DE1498969A1

DE1498969A1 - Einrichtung zur Dosierung einer Fluessigkeit mit Hilfe einer motorangetriebenen Kolbenbuerette

Info

Publication number: DE1498969A1
Application number: DE19621498969
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1961-01-10
Filing date: 1962-01-08
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB991766A; US3173575A; CH381452A

Description

Aktenzeichen: P 1498.969.6 Anmelderin: Sandoz A.G., Basel

Einrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit mit Hilfe einer motorangetriebenen Kolbenbürette

Zur Dosierung von Flüssigkeiten, wie vor allem Titer- bzw. Titrierlösungen der verschiedensten Arten, agressive Flüssigkeiten, z.B. Dimethylsulfat, stark saure oder basisch reagierende Lösungen oder Säuren und Basen selbst, sowie agressiv organische Lösungsmittel, z.B* Dimethylformamid, ferner gallertartige Substanzen oder Lösungen, stark gefärbte Lösungen und Flüssigkeiten, die nicht mit Luft in Kontakt kommen dürfen, bedient man sich im allgemeinen einer Bürette, wobei die Höhe der Flüssigkeitssäule in derselben oder auch, wie bei Kolbenbüretten der zurückgelegte Weg des Kolbens mit Hilfe einer Skala visuell kontrolliert wird. Dabei müssen jedoch im Hinblick auf die Genauigkeit der Ablesung bzw. der Dosierung relativ weite Toleranzen zugestanden werden, da das Resultat durch mannigfaltige

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Fehlerquellen verfälscht werden kann. Die Dosierung von Flüssigkeiten ist daher - nach den herkömmlichen Methoden durchgeführt - eine schwierige und langwierige Arbeit.

Bekannt ist auch ein Dosiergerät mit motorgetriebener Kolbenbürette, welches ausschliesslich für die Durchführung von Titrationen gedacht ist und bei dem die Flüssigkeit in aufeinanderfolgenden Schüben bestimmten Volumens abgegeben wird. .

Zweck der Erfindung ist eine Einrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit zu schaffen, bei welcher die Notwendigkeit der Ablesung ausgeschaltet ist und bei welcher mit automatischer Hilfe einer motorgetriebenen Kolbenbürette ein gewünschtes Flüssigkeitsvolumen kontinuierlich, also nicht in einzelnen Schüben, abgegeben

wird. ■ ^: . " ■ ■■ ⁼-

Erfindungsgemäss ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Bürettenkolben schlupflos mit dem Antriebsmotor verbunden ist und der Kolbenhub indirekt, über die entsprechende Anzahl Umdrehungen des.Motors _;bestimmt wird, indem ein Umdrehungszählwerk mit. einstellbarer Sollwertanzeige oder, bei Verwendung eines Motors mit konstanter Umdrehungszahl pro Zeiteinheit j gin^fZ^itsehalter mjtt,.,. einstellbarer Sollwertanzeige und ein auf die Sollwertanzeige ansprechender Ausschalter -füg den Kolbenantrieb vorgesehen Sind.

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Bei einer besonderen Ausführung des Erfindungsgegenstandes sind ein mit einem pulsierenden Strom synchron laufender Motor und als Zeitschalter ein mit elektrischen Impulsen gespeistes Zählwerk mit einstellbarer Sollwertanzeige vorgesehen. Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung

kann auch ein mit Wechselstrom gespeister Synchronmotor vorgesehen sein, wobei die Anzahl Impulse, die auf den Synchronmotor wirken vom Zählwerk gezählt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in welcher ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt ist, näher erläutert, dabei sei zuerst die der Erfindung zugrunde liegende allgemeine Aufgabe wiederholt, die mit Bezugnahme auf die Zeichnung darin besteht, aus einer z.B. in einem Erlenmeyerkolben 1 untergebrachten zu dosierenden Flüssigkeit mit Hilfe einer Kolbenbürette 3 eine möglichst genau dosierte Menge zu entnehmen,bzw. in einen Messkolben 4 einzufüllen. In bekannter Weise wird dabei die zu dosierende Flüssigkeit durch ein Ansaugventil 5 in die Bürette 3 angesogen und von dieser durch ein Auslassventil 6 in den Messkolben 4 verdrängt. Die Dosierung wurde bisher, wie erwähnt, aufgrund der Verschiebung des Kolbens 7 der Kolbenbürette 3 bestimmt.

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Im vorliegenden Falle ist die durch einen Führungszapfen 16 und eine Kulisse 17 gegen Drehung gesicherte Kolbenstange 8 als eine Spindel ausgebildet, die in ein seinerseits, als Spindelmutter ausgebildetes Zahnrad 9 eingreift. Das in der Lagerung 18 drehbar gelagerte Zahnrad 9 kämmt mit einem Ritzel 10, welcher auf der Welle 11 eines Elektromotors 12 drehfest befestigt ist. Die Halterung des Motors 12 ist in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Bei Drehung der Motorwelle 11 wird der Kolben 7 verschoben. Unter der Bedingung, dass die Verbindung der Welle 11 mit dem Kolben 7 praktisch schlupffrei ist> entspricht einer bestimmten Drehung der Welle immer eine definierte, d.h. bei gleicher Verdrehung stets gleich grosse Verschiebung des Kolbens. Die Zahl der Wellenumdrehungen ist daher ein Mass für die gleichzeitig erfolgte Verschiebung des Kolbens und daher auch für die aus der Bürette 3 verdrängte Flüssigkeitsmenge. Die Steuerung der Kolbenbewegung aufgrund der Zahl der Wellenumdrehungen, die Dosierung also, ist dabei ausserordentlich genau, da das Uebersetzungsverhältnis zwischen dem Motor 12 und dem Kolben relativ hoch gewählt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der Motor 12 ein Synchronmotor, welcher über ein "Kommandogerät" an eine Wechselstromquelle konstanter Frequenz, beispielsweise an das Netz angeschlossen

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ist. Bei einem Synchronmotor ist die Zahl der in der Zeiteinheit durchgeführten Umdrehungen, freilich unter Voraussetzung der Konstanz der Speisefrequenz, bekannt und konstant, so dass die Abzählung der Motorwellenumdrehung, d.h. die Bestimmung der KoIbenverSchiebung durch eine Zeitmessung erfolgen kann. Die Dosiermenge ist dann eine Funktion der jeweiligen Betriebsdauer des Kolbenantriebes. Das "Kommandogerät" besteht in diesem Falle im wesentlichen aus einem Zeitschalter mit einstellbarer Sollwertanzeige und einem auf die Sollwertanzeige ansprechenden Ausschalter für den Kolbenantrieb. Es versteht sich, dass bei dem hohen Stand- der heutigen Zeitmesstechnik die erreichbare Genauigkeit der Dosierung lediglich eine Frage des vorgesehenen, oder verfügbaren Aufwandes ist, wobei die Dosierung ohne weiteres halb *- oder vollautomatisch vorgenommen werden kann.

Vorzugsweise erfolgt die Zeitmessung durch Auszählung einer Impulsfolge konstanter Folgefrequenz mit Hilfe eines ImpulsZählwerkes. Grundsätzlich kann es dabei um irgend eine Impulsfolge handeln, solange nur die Folgefrequenz konstant bleibt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden in vorteilhafter Weise mittels eines dem Kommandogerät 13 nachgeschalteten elektronischen Zählwerkes 14 die Halbwellen des den Syehronmotor 12 speisenden Wechselstromes ausgezählt. Dadurch entfallen jegliche Fehler, die sonst durch. Schwankungen der Wechselstromfrequenz nnä der daneben benützten Zählfrequenz,

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ORIGINAL INSPECTS*
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■ entstehen.

Der Aufbau des "Kommandegerätes 13'! und des Zählwerkes 14 ergibt sich aus den nachfolgenden Erläuterungen, die sich vor allem auf die Funktionsweise dieser beiden Geräte bzw. der Einrichtung beziehen. Das "Kommandogerät" ist beispielsweise mit Drucktasten augerüstet, mittels welcher die jeweils gewünschte Dosierungsmenge eingetippt werden kann. Ausserdem sind selbstverständlich die notwendigen Schaltorgane für das Ein- und Ausschalten 19 der Betriebsbereitschaft, bzw. zur Erteilung des Startbefehls 20 nach dem Eintippen der gewünschten Dosiermenge vorhanden. Beim Zählwerk handelt es sich um einen Einstellzähler 21, welcher beim Erreichen des eingestellten Zählwertes an den Abschalter einen Impuls gibt und damit den Dosierablauf beendet. Das Einstellen erfolgt selbstverständlich durch das Eintippen der gewünschten Dosiermenge. Auf die Betätigung des erwähnten Startorganes 20 nach der erfolgten Eingabe der betreffenden Dosiermenge beginnt der Synchronmotor 12 zu lau--

t"- fen, wobei der Zähler 21 die Schwingungen des Speisewechselm

JT stromes abzählt» Beim Erreichen-des eingestellten Zählo wertes und Abschalten des Motors 12 entspricht die vom ™ Kolben 7 verdrängte Flüssigkeitsmenge genau der gewünschten

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oo und eingestellten Dosiermenge. Gemäss einer bevorzugten £0 Ausführung ist die Einrichtung so getroffen, dass beim Ein- ;gj tippen der Dosiermenge das Zählwerk 21 auf die Komplicen- S3 tärzahl des eingetippten Wertes zu dem Höchstwert des Zähl-

Werkes, beispielsweise zu tausend springt, wobei der Zähler nach dem Start-befehl bis auf den Höchstwert vorwärts zählt und diesen Wert, d.h. das Erreichen der Nullstelle signalisiert, wobei eben das Nullwertsignal das Abstellen des Sychronmotors 12 bewirkt.

Die Einrichtung kann mit einem nicht dargestellten, mit dem Synchronmotor 12 abwechselnd einschaltbaren Eilvorschub ausgerüstet sein, dessen Aufgabe darin besteht, den Kolben 7 vor dem Dosieren mehrmals im Eilgang hin- und her zu bewegen, um das ganze System mit der zu dosierenden oder mit dem zur Reinigung der Bürette vorgesehenen Lösungsmittel durchzuspülen. Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, dass beim Einstellen, bzw. Beenden des Eilganges der Synchronmotor - gegebenenfalls durch eine geeignete Kupplung - ausgeschaltet bzw. in Betriebbereitschaft zurückversetzt wird. Es ist vorgesehen, den Eilvorschub mittels Vorwähltasten zu steuern, wobei der Kolben 7 selbstständig mehr oder wenige Eilhübe durchführt. "Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe Gerät auch als automatisches Titriergerät dienen, wenn ein von aussen kommender Impuls gleichzeitig, z.B. durch ein Relais, zur Abschaltung des Motors 12 und der an den Zähler 21 geführten Zählimpulse herangezogen wird. Dieser AbschaItimpuls kann z.B. von einer Photozelle,

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die den Umschlagspunkt eines Färb indicators anzeigt, oder von einer Leitfähigkeitszelle, mit einem entsprechenden nachgeschalteten elektronischen Verstärker und gegebenenfalls einem impulsformer, an das Gerät gegeben werden. In jedem Fall ist nach Beendigung einer Dosierung die abgegebene Flüssigkeitsmenge am Zähler 21 ablesbar.

Bei Verwendung eines Schrittmotors an Stelle des Synchronmotors 12 ist es auch möglich, während eines Dosier/ungsvorgangs die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu variieren» Dies kann gegebenenfalls bei Titrationen und besonders genauer Dosierung grosser Flüssigkeitsmengen von Vorteil sein, wobei dann zu Beginn der Dosierung, zeitsparend mit grosser Strömungsgeschwindigkeit, im weiteren Verlauf mit abnehmender Strömungsgeschwindigkeit dosiert werden kann*

Im Vorstehenden ist eine Einrichtung beschrieben, die nicht mit der Notwendigkeit von visuellen oder manuellen Kontrolloperationen behaftet ist und die Dosierung mit einfachen Mitteln nach Massgabe von eingegebenen Werten vollautomatisch und mit hoher Genauigkeit ausführt.

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Claims

Pa t e η t a η s p r ü c h e

1.) Einrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit mit Hilfe einer motorgetriebenen Kolbenbürette, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürettenkolben C 7) schlupflos mit dem Antriebsmotor (12) verbunden ist und der Kolbenhub indirekt über die entsprechende Anzahl Umdrehungen des Motors bestimmt wird, indem ein Umdrehungszählwerk mit einstellbarer Sollwertanzeige oder,' bei Verwendung eines Motors mit konstanter Umdrehungszahl' pro Zeiteinheit, ein Zeitschalter mit einstellbarer Sollwertanzeige und ein auf die Sollwertanzeige ansprechender Ausschalter für den Kolbenantrieb vorgesehen sind. ^{; :}

2.") Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-· zeichnet, dass ein mit einem pulsierenden Strom synchron laufender Motor und als Zeitschalter ein mit elektrischen Impulsen gespeistes Zählwerk mit einstellbarer Sollwertanzeige vorgesehen sind. ' *

3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein mit Wechselstrom gespeister Synchronmotor vorgesehen ist und die Anzahl Impulse j die auf den Synchronmotor wirken vom Zählwerk gezählt werden.

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