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Vorrichtung zur dosierten Abgabe einstellbarer Mengen von Flüssigkeit
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe einstellbarer
Mengen von Flüssigkeiten, insbesondere Reinigungsflüssigkeiten, mit einem innerhalb
eines zylindrischen Meßraumes gleitenden, von außen bewegbaren Kolben, wobei die
zu dosierende Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter dem Meßraum über einen Zuführungskanal
zugeführt und über ein Rückschlagventil abgegeben wird.
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Es ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der durch
Veränderung der Hublänge des Kolbens eine dosierte Abgabe regelbarer Mengen erzielt
wird.
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Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen mit veränderlicher Hublänge
wird gemäß der Erfindung eine dosierte Abgabe einstellbarer Mengen von Flüssigkeiten
dadurch erzielt, daß der Zuführungskanal mindestens an seinem in den Meßraum mündenden
Ende als zur Kolbenachse paralleler Längsschlitz ausgebildet und der im Meßraum
verschiebbare Kolben in verschiedene Drehwinkellagen zu diesem Längsschlitz einstellbar
ist und daß von der Stirnfläche des Kolbens Aussparungen oder Bohrungen ausgehen,
die in unterschiedlichem axialem Abstand in Umfangsrichtung verteilt an der Kolbenumfangsfläche
enden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt gegenüber den bekannten
Vorrichtungen den Vorteil, daß bei jeder Mengeneinstellung die Hublänge des Kolbens
gleich ist und die Genauigkeit der Mengeneinstellung somit nicht von der Genauigkeit
abhängt, mit der die Einstellung der Hublänge erfolgt, sondern nur von der Genauigkeit,
mit der die Bohrungen bzw.
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Aussparungen und das als Längsschnitt ausgebildete Ende des Zuführungskanals
ausgearbeitet sind.
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Darüber hinaus besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der
Vorteil, daß der stets gleichbleibende Kolbenhub dem Benutzer stets das Gefühl gibt,
die Vorrichtung richtig bedient und vollständig ausgenutzt zu haben, während bei
den bekannten Konstruktionen einer kleinen Abgabemenge auch eine kleine Hublänge
entspricht, was leicht dazu führt, daß der Benutzer glaubt, durch kräftiges Drücken
bzw. Ziehen an der Handhabe zum Verschieben des Kolbens eine größere Abgabemenge
zu erhalten, wobei die Gefahr einer Uberbeanspruchung und Beschädigung einzelner
Teile besteht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Abmessen von strömungsfähigen
Flüssigkeiten aller Art, insbesondere auch von pastenartigen Seifen u. dgl.
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Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der innnerhalb
des Meßraumes bewegbare Kolben mit einer von seiner Stirnfläche ausgehenden zentralen
Bohrung versehen, von der aus in unterschiedlichem radialem Abstand in Umfangsrichtung
verteilt radiale Bohrungen bis zur Kolbenumfangsfläche führen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind am Umfang des innerhalb des Meßraumes bewegbaren Kolbens von der Stirnfläche
desselben ausgehende kanalartige Aussparungen mit unterschiedlicher axialer Erstreckung
in Umfangsrichtung verteilt ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann
das vordere Ende des innerhalb des Meßraumes bewegbaren Kolbens bis zu einer sich
von seiner Stirnfläche aus schraubenlinienförmig in Umfangs richtung erstreckenden
Schulter einen geringeren Durchmesser als der zylindrische Meßraum aufweisen.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung können
am Umfang des innerhalb des Meßraumes bewegbaren Kolbens von seiner Stirnfläche
ausgehende schraubenlinienförmige Nuten aus-
gebildet sein. Die
beiden zuletzt genannten Ausführungsformen bieten den Vorteil, daß durch Drehen
des Kolbens die abzugebende Menge stufenlos variiert werden kann.
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Vorzugsweise ist zur Einstellung der jeweils gewünschten Menge der
innerhalb des Meßraumes bewegbare Kolben an seinem rückwärtigen Ende mit Nuten bzw.
Zähnen zum Eingriff in Einrastungsplatten oder eine handbewegbare Einstell-Zahnstange
versehen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Hauptteile einer
Abgabevorrichtung mit einem abnehmbaren Vorratsbehälter und Mitteln zum wahlweisen
Einstellen der abzugebenden abgemessenen Mengen; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs
der Linie Il-II in Fig. 1; Fig.3 ist ein Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig.
1; F i g. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1; Fig.
4 und 4A, 5, 5A, 5B und 5C, 6, 6A, 6B und 6 C, 7 und 7A sowie 8 zeigen alternative
Ausführungsformen des innerhalb des Meßraumes bewegbaren Kolbens.
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Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse
1, das sich in eine an einer Wand zu befestigende Halterung 2 einschieben läßt;
auf dem Gehäuse ist mit der Öffnung nach unten ein abnehmbarer Vorratsbehälter 3
zum Speichern der in abgemessenen Mengen abzugebenden Flüssigkeit angebracht.
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Der Mechanismus zum Austreiben der Flüssigkeit umfaßt einen in einem
Zylinder 16 gleitend beweglichen Kolben 15, der durch eine ihn umgebende, am Ende
des Zylinders abgestützte Schraubenfeder 17 nach außen vorgespannt ist. Der Kolben
15 kann sich in den Zylinder 16 hineinbewegen, um eine abgemessene Menge einer pastenförmigen
Seife oder einer anderen strömungsfähigen Substanz durch ein zum Abgeben dienendes
Rückschlagventil 18 auszutreiben. Das Rückschlagventil ist hier in Form eines selbstabdichtenden
Gumminippels ausgebildet, der durch ein einschraubbares Mundstück 19 festgehalten
wird; zum Betätigen des Kolbens dient ein Handhebel 20, der mittels eines Drehzapfens
21 an dem Gehäuse angelenkt ist und zur Betätigung des Kolbens nach vorn gezogen
wird.
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Wesentlich bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, daß
der gleitend bewegliche Kolben 15 eine unveränderliche Hubstrecke zurücklegt und
die Aufgabe hat, am Beginn des Einwärtshubes an seiner Vorderseite eine konstante
Menge der abzumessenden Flüssigkeit einzuschließen, so daß bei der Bewegung des
Kolbens 15 in den Zylinder 16 hinein eine vorbestimmte abgemessene Menge der Flüssigkeit
verdrängt und durch das Rückschlagventil 18 hindurch ausgestoßen wird. Diese abgemessene
Menge richtet sich jeweils nach derjenigen Menge, die gegebenenfalls in der nachstehend
beschriebenen Weise durch einen Zuführungskanal in der Wand des Zylinders hindurch
zurückströmen kann.
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Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel läßt sich für
das Abgeben von vier verschiedenen abgemessenen Mengen einer Flüssigkeit ein-
stellen,
und zu diesem Zweck besitzt der Kolben 15 eine Bohrung 23, die sich von seiner inneren
Stirnfläche 15A aus axial nach innen erstreckt, und mit dieser Bohrung 23 stehen
drei in Längsabständen angeordnete Bohrungen 24 A 24 B und 24C in Verbindung. Diese
Bohrungen sind außerdem in gleichen Winkelabständen zucinander angeordnet, wobei
diese Winkelabstände jeweils 903 betragen.
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Der eine Verbindung mit dem Vorratsbehälter herstellende Zuführungskanal
ist an der Oberseite des Zylinders 16 in Form eines zur Kolbenachse parallelen Längsschlitzes
25 ausgebildet. Dieser Längsschlitz 25 besitzt eine solche Länge, daß er sich in
Längsrichtung von der Bohrung 24A bis zu einem ein kurzes Stück jenseits der Stirnfläche
15A des Kolbens liegenden Punkt erstreckt. Die drei radialen Bohrungen 24A, 24B
und 24C ermöglichen das Abgeben von drei verschiedenen abgemessenen Mengen.
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Die vierte abgemessene Menge ist durch diejenige Menge der Flüssigkeit
gegeben, die unmittelbar in den Raum 22 vor dem Kolben 15 gelangt. Am ruckwärtigen
Ende des Kolbens 15 ist ein rechtwinkliger Flansch 27 vorgesehen, und in die Stirnseite
dieses Flansches sind die jeweils den radialen Bohrungen 24A, 24B und 24C entsprechenden
Stellungsbezeichnungen 1, 2, 3 eingraviert, während die Stellungsbezeichnung 4 derjenigen
Stellung entspricht, bei welcher die Flüssigkeit durch den Längsschlitz 25 unmittelbar
in den Meßraum 22 vor dem Kolben 15 fließt.
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Gegebenenfalls können vier radiale Bohrungen entsprechend den Stellungsbezeichnungen
1, 2, 3 und 4 vorgesehen sein. In diesem Falle steht das vordere Ende des Kolbens
15 nicht in Fluchtung mit dem Längsschlitz 25, so daß die Flüssigkeit nicht unmittelbar
zu dem Meßraum 22 vor dem Kolben gelangen kann.
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Durch Drehen des Kolbens 15 um seine Längsachse kann man jede der
drei radialen Bohrungen 24 A, 24B und 24C in eine Stellung bringen, bei der die
Eintrittsöffnung nach oben gerichtet ist. Der an seinem hinteren Ende mit einem
quadratischen Flansch 27 versehene Kolben 15 wird durch die am Flansch 27 anliegenden
seitlichen Wangen 20 A des Betätigungshebels 20 in der gewählten Stellung gehalten.
Wenn der Kolben 15 durch die Feder 17 zurückgezogen wird, steht somit die gewählte,
nach oben weisende radiale Bohrung mit dem Längsschlitz 25 in Verbindung. Da die
radialen Bohrungen 24A, 24B und 24C in verschiedenen Abständen von der Stirnfläche
15A des Kolbens vorgesehen sind, wird ihre Verbindung mit dem Längsschlitz 25 während
des Einwärtshubes des Kolbens zu verschiedenen Zeiten unterbrochen, und zwar je
nachdem, ob die Entfernung der gewählten radialen Bohrung von der Stirnfläche 15
A des Kolbens mehr oder weniger groß ist.
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Wenn die Stirnfläche des Kolbens 15 zur Regelung der Menge verwendet
wird, muß der Kolben über seine ganze Hublänge zurückgezogen werden, bis die StirnflächelSA
mit dem Einlaßschlitz 25 fluchtet, und dies wird normalerweise durch die Feder 17
bewirkt. Der Kolben braucht sich somit nur ein kleines Stück nach vorn zu bewegen,
bis der unmittelbare Zugang zu dem Meßraum 22 verschlossen wird, wobei dann die
größtmögliche abgebbare Menge der Flüssigkeit in den Meßraum 22 eingeschlossen ist.
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Die von den drei radialen Bohrungen nach oben gerichtete Bohrung
kommt in Fluchtung mit dem
Längsschlitz 25, bevor der Kolben 15
vollständig zurückgezogen worden ist, und wege der Längserstrekkung des Längsschlitzes
25 bleibt die gewählte Bohrung während des verbleibenden Teils des Rückwärtshubes
des Kolbens in Verbindung mit dem Vorratsbehälter 3. Während des Einwärtshubes fließt
somit ein Teil der in dem Meßraum 22 eingeschlossenen Substanz durch den Längsschlitz
25 zurück, bis sich die betreffende radiale Bohrung im Verlauf der Vorwärtsbewegung
des Kolbens nicht mehr mit dem Längsschlitz 25 deckt, so daß je nach der gewählten
radialen Bohrung kleinere Mengen abgegeben werden können.
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Um die Einstellung für die Größe der abzugebenden Menge zu ändern,
entfernt man das Gehäuse 1 der Abgabevorrichtung aus der Halterung2, so daß man
den Handgriff 20 nach hinten schwenken kann, um den Kolben 15 freizugeben. Nunmehr
kann man den Kolben 15 in eine der Stellungen drehen, die durch die in den quadratischen
Flansch 27 eingravierten Stellungsbezeichnungen 1, 2, 3 und 4 angegeben sind. Entsprechend
der vorstehenden Beschreibung ist es zweckmäßig, wenn jeweils größere Zahlenwerte
einer größeren Abgabemenge entsprechen und wenn die betreffende Einstellung jeweils
durch die erste Ziffer des Zahlenwertes angegeben wird.
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Während des Zurückziehens des Kolbens entsteht in dem Meßraum 22
ein Unterdruck, durch den die Flüssigkeit sehr viel schneller in den Meßraum 22
hineingesaugt wird, als es der Fall wäre, wenn die Flüssigkeit lediglich unter dem
Einfluß der Schwerkraft in diesen Raum einströmen würde; wegen dieses schnellen
Einströmens kann man die Abmessungen der Bohrungen klein halten, wodurch die Abdichtungsstrecken
verlängert werden, was wiederum zu einer Steigerung der volumetrischen Genauigkeit
führt.
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Eine weitere Verbesserung des Mechanismus besteht in der Anbringung
einer von dem Längsschlitz 25 gesonderten Öffnung 28 zum Einlassen von Luft in den
somit luftdichen Vorratsbehälter 3. Diese Öffnung 28 ist von dem Längsschlitz 25
vorzugsweise durch eine Sperre 29 getrennt. Der Durchmesser des Kolbens 15 ist über
die Länge des Abschnitts 15 B etwas kleiner; dieser Abschnitt schließt sich an den
in dem Zylinder 16 befindlichen Teil des Kolbens an, so daß bei der vorderen Stellung
des Kolbens Luft ungehindert aus der Atmosphäre an dem inneren Kolbenabschnitt 15B
vorbei zu der Lufteinlaßöffnung 28 gelangen kann.
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Ein besonderer Vorteil der gesonderten Lufteintrittsöffnung ergibt
sich dann, wenn die Vorrichtung zum Abgeben einer Flüssigkeit hoher Viskosität verwendet
wird. Es hat sich bei Anordnungen, bei denen ein Luftzuführungskanal mit einem Längsschlitz
zusammenwirkt, gezeigt, daß eine Luftblase nach dem Passieren des Längsschlitzes
25 in einer solchen hochviskosen Masse nur sehr langsam hochsteigen und sich mindestens
etwa 10 bis 15 mm oberhalb des Längsschlitzes 25 befinden muß, bevor der Kolben
15 erneut betätigt wird, wenn verhindert werden soll, daß an Stelle der viskosen
Flüssigkeit die Luftblase in den Zylinder 16 eingesaugt wird. Wenn man dagegen für
die Luft eine gesonderte Öffnung 28 und zwischen der Öffnung28 und dem Einlaßschlitz
25 eine mindestens 10 bis 15 mm hohe Trennwand 29 vorsieht, tritt diese Schwierigkeit
nicht auf.
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Die Fig.4 und 4A zeigen eine alternative Ausführungsform eines Kolbens
zum Abgeben von vier verschiedenen abgemessenen Mengen. Dieser Kolben besitzt drei
in Längsrichtung an der Umfangsfläche des Kolbens verlaufende Nuten 30, 30A und
30B, die sich von der Stirufläche 15 A des Kolbens aus über unterschiedliche axiale
Längen erstrecken. Wie im Falle der in Fig. 1 dargestellten radialen Bohrungen ist
die größte abgegebene Menge diejenige, die eingeschlossen wird, wenn das vordere
Ende des Kolbens 15 nach vorn an dem Längsschlitz 25 vorbeigeschoben wird, während
keine der Oberflächennuten dem Längsschlitz 25 gegenübersteht. Die vier durch Drehen
des Kolbens einzustellenden Winkellagen ergeben vier verschiedene abgemessene Mengen,
und diese Stellungen werden durch den quadratischen Flansch 27 bestimmt.
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F i g. 5, 5 A, 5B und 5 C zeigen eine andere Ausführungsform mit
radialen Bohrungen. In diesem Falle sind acht verschiedene Abgabemengen vorgesehen,
und die größte Abgabemenge ist auch hier diejenige, die eingeschlossen wird, wenn
das vordere Ende des Kolbens 15 die Verbindung mit dem Längsschlitz 25 unterbricht.
Abgabemengen abnehmender Größe werden durch sieben radiale Bohrungen 31A bis 31
G bestimmt, die sämtlich mit einer gemeinsamen axialen Bohrung 32 in Verbindung
stehen.
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Der Kolben 15 wird in der gewählten Stellung dadurch festgehalten,
daß man das mit Keilbahnen versehene Ende 33 in Eingriff mit einer entsprechend
ausgebildeten Öffnung 34 in einer Halteplatte 35 bringt.
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Fig.6, 6A und 6 B zeigen einen Kolben 15 mit einer schraubenlinienförmigen
Schulter 36, die an der Stirnfläche 15 A beginnt, und F i g. 7 und 7 A zeigen eine
Abwandlung, bei der eine schraubenlinienförmige Nut 37 verwendet wird, die ebenfalls
an der Stirnfläche 15 A beginnt. Bei diesen beiden Anordnungen kann man innerhalb
des Bereichs, der durch die Längserstreckung der Schulter 36 bzw. der Nut 37 gegeben
ist, durch Drehen des Kolbens 15 die abzugebende Menge der Flüssigkeit stufenlos
variieren.
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Es lassen sich fein abgestufte Mengen erhalten, indem man den drehbaren
Kolben 15 mit seinem Ende, das mit Keilbahnen kleiner Teilung bzw. mit feinen Zähnen
38 versehen ist, in eine entsprechend ausgebildete Öffnung 39 einer Halteplatte
40 eingreifen läßt. Alternativ kann man das mit Keilbahnen oder Zähnen versehene
Ende 38 gemäß Fig. 8 benutzen, um den Kolben zu drehen, um die Abgabemengen so stufenlos
zu verändern. Hierbei greift an dem Ende 38 des Kolbens eine Zahnstange 41 an, die
normalerweise durch eine Schraubenfeder42 in einer Richtung vorgespannt ist und
in der entgegengesetzten Richtung einstellbar festgehalten wird, z. B. durch die
Bewegung einer Gewindespindel 43, die durch Drehen einer Mutter 44 einstellbar ist.