
Spanneinrichtung kann, um das Benutzen der Spritze zu ermöglichen,
eine Einrichtung zum Lösen
vorgesehen werden. Besonders einfach ist eine Spritzenbetätigung dann,
wenn die Spanneinrichtung das Ventilglied derart in die dritte Stellung aufschlagt,
daß die
dadurch bewirkte Vorspannung mittels Betätigung des Spritzenkolbens überwindbar ist,
wobei das Ventilglied in die zweite Stellung bewegt wird. Eine separate
Vorrichtung zum Lösen
der Vorspannung, die durch die Spanneinrichtung ausgeübt wird,
ist dann verzichtbar; der Benutzer muß lediglich denn Spritzenkolben
auf übliche
Weise bewegen und kann dadurch die Vorspannung überwinden und das Ventilglied
aus der dritten in die zweite Stellung überführen.
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In
einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung ist die Spanneinrichtung so ausgebildet, daß bei Nachfördern von
Fluid aus dem Vorratsbehälter,
was entweder über
die bereits erwähnte
Druckbefüllung
oder mechanisch erfüllen kann,
die Vorspannung ebenfalls überwunden
wird und das Ventilglied von der dritten in die erste Stellung gelangt.
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Eine
diesbezügliche
besonders zweckmäßige, weil
technisch unaufwendig zu realisieren und gleichzeitig gut zu reinigende
Bauweise erreicht man, wenn das Ventilglied ein Oberteil mit der
ersten Dichtfläche
und ein Unterteil mit der zweiten Dichtfläche aufweist, wobei Oberteil
und Unterteil gegeneinander verschieblich sind und von der Spanneinrichtung
in die dritte Stellung auseinandergedrückt werden.
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Um
für Reinigungszwecke
das Ventilglied leicht zugänglich
zuhalten, ist es dabei bevorzugt, das Ventilglied in eine Ventilkammer
anzuordnen, die je einen Sitz für
die erste und die zweite Dichtfläche des
Ventilgliedes bildet und in die ein zum Spritzenzylinder laufender
Fluidkanal mündet.
Die Ventilkammer bildet dann den eingangsgenannten Mündungsbereich,
in den Leitungen vom Vorratsbehälteranschluß, von der
Ausstoßöffnung und
vom Spritzenzylinder einlaufen.
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Die
vorteilhafte Arbeitsweise des Ventilgliedes der erfindungsgemäßen Spritze
kommt besonders dann günstig
zur Geltung, wenn der Vorratsbehälter
mit einer Druckeinrichtung verbunden ist, so daß das Fluid dort unter Druck
setzbar ist, um den Spritzenzylinder mit Fluid zu befüllen.
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Für Anwendungen,
bei denen eine große
Anzahl an Injektionen vorgenommen werden soll, wie es beispielsweise
in der Veterinärmedizin
oder der Tierzucht üblich
ist, sind Spritzen vorgesehen, die mit einem Vorratsbehälter verbindbar
sind, der eine große Menge
an Fluid bevorratet und aus dem das Fluid automatisch in den Spritzenzylinder
gefördert
wird, sobald eine Injektion abgegeben wurde, d. h. sobald der Kolben
im Spritzenzylinder nach maximalen Vorschub anschlägt. Es ist
diesbezüglich
bekannt, eine Anschlagerkennungsvorrichtung vorzusehen, die ein Anschlagen
des Kolbens im Spritzenzylinder erkennt und ein entsprechendes Signal
an eine Steuereinrichtung leitet, die daraufhin ein Wiederbefüllen des Spritzenzylinders
aus dem Vorratsbehälter
veranlaßt.
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Dies
geschieht meist, indem in der Versorgungsleitung vom Vorratsbehälter zum
Spritzenzylinder für
eine geeignete Druckerhöhung
gesorgt wird, beispielsweise durch Unterdrucksetzen des Fluids im Vorratsbehälter oder
durch Öffnen
eines Ventils zum Vorratsbehälter,
der Fluid unter Druck vorhält.
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Zum
Erkennen der Anschlagposition sind mechanische Schalter geeignet.
Auch ist es im Stand der Technik bekannt, die Lage des Kolben im
Spritzenzylinder mittels eines Magnetfeldsensors zu messen, der
am Gehäuse
der Spritze angebracht eine Magneteinheit abfühlt, die beispielsweise durch
die mit einer geeigneten magnetischen Struktur versehene Kolbenstange
gebildet sein kann. Dabei treibt in einer bekannten Lösung die
Kolbenstange über
ein Getriebe eine drehbare Magnetanordnung an, die am Gehäuse des
Spritzenzylinders gelagert ist und deren Winkelstellung von einem
ebenfalls am Gehäuse des
Spritzenzylinders angebrachte Magnetfeldsensor erfaßt wird.
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Diese
Ansätze
vermögen
es, exakt die Kolbenstellung abzufühlen, sie sind deshalb für Spritzen vorgesehen,
deren Kolben motorisch um ein bestimmtes Maß vorgeschoben werden soll,
um eine bestimmte Menge an Fluid anzugeben. Der dabei erforderliche
Aufwand ist für
das bloße
Erkennen der Anschlagsposition des Kolbens aber gar nicht nötig. Deshalb
haben sich diese Konzepte für
Spritzen, bei denen lediglich der Anschlag des Kolbens am Boden des
Spritzenzylinders erkannt werden soll, nicht durchgesetzt.
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Es
ist deshalb erfindungsmäßig vorgesehen, die
Spritze nach einem der obigen Ansprüche mit einer Lageerfassungsvorrichung
für den
im Spritzenzylinder laufenden und mit einer Kolbenstange verbundenen
Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß ortsfest zum Spritzenzylinder
mindestens ein Magnet befestigt ist und an der Kolbenstange ein
Magnetfeldsensor angebracht ist, der das Magnetfeld des Magneten abfühlt.
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Diese
Ausführung
löst die
Aufgabe, daß mit reduzierten
Aufwand einfach erkannt werden kann, ob sich der Kolben in der maximal
in den Spritzenzylinder eingefahrenen Endstellung befindet. Die
Erfassung erfolgt dabei kontaktfrei, so daß ein Verschleiß von Kontakten,
wie sie beispielsweise bei einem mechanischen Anschlagschalter unvermeidlich
ist, nicht mehr auftritt.
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Dadurch
die gegenüber
dem Stand der Technik umgekehrte Anordnung mit ortsfest zum Spritzenzylinder
befestigten Magneten und an der Kolbenstange angebrachten Magnetfeldsensors
ist eine überraschend
einfache Lösung
möglich,
bei der insbesondere die Kolbenstange im Bereich des Kolbens und
sogar in dem Abschnitt, in dem die Kolbenstange bei maximal eingefahrenen
Kolben innerhalb des Spritzenzylinders liegt, wie bei Spritzen ohne
Lageerfassungsvorrichtung belassen werden kann. Eine aufwendige
Strukturierung oder Veränderung
der Kolbenstange, wie sie bei bekannten, nach magnetischem Prinzip
arbeitenden Lageerfassungsvorrichtungen erforderlich ist, kann völlig entfallen.
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Die
Kolbenstange kann gegenüber üblich, d. h.
ohne Lageerfassungsvorrichtung arbeitenden Spritzen, völlig unverändert bleiben,
wenn der Magnetfeldsensor an dem dem Kolben abgewandten Ende einfach
an die Kolbenstange angesetzt wird. Dies kann insbesondere in Form
einer Kolbenstangenverlängerung
erfolgen, die den Magnetfeldsensors trägt. In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung
ist der Magnetfeldsensor direkt mit einer ebenfalls an der Kolbenstange
angebrachten Schaltung verbunden, die das Signals des Magnetfeldsensors
verarbeitet und ein Ausgangssignal ausgibt, das anzeigt, ob der
Kolben maximal in den Spritzenzylinder eingefahren ist. Diese Schaltung
kann Teil der Kolbenstangenverlängerung
sein.
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Die
geschilderte Weiterbildung der Schaltung hat zusätzlich den Vorteil, das eine
Kontaktierung nur durch drei Leitungen erforderlich ist; zwei Leitungen
dienen zur Energieversorgung der Schaltung und ein dritter Leiter übermittelt
das Ausgangsignal, welche vorteilhafterweise ein binäres Signal
ist.
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Die
Schaltung kann besonders klein bauend ausgeführt werden, wenn das Signal
des Magnetfeldsensors oberhalb einer bestimmten Mindest-Magnetfeldstärke über einem
Schwellwert liegt und die Positionierung und Koerzitivkraft des
Magneten sowie die Positionierung des Magnetfeldsensors am Ende
der Kolbenstange so gewählt
sind, daß das
Signal des Magnetfeldsensors den Schwellwert nur dann überschreitet,
wenn der Kolben im Spritzenzylinder ansteht. Der ortsfest zum Spritzenzylinder
angebrachte Magnet sowie der Magnetfeldsensor mit Schaltung fungieren
dann in Art eines Reedkontaktes.
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Die
Anordnung des Magneten ist in dieser Ausführungsform passend zur Empfindlichkeit
des Magnetfeldsensoren und zur Ausbildung der Schaltung zu wählen. Eine
besonderes einfache Bauweise erreicht man, wenn der Magnet im Bereich
einer Kolbenstangenführung
angeordnet ist, durch die die Kolbenstange in den Spritzenzylinder
hinein läuft.
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Das
Signal des Magnetfeldsensors ermöglicht
es sehr einfach, eine Steuereinrichtung vorzusehen, die ein Befüllen des
Spritzenzylinders veranlaßt, wenn
das Ausgangssignal anzeigt, das der Kolben maximal in den Spritzenzylinder
eingefahren ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber
noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Schnittdarstellung einer
veterenärmedizinischen
Spritze,
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2 einer vergrößerte Schnittdarstellung der
Spritze der 1 im Bereich
der Ventilmechanik, wobei sich ein Ventilglied in einer ersten Stellung
befindet, in der Fluidströmung
von einem Vorratsbehälteranschluß zu einen
Spritzenzylinder ermöglicht
und gleichzeitig Fluidströmung
vom Spritzenzylinder zu einer Ausstoßöffnung nicht möglich ist,
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3 dieselbe Ansicht wie 2, wobei das Ventilglied
nun einer zweiten Stellung ist, in der Fluidströmung vom Spritzenzylinder zu
Ausstoßöffnung möglich und
gleichzeitig Fluidströmung
zwischen Vorratsbehälteranschluß und Spritzenzylinder
gesperrt ist,
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4 dieselbe Ansicht wie die 2 und 3, wobei sich das Ventilglied in einer
dritten Stellung befindet, in der die Zuleitung zum Vorratsbehälteranschluß, die Ausstoßöffnung und
der Spritzenzylinder voneinander fluidisch getrennt sind,
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5 eine vergrößerte Darstellung
des Endes einer Kolbenstange der Ventilspritze, wobei auf die Kolbenstange
eine Schaltung mit einen Magnetfeldsensor aufgesetzt ist, und
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6 einen Schaltplan für die Schaltung
der 5.
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1 zeigt eine veterinärmedizinische
Spritze 1 in einer Schnittdarstellung. Die Spritze 1 weist einen
Handgriff 2 auf, an dem ein Hebel angelegt ist, über den
die Spritze betätigbar
ist. Eine Betätigung des
Hebels wirkt auf einen Kolben 3, der an einer Kolbenstange 4 angebracht
ist, und in einem Zylinder 5 läuft. Die Spritze weist weiter
einen Anschluß 6 auf, an
den eine Spritzenkanüle
aufsetzbar ist. Ein Anschluß 6 ist über eine
Verschraubung mit einem Zwischenring an einem Spritzenkopf 7 angebracht,
in den gegenüberliegend
der Zylinder 5 mit einem geeigneten Befestigungsring eingeschraubt
ist. In den Spritzenkopf 7 mündet weiter über eine 1 noch nicht bezeichnete
aber noch später
zu erläuternde Ventilmechanik
eine Versorgungsleitung 8 von einem (in 1 nicht gezeigten) Vorratsbehälter, der
an einen Vorratsbehälteranschluß des Spritzenkopfes 7 angeschossen
ist.
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Auf
die Kolbenstange 4 ist am Ende, daß dem Kolben 3 gegenüber liegt,
eine Lageerfassungsvorrichtung 9 aufgesetzt, die elektrisch über ein
Signalkabel 10 angebunden ist, und zusammen mit einem Magneten 11,
der am Ende des Handgriffes 2, in das der Spritzenzylinder
eingesetzt ist, zusammenwirkt, um zu erkennen, ob der Kolben 3 maximal
in den Zylinder 5 eingefahren ist, d. h. der Zylinder 5 entleert
ist.
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2 zeigt einen Ausschnitt
der Spritze 1 der 1 im
Bereich des Spritzenkopfes 7. Wie zu sehen ist, ist der
Zylinder 5 über
einen in den Spritzenkopf 7 eingeschraubten Befestigungsring
am Spritzenkopf 7 befestigt. Der Befestigungsring hat dabei
eine Bohrung und wirkt somit als Drossel 12. Der derart
am Boden des Zylinders 5 gebildete Auslauf durch die Drossel 12 mündet in
einen Zylinderauslaß 13,
der durch eine in eine Ventilkammer 14 laufende Bohrung
gebildet ist. Die Ventilkammer 14 wird vom Spritzenkopf 7 und
einen daran eingeschraubten Ventilgehäuse 15 gebildet. In
die Ventilkammer 14 mündet
ein Ausstoßkanal 16 zum
Anschluß.
In 2 verschlißt ein Ventilglied 17 den Ausstoßkanal 16.
Das Ventilglied 17 weist ein Unterteil 18 mit
einer Dichtfläche 19 auf,
die in 2 von einem Ventilsitz 20 beanstandet
gezeichnet ist.
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Die
Ventilkammer 14 ist also durch ein Ventilgehäuse 15 gebildet,
daß in
den Spritzenkopf 7 dichtend eingeschraubt ist, so daß die Ventilkammer 15 durch
den Spritzenkopf 7 mit einem darin gebildeten Ausstoßkanal 16 zum
Anschluß 6 hin
und den Zylinderauslaß 13 zum
Zylinder 5 sowie das Ventilgehäuse 15 gebildet ist.
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Der
Ventilsitz 20 ist Teil eines im Ventilgehäuse 15 gebildeten
Versorgungsauschlusses 21, über den ein (nicht gezeichneter)
Vorratsbehälter
angeschlossen ist. In der Stellung (des Ventilglied 17,
die in 2 dargestellt
ist, ist eine Fluidströmung
von Versorgungsanschluß 21 zwischen
Dichtfläche 19 und
dem Ventilsitz 20 hindurch zum Zylinderauslaß 13 und
dort durch die Drossel 12 in den Zylinder möglich. Der
Ausstoßkanal 16 ist
gleichzeitig durch ein Oberteil 22 des Ventilgliedes 17 verschlossen,
so daß kein
Fluid zum Anschluß 6 gelangen
kann. Das Oberteil 22 sitzt auf einem Teller 23,
der von einem Ring 24 am Unterteil 18 des Ventilgliedes 17 befestigt ist.
Zwischen Oberteil und Unterteil spannt sich weiter eine Feder 25,
die gemeinsam mit dem elastische Eigenschaften aufweisenden Teller 23 das
Unterteil 17 vom Oberteil 22 wegspannt.
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Die
in 2 dargestellt zusammengedrückte Form
des Ventilgliedes 17, bei der Oberteil 22 und Unterteil 18 gegen
die elastische Kraft des Tellers 23 und der Feder 25 aufeinandergedrückt sind,
ist dadurch erreicht, das über
den Versorgungsanschluß 21 unter
Druck stehende Fluid zugeführt
ist. Dieses Fluid strömt
in den Zylinder 5; der Ausstoßkanal 16 ist durch
einen am Oberteil 22 gebildeten Zapfen 26 verschlossen,
der dichtend an einer Kegelbohrung 27 des Ausstoßkanals 16 anliegt.
Da der Zylinderauslaß 13 zwischen
der Dichtfläche 19 und
der Kegelbohrung 27 in die Ventilkammer 14 mündet, stömt in dem
in 2 dargestellten Zustand
Fluid aus der Versorgungsleitung 21 in den Zylinder 5,
d. h. der Zylinder 5 wird aus dem Vorratsbehälter befällt.
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Zur
Einstellung der Druckverhältnisse,
die erforderlich sind, um das Ventilglied 16 in die in 2 dargestellte Stellung
zusammenzudrücken,
ist im Unterteil 18 eine Öffnung 28 gebildet,
durch die Fluid auch auf die Unterseite des Oberteils 18 Druck
ausüben
kann. Aus demselben Grund weist das Oberteil 22 des Ventilgliedes 17 auch
noch Durchbrüche 29 auf,
die den von der Oberseite wirkenden Druck, der zum Verlassen der
Stellung der 2 erforderlich
ist, mitbestimmen.
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2 zeigt eine erste Stellung,
in der Fluidströmung
vom Vorratsbehälteranschluß 21 zum
Zylinder 5, nicht hingegen zwischen Zylinder 5 und
Ausstoßöffnung 6 oder
zwischen Vorratsbehälteranschluß 21 und
Ausstoßöffnung 6 möglich ist.
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In
einer zweiten Stellung ist Fluidströmung lediglich zwischen Zylinder 5 und
Ausstoßöffnung (6) möglich; diese
Stellung des Ventilgliedes 17 ist in 3 dargestellt. Sie entspricht dem wesentlichen der
Stellung der 2, jedoch
nun das gesamte Ventilglied 17 immer noch mit auf das Unterteil 18 gedrücktem Oberteil 22 nach
unten auf den Ventilsitz 20 gedrückt. Dieser Zustande wird erreicht,
wenn am Versorgungsanschluß 21 kein Überdruck
mehr herrscht, dagegen der Kolben im Zylinder 5 nach vorne
gedrückt
wird, so daß aus
dem Zylinderauslaß 13 unter
Druck stehendes Fluid in die Ventilkammer 14 einströmt. Der
Druck, der auf das Oberteil 22 des Ventilgliedes 17 wirkt,
erreicht, daß zum
einen das Oberteil 22 auf das Unterteil 18 hingedrückt ist
und zum anderen die Dichtfläche 19 des
Unterteils 18 sich auf den Ventilsitz 20 legt.
Dadurch ist keine Fluidströmung
aus der Ventilkammer 14 zum Versorgungsanschluß 21 möglich, stattdessen
strömt
Fluid aus dem Zylinder 5 über die Drossel 12,
den Zylinderauslaß 13 und
den Ausstoßkanal 16 zum
Anschluß 6 und
dort aus der Spritze 1.
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Liegt
weder am Versorgungsanschluß 21 noch
am Spritzenzylinder 5 ein erhöhter Druck an, ergibt sich
die in 4 gezeigte dritte
Stellung des Ventilgliedes. Die Feder 25 sowie der elastische
ausgebildete Teller 23 expandieren das Ventilglied 17,
indem das Oberteil 22 vom Unterteil 18 weggedrückt ist.
Folglich liegt das Unterteil 18 mit seiner Dichtfläche 19 am
Ventilsitz 20 und schließt die Ventilkammer 14 gegenüber dem
Versorgungsanschluß 21 ab. Gleichermaßen liegt
der Zapfen 26 in der Kegelbohrung 27 und sperrt
den Ausstoßkanal 16.
Somit sind Zylinderauslaß 13 und
damit der Zylinder 5, der Ausstoßkanal 16 (und auch
der Anschluß 6)
sowie der Versorgungsanschluß 21 (und
der Vorratsbehälter) fluidisch
voneinander getrennt. Durch Anlegen eines Überdruckes am Versorgungsanschluß 21 oder durch
Erzeugen eines Überdruckes
am Zylinderauslaß 13 kann
das Ventilglied 17 entweder in die erste Stellung (2) oder in die zweite Stellung
( 3) überführt werden.
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5 zeigt die Lageerfassungsvorrichtung 9 in
einer vergrößerten Darstellung.
Die Lageerfassungsvorrichtung 9 gibt über das Signalkabel 10 ein Signal
ab, das anzeigt, ob der Kolben 3 maximal in den Zylinder 5 eingefahren
ist. In 5 ist dabei
das dem Spritzenkopf 7 gegenüberliegende Ende des Zylinders 5 zu
sehen, das in einer Zylinderaufnahme 30, die am Handgriff 2 ausgebildet
ist, gehalten ist. Den Zylinderaufnahme 30 weist weiter
eine Kolbenstangenführung 31 auf,
durch die die Kolbenstange 4 in den Zylinder 5 hineinläuft.
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An
dem dem Kolben 3 gegenüberliegenden Ende 32 der
Kolbenstange 4 ist eine Bohrung 33 ausgeführt, die
einen Platinenträger 34 aufnimmt,
der eine Verlängerung
der Kolbenstange 4 bildet. Der Platinenträger 34 hält eine
Platine 35, auf der sich ein Hall-Sensor 36 befindet,
der das Feld dreier Magneten abfüllt,
von denen in der Schnittdarstellung der 5 nur ein Magnet 11 gezeigt
ist. Die Magneten sind dabei in geeignete Bohrungen im Bereich der Kolbenstangenführung 31 eingesetzt.
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Der
Hall-Sensor 36 ist mit einer auf der Platine 35 befindlichen
Schaltung 37 verbunden, die neben noch zu erläuternden
Bauteilen auch eine LED 38 aufweist. Die LED 38 zeigt
an, ob die Lageerfassungseinrichtung 9 aktiviert ist. Die
Schaltung 37 auf der Platine 35 mit Hall-Sensor 36 und
LED 38 ist über eine
Steckverbindung 39 mit dem Signalkabel 10 verbunden.
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6 zeigt den Schaltplan der
Schaltung 37. Der Hall-Sensor 36 der Schaltung 37 ist
dabei als aktives Bauelement ausgeführt, das mit einem Gnd-Anschluß 40 und
einem Vcc-Anschluß 41 verbunden
ist und über
diese mit Energie versorgt wird. Der Ausgang des Hall-Sensors 36,
der das in der 6 mit
H symbolisierte Magnetfeld abfühlt
ist auf das Gate eines FET 43 gelegt, dessen Drain-Source-Strecke vom
Potential des Gnd-Anschlußes 40 auf
die Basis eines Transistors T1 hin verläuft. In einer zweckmäßigen Realisierung
sind Hall-Sensor 36 und FET 43 in einem Bauteil
zusammengefaßt,
und beim Transistor T1 handelt es sich beispielsweise um den Typ BC547C.
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Auf
die Basis des Transistors T1 ist weiter ein Widerstand R3, beispielsweise
mit einem Wert von 4,7 kΩ gelegt,
dessen anderer Pol auf dem Potential Vcc-Anschlußes liegt. Der Emitter des
Transistor T1 ist auf Gnd-Potential gelegt, wohingehend der Kollektor
mit einem Signalausgang 42 verbunden ist. Damit dieser
Signalausgang 42 beim Sperren des Transistors T1 das Potential
Vcc annimmt, ist zusätzlich
der Kollektor des Transistors T1 über einen Widerstand R4 (1
kΩ) auf
Vcc gelegt.
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Damit
ein Benutzer erkennen kann, ob die Schaltung 37 mit Versorgungsspannung
versorgt wird, d. h. ab der Hall-Sensor 36 das erforderliche
Signal abgeben kann, ist zusätzlich
zwischen Vcc und Gnd die LED 38 mit einem geeigneten Vorschaltwiderstand
R2 (beispielsweise 270) geschaltet, so daß bei Vcc = 5 V ein Strom von
10 mA fließt
und die LED 38 leuchtet.
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In
der Schaltung 37 schaltet also der Hall-Sensor 36 über den
FET 43 die Basis des Transistor T1 auf das Potential des
Gnd-Anschlußes 40, wenn
das Magnetfeld H einen gewissen Schwellwert überschreitet. Dieser Schwellwert,
d. h. das Sperren des Transistors T1 ist dann erreicht, wenn der
Kolben 5 sich in der Anschlagposition im Zylinder 5 befindet, d.
h. der Zylinder 5 geleert ist. Nur dann ist das Magnetfeld
H des Magneten 11 groß genug,
um den Hall-Sensor 36 und damit die Schaltung 37 zum Schalten
zu bringen. Befindet sich der Kolben 3 nicht den Anschlagposition,
ist der Transistor T1 leitend und das vom Signalausgang 42 der Schaltung 37 abgebene
Signal ist auf einem Low-Pegel. Gleiches gilt, falls die Schaltung
nicht aktiviert ist, d. h. falls am Vcc-Anschluß 41 keine Versorgungsspannung
anliegt. Auch dann ist der Signalausgang 42 auf einen niedrigen
Pegel, jedoch nun unabhängig
vom Abstand des Nall-Sensors 36 zum Magneten 11.
Gleichzeitig leuchtet die LED 38 nicht.
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Befindet
sich der Kolben 5 dagegen in Anschlagposition, d. h. ist
er maximal in den Zylinder 5 eingefahren, ist der Hall-Sensor 36 nun
an den Magneten 11 so angenähert, daß das Magnetfeld H den Hall-Sensor 36 zum
Schalten bringt; der FET 43 schaltet durch, wodurch der
Transistor T1 sperrt. Das Ausgangssignal 42 liegt auf dem
Pegel des Vcc-Anschlusses 41, also einem High-Pegel.
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Durch Überwachen
des Signalausgangs 42 kann ein Steuergerät (nicht
dargestellt) erkennen, daß der
Zylinder 5 geleert ist. Eine Erhöhung des Druckes am Versorgungsanschluß 21 bringt
dann das Ventilglied 17 in die 2 dargestellte erste Stellung und der
Zylinder 5 wird wieder befüllt.