DE10360186A1 - Vorrichtung zur gezielten, steuerbaren Abgabe einer Flüssigkeit oder einer viskosen Masse - Google Patents

Abstract

Eine Abgabevorrichtung zur gezielten, steuerbaren Abgabe einer Flüssigkeit oder einer viskosen Masse, mit einem Behältnis (7), in dem ein Kolben (6) beweglich, insbesondere verschieblich geführt ist, welcher zum Austrag der Flüssigkeit oder der viskosen Masse aus einer Austrittsöffnung (8) des Behältnisses (7) dient, zeichnet sich durch eine Steuerungseinrichtung (11) zur Steuerung und/oder Regelung der Abgabemenge an Flüssigkeit oder viskoser Masse pro Zeiteinheit in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung (8) aus (Fig. 6).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung zur gezielten, steuerbaren Abgabe einer Flüssigkeit oder einer viskosen Masse, mit einem Behältnis, in dem ein Kolben beweglich, insbesondere verschieblich geführt ist, der zum Austrag der Flüssigkeit oder der viskosen Masse aus einer Austrittsöffnung des Behältnisses dient.
• Eine derartige Abgabevorrichtung ist aus der EP 0 598 867 B1 (Wyssmann) bekannt. Die Förderung kleiner, insbesondere vergleichsweise wertvoller flüssiger oder viskoser Substanzen nach einem vorher festgelegten genau einzuhaltenden Zeitplan mittels einer selbsttätigen, autonomen Steuerung des Programmablaufs – vorzugsweise ohne Eingriff von außen – wird insbesondere mit Abgabevorrichtungen durchgeführt, wie sie aus der genannten gattungsgemäßen EP 0 598 867 B1 prinzipiell bekannt sind.
• Geeignete Gasentwicklungszellen für derartige Abgabevorrichtungen werden beispielsweise in der DE 35 32 335 A1 (Winsel) oder der EP 0 343 157 B1 (Winsel) beschrieben. Eine entsprechende Abgabevorrichtung zur Injektion oder Infusion einer pharmazeutischen Lösung nutzbar ist, ist in der EP 0 278 954 B1 (Winsel) beschrieben.
• Die gattungsgemäßen Abgabevorrichtungen haben sich an sich bewährt. Sie werden i.allg. auf die Betriebsbedingungen eines definierten Gegendruckes am Auslaß von z.B. 0,2 bar eingestellt. Die Bedingungen dieses Zustandes liegen aber in der Praxis oftmals nicht vor, so dass versucht wird, die Einstellung der Abgabevorrichtung über eine Nachstellung von Hand den realen Bedingungen anzupassen. So ist es i.allg. möglich, über einen Schalter eine Zeitvoreinstellung an der Abgabevorrichtung vorzuneh men, so dass der Anwender versuchen kann, ändere Gegendrücke durch eine geeignete „manipulierte" Zeitvorwahl auszugleichen. Dass dies keine befriedigende Lösung ist, leuchtet unmittelbar ein.
• Ähnliche Probleme tauchen bei anderen Abgabevorrichtungen auf, die z.B. elektromechanisch oder auf andere Weise den Kolben oder ein hierzu äquivalentes Mittel – also einen Kolben im weiteren Sinne – antreiben.
• Die Erfindung hat daher die Aufgabe, das Problem der in der Praxis unterschiedlichen Gegendruckbedingungen an der Austrittsöffnung der Abgabevorrichtung auf einfache Weise zu beheben.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Danach weist die Abgabevorrichtung eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Abgabemenge an viskoser Flüssigkeit oder viskoser Masse pro Zeiteinheit in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung auf.
• Derart wird das Problem der sich verändernden oder nicht der Grundeinstellung entsprechenden Gegendruckes auch in Abhängigkeit der Temperaturen an der Austrittsöffnung auf einfache Weise gelöst.
• Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung für Abgabevorrichtungen, welche eine Gasentwicklungszelle aufweisen. Dabei bietet es sich an, wenn der Kolben das Behältnis in einen Vorratsraum für die viskose Masse und einen Druckraum für Gas unterteilt, wobei der Vorratsraum für die viskose Masse in einer Austrittsöffnung für die viskose Masse mündet und wobei vorzugsweise in das Behältnis im Druckraum ein Einsatz eingesetzt ist, der zumindest eine Gasentwicklungszelle und eine Schaltung zur Laufzeitsteuerung enthält. Bevorzugt ist in diesem Fall die Steuerungseinrichtung in einfach realisierbarer Weise zur Steuerung und/oder Regelung der Geschwindigkeit der Gasentwicklung in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung ausgelegt.
• Besonders bevorzugt weist diese Steuerungseinrichtung ein Mittel auf, das auf eine Widerstandsanordnung einwirkt und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit vom Gegendruck den Widerstandswert wenigstens eines variablen Widerstandes (R1, R2, R...) zu verändern.
• Es gibt verschiedenste konstruktive Möglichkeiten zur Realisierung dieses Mittels, das in einem Raum liegt, der mit dem Druckraum druckausgleichend verbunden ist oder direkt im Druckraum, von denen eine Auslegung als Druckdose durch ihre kostengünstige Ausgestaltung und ihre Funktionssicherheit besonders überzeugt.
• Zweckmäßig weist die Druckdose zumindest eine Grundplatte und einen gewölbten Deckel auf, der für stufenweises Schalten vorzugsweise profiliert ausgebildet ist.
• Besonders bevorzugt liegt die Druckdose auf einer Widerstandplatte mit mehreren Widerstandsbahnen auf, die sie je nach Druck an unterschiedlich Stellen kontaktiert.
• Alternativ ist das Mittel ein Kolben, der gegen die Wirkung einer Feder druckabhängig aus dem Einsatz geschoben wird und der vorzugsweise mittels eines Federkontaktes auf wenigstens eine der Widerstandsbahnen einwirkt. Dabei bietet es sich an, wenn der Kolben in einem drehbaren Deckelteil des Einsatzes angeordnet ist.
• Nach einer vorteilhaften Variante wird zudem die Wandung des Behältnisses zumindest abschnittsweise – oder ganz – mehrschichtig aufgebaut, wobei wenigstens zwei Schichten aus verschiedenen chemischen Substanzen bestehen und wenigstens eine der Schichten, welche die Wandung des Behältnisses ausbilden, einen geringeren Diffusionskoeffizienten für das von der Gasentwicklungszelle zu entwickelnde Gas aufweist als die andere(n) Schichte(n).
• Insbesondere bietet es sich an, wenn die Wandung des Behältnisses zumindest abschnittsweise dreischichtig aufgebaut ist und/oder aus transparenten Schichten besteht.
• Hierbei bietet es sich wiederum an, wenn die innere und die äußere Schicht des dreischichtigen Aufbaus aus vorzugsweise transparentem Kunststoff bestehen, wobei die mittlere Schicht zwischen den beiden vorzugsweise transparenten Kunststoffschichten aus einem Material, insbesondere einer Flüssigkeit besteht, die ebenfalls vorzugsweise transparent ist und einen geringen Diffusionskoeffizienten für das von der Gasentwicklungszelle entwickelte und in den Druckraum abgegebene Gas aufweist. Eine derartige Anordnung kann in einem modernen Kunststoffspritzverfahren (Coinjection oder Multimaterial Molding) gefertigt werden.
• Ein besonderes Anwendungsgebiet sind Schmierstoffgeber, bei denen das von der Gasentwicklungszelle erzeugte und zum Vortrieb des Kolbens verwendete Gas Wasserstoff ist.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
• Es zeigt:
• 1a eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung;
• 1b eine vergrößerte Darstellung der Wand des Behältnisses der Abgabevorrichtung aus 1;
• 2 eine vergrößerte schematische Ansicht des hinteren Bereiches eines Abgabevorrichtung nach Art der 1;
• 3 ein Prinzipschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus der elektrischen Schaltung der Abgabevorrichtung;
• 4a-c verschiedene weitere schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Funktion der Erfindung, realisiert mittels einer Abgabevorrichtung mit einer Druckdose;
• 5a-c eine schematische Darstellung von drei Betriebsstellungen einer Druckdose nach Art der 4 bei verschiedenen Drücken;
• 6 eine schematische Darstellung von Widerstandsbahnen und deren Kontaktierungsbereichen bei verschiedenen Betriebsdrücken; und
• 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung.
• 1 zeigt eine Abgabevorrichtung zur gezielten, steuerbaren Abgabe einer Flüssigkeit oder einer viskosen Masse, mit einem vorzugsweise zylindrischen Behältnis 7, in dem ein Kolben 6 verschieblich geführt ist.
• Der Kolben 6 unterteilt das Behältnis in einen Druckraum 2 für ein Gas sowie einen Vorratsraum 1 für viskose Masse, insbesondere Schmierstoffe.
• Das Behältnis 7 weist an einem seiner axialen Enden – auf der einen Seite des Kolbens 6, auf welcher der Schmierstoff im Vorratsraum 1 aufgenommen ist – eine Austrittsöffnung 8 auf und an seinem gegenüberliegenden axialen Ende, welches zum Druckraum 2 hin gerichtet ist, einen Einsatz 9, in dem zumindest eine Gasentwicklungszelle 3 sowie eine elektrische Schaltung 5 mit einer hier nicht zu erkennende Steuerungseinrichtung zur Laufzeitsteuerung (Drehschalter oder dgl.) – siehe 3 – angeordnet sind. Nach 1 und 2 umfasst der Einsatz ferner eine Steuerungseinrichtung 11 zur Steuerung und/oder Regelung der Abgabemenge an viskoser Flüssigkeit oder viskoser Masse pro Zeiteinheit in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung 8, die hier als Steuerungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Geschwindigkeit der Gasentwicklung in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung ausgelegt ist.
• Wenigstens eine Durchtrittsöffnung 10 zwischen der Gasentwicklungszelle 3 und dem Druckraum 2 ermöglicht den Durchtritt von Gas, welches die Gasentwicklungszelle 3 abgibt, in den Druckraum 2. Je nach Abhängigkeit der Einstellung der Laufzeitsteuerung – siehe hierzu den genannten Stand der Technik – erfolgt nunmehr die Entwicklung von Gas, insbesondere Wasserstoff, welches in den Druckraum strömt, so daß sich der Kolben 6 bei fortschreitender Gasentwicklung immer weiter von der Gasentwicklungszelle weg bewegt und den Schmierstoff 1 aus der Austrittsöffnung 8 drängt. An der Austrittsöffnung 8 tritt je nach Anwendungsfall ein Gegendruck P auf Wie in 1b zu erkennen, ist die Wandung 4 des Behältnisses 7 abschnittsweise, vorzugsweise aber vollständig mehrschichtig aufgebaut. Dabei bietet es sich an, eine dreischichtige Konstruktion zu wählen mit inneren und äußeren Schichten 4a, 4c aus einem transparenten Kunststoff zu fertigen und zwischen diesen eine Sperrschicht 4b, insbesondere aus einem flüssigen, eine nur sehr geringe Diffusion von Gas, insbesondere Wasserstoff, erlaubendem Material auszubilden.
• Auf diese Weise wird nicht nur der Verlust an Gas, insbesondere Wasserstoffgas besonders bei hohem Gegendruck an der Austrittsöffnung deutlich verringert, sondern auch die Genauigkeit der Abgabe der viskosen Masse aus der Abgabevorrichtung, ins besondere bei höheren Drücken oder längeren Abgabezeiten erhöht. So ist es beispielsweise denkbar, mit der erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung Schmierstoffe auch über Zeiträume von bis zu einem Jahr präzise abzugeben und die Abgabevorrichtung selbst bei Gegendrücken von über 5 bar noch zufriedenstellend zu betreiben.
• Wie in 2 zu erkennen, weist die Steuerungseinrichtung 11 hier eine Druckdose 12 auf, die sich in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung – bei einer Abnahme des Gegendruckes ausdehnt und bei einer Zunahme zusammenzieht Die Druckdose 12 ist im Einsatz 9 angeordnet, hier zwischen einer auf der Gasentwicklungszelle aufliegenden Widerstandsanordnung – hier eine Widerstandsplatte 25 mit mehreren Widerstandsbahnen 16 (siehe 4) auf der Gasentwicklungszelle 3 – und einer Wand 13 des Einsatzes 9. Sie ist an der Wand 13 des Einsatzes 9 über eine Feder 14 abgestützt und liegt mit einer in Abhängigkeit vom Druck mehr oder weniger gebogenen, hier konvexen – Fläche auf der Widerstandsbahnanordnung 16 auf, welche zur elektrischen Schaltung 5 gehört, die der Gasentwicklungszelle 3 – z.B. eine Wasserstoffentwicklungszelle – zugeordnet ist.
• Die Schaltung 5 ist in 3 dargestellt. Sie dient dazu, die beiden Pole der Gasentwicklungszelle 3 über eine leitende Verbindung 15, miteinander zu verbinden. Mittels eines Drehschalters S kann der Stromkreis entweder unterbrochen werden – d.h. die Gasentwicklung stoppt – oder über einen von mehreren variablen Widerständen R1, R2,..., Rn geschlossen werden. Die Schaltung 5 kann weitere hier nicht dargestellte Bauelemente wie weitere Widerstände, Dioden, elektronische Schalter und dgl. umfassen.
• Die maximalen Widerstände der variablen Widerstände R1, R2, R3,... sind verschieden. Sie entsprechen verschiedenen Abgabezeiten bei konstantem Gegendruck P, beispielsweise 1, 2, 3,..., n Monaten bei einem Gegendruck von 0,2bar an der Austrittsöffnung 8. Schematisch ist die Einrichtung dargestellt, welche hier dazu dient, die einzelnen veränderlichen Widerstände R1, R2, R3,..., druckabhängig einzustellen.
• Nach 4 bis 6 erfolgt dies dadurch, dass die Druckdose 12 die als Widerstandsbahnen 16a, 16b ,... ausgebildeten variablen Widerstände R1, R2,... an unterschiedlichen Stellen kontaktiert, um z.B. einen Teil der Widerstandbahnen 16a, b,... in Abhängig keit vom Gegendruck kurzzuschließen, so dass sich der Widerstandswert druckabhängig verändert.
• Nach 5 besteht die Druckdose 12 aus einer Grundplatte 17 und einem Deckelteil 18, welches auf den Widerstandsbahnen 16 aufliegt, die z.B. sternförmig angeordnet sind – d.h. auf sich in einem gemeinsamen Kreuzungspunkt 19 kreuzenden Geraden. Je nach Gegendruck P ist das Deckelteil 18 mehr oder weniger gewölbt und schließt einen Teil der Widerstandbahnen kurz (1: geringer Gegendruck; 4c max. Gegendruck). Nach 5 ist angedacht, das Deckelteil 18 mit einer wellenförmigen Profilierung 20 zu versehen, so dass sich je nach Druck verschiedene definierte Kontaktpunkte 0, 1, 2, 3, 4,... ergeben, welche bestimmten Gegendrücken entsprechen Ein entsprechender Weg „a" der Widerstandsbahnen wird jeweils überbrückt..
• Eine Draufsicht mit der maximalen Kontaktierungszone 21 bei zwei verschiedenen Drücken a und b zeigt 6 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der ein Kolben 22 einen verdrehbaren Deckel 23 des Einsatzes 9 durchsetzt, der in Abhängigkeit vom Gegendruck mehr oder weniger gegen die Wirkung einer Feder 24 aus dem Einsatz geschoben wird, wobei er mittels eines Federkontaktes 26 die Widerstandsbahnen auf der Widerstandsplatte 25 druckabhängig an unterschiedlicher Stelle kontaktiert. Der Kolben 22 ist bevorzugt mit dem Deckel 23 bzw. dem Drehschalter S gemeinsam verdrehbar und verändert je nach Vorwahlstellung des Drehschalters S die Position zu den Widerstandsbahnen 16. Das nach außen vorstehende Ende des Kolbens 22 kann dabei in einfacher Weise als Druckanzeige genutzt werden.

1

Schmierstoff

2

Druckraum

3

Gasentwicklungszelle

4

Wandung

4a, 4b, 4c

Schichten

5

Elektronikschaltung

6

Kolben

7

Behältnis

7a, 7c

äußeren Schicht

7b

Sperrschicht

8

Austrittsöffnung

9

Einsatz

10

Durchtrittsöffnung

11

Steuerungseinrichtung

12

Druckdose

13

Wand des Einsatzes

14

Feder

15

Verbindung

16a, b,...

Widerstandbahnen

17

Grundplatte

18

Deckelteil

19

Kreuzungspunkt

20

Profilierung

21

Kontaktierungszone

22

Kolben

23

Deckel

24

Feder

25

Widerstandsplatte

K0, K1, K2, K3, K4,...

Kontaktpunkte

R1, R2,..., Rn

Widerstände

a

Weg

Claims (16)

1. Abgabevorrichtung zur gezielten, steuerbaren Abgabe einer Flüssigkeit oder einer viskosen Masse, mit einem Behältnis (7), in dem ein Kolben (6) beweglich, insbesondere verschieblich geführt ist, welcher zum Austrag der Flüssigkeit oder der viskosen Masse aus einer Austrittsöffnung (8) des Behältnisses (7) dient, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (11) zur Steuerung und/oder Regelung der Abgabemenge an Flüssigkeit oder viskoser Masse pro Zeiteinheit in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung (8).
2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Gasentwicklungszelle (3) aufweist.
3. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) das Behältnis (7) in einen Vorratsraum (1) für die viskose Masse und einen Druckraum (2) für Gas unterteilt, wobei der Vorratsraum (1) für die viskose Masse in einer Austrittsöffnung (8) für die viskose Masse mündet und wobei vorzugsweise in das Behältnis (7) im Druckraum (2) ein Einsatz (9) eingesetzt ist, der zumindest eine Gasentwicklungszelle (3) und eine Schaltung zur Laufzeitsteuerung (5) enthält.
4. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11) zur Steuerung und/oder Regelung der Geschwindigkeit der Gasentwicklung in Abhängigkeit vom Gegendruck an der Austrittsöffnung ausgelegt ist.
5. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11) ein Mittel aufweist, dass auf eine Widerstandsanordnung (14) einwirkt und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit vom Gegendruck den Widerstandswert wenigstens eines variablen Widerstandes (R1, R2, R...) zu verändern.
6. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Druckdose (12) ist.
7. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdose (12) zumindest eine Grundplatte (17) und einen gewölbten Deckel (18) aufweist, der vorzugsweise profiliert ausgebildet ist.
8. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung eine Widerstandplatte (25) mit mehreren Widerstandsbahnen (16a,...) aufweist.
9. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdose (12) auf der Widerstandplatte (25) mit den Widerstandsbahnen (16a,...) aufliegt, die sie je nach Druck an unterschiedlich Stellen kontaktiert.
10. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdose (12) mittels einer Feder (14) an einer Wand (13) des Einsatzes (9) abgestützt ist
11. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Kolben (22) ist, der gegen die Wirkung einer Feder (24) druckabhängig aus dem Einsatz 9 schiebbar ist.
12. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) mittels eines Federkontaktes auf wenigstens eine der Widerstandsbahnen (16) einwirkt.
13. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) in einem drehbaren Deckelteil des Einsatzes (9) angeordnet ist.
14. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Einsatz vorkragende Ende des Kolbens (22) als Druckanzeige ausgebildet ist.
15. Abgabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Behältnisses (7) zumindest abschnittsweise mehrschichtig aufgebaut ist, wobei wenigstens zwei der Schichten aus verschiedenen chemischen Substanzen bestehen, wobei wenigstens eine der Schichten (4a, 4b, 4c), welche die Wandung (4) des Behältnisses (7) ausbilden, einen geringeren Diffusionskoeffizienten für das von der Gasentwicklungszelle (3) zu entwickelnde Gas aufweist als die andere(n) Schicht(en).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) des Behältnisses (7) zumindest abschnittsweise dreischichtig aufgebaut und insbesondere transparent ausgelegt ist.