DE1598903B1 - Motorgetriebene dosiervorrichtung fuer fluessigkeiten - Google Patents
Motorgetriebene dosiervorrichtung fuer fluessigkeitenInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Dosier- barer Flüssigkeitsmengen Grenzen. Sehr kurze Stromvorrichtung
für Flüssigkeiten mit einer Kolbenbü- impulse bleiben wegen des prinzipiellen elektromarette,
deren Kolben von einer Gewindespindel über gnetischen Aufbaus des Motors, aber auch wegen der
ein Zahnradgetriebe wahlweise durch einen elek- im Getriebe mit vertretbarem Aufwand nie vermeidtrischen
Dosiermotor und einen weiteren Elektro- 5 baren Lose praktisch wirkungslos,
motor zum schnellen Füllen und Entleeren der Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe
Bürette antreibbar ist, und mit einer digitalen Im- zugrunde, die Meßgenauigkeit einer motorisch angepulszählvorrichtung
für die jeweils abgegebene Flüs- triebenen Dosiervorrichtung mit einer Kolbenbürette,
sigkeitsmenge. speziell beim Abgeben kleiner Volumina, zu erhöhen Flüssigkeiten lassen sich sehr genau durch die Be- io und zugleich die Anzeige eines dosierten Volumens
wegung eines Kolbens in einem präzis kalibrierten zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
Zylinder dosieren. Dabei kann der Kolbenvorschub dadurch gelöst, daß der Dosiermotor ein von einem
entweder über ein Getriebe von Hand oder durch frequenzregelbaren Impulsgenerator, an dem unmiteinen
Elektromotor erfolgen. Oft wird auch das Ge- telbar der Impulszähler angeschlossen ist, gespeister
triebe durch eine in einer Spindelmutter laufende Ge- 15 Schrittmotor ist.
windespindel ersetzt. Ein Schrittmotor spricht, im Gegensatz zu einem
Das ausgestoßene Volumen wird entweder auf Induktionsmotor, auf Grund seines besonderen
einer mit der Kolbenachse in Wirkverbindung stehen- Aufbaues auch noch auf sehr kurze Impulse an und
den Meßuhr abgelesen oder durch eine auf der Spin- kann deshalb jeden einzelnen Impuls relativ hochdelmutter
sitzenden Trommel unter zusätzlicher Mes- 20 frequenter Impulsfolgen mit beispielsweise bis zu
sung der axialen Kolbenverschiebung gemessen. Es 1000 Impulsen pro Sekunde, exakt in einen entspreist
auch bekannt, das Volumen durch einen mit dem chenden Drehschritt umsetzen. Infolgedessen lassen ^-
Kolbenvorschub verbundenen mechanischen, mehr- sich erfindungsgemäß mit Hilfe des vom frequenz- ΐ
stelligen Umdrehungszähler zu bestimmen. regelbaren Impulsgenerator angetriebenen Schritt-Alle
diese Methoden arbeiten gut, solange relativ 25 motors Volumina herab bis zu 1 μΐ dosieren. In vorgroße
Volumina vom Kolben aus dem Zylinder aus- teilhafter Weise wird dabei jeder Impuls, der den
gestoßen werden. Sie sind jedoch wenig zuverlässig, Schrittmotor antreibt, zugleich auch vom unmittelbar
wenn es gilt, z. B. bei automatischen potentiometri- angeschlossenen Impulszähler gezählt und angezeigt,
sehen oder konduktometrischen Titrationen in der In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Nähe des chemischen Äquivalenzpunktes nur noch 30 Impulszähler von elektromechanischer Art, der zitsehr
kleine Volumina zuzusetzen, um eine Übertitra- gleich als Druckvorrichtung ausgebildet ist.
tion zu vermeiden. Die geringe Zuverlässigkeit bei Zum Füllen oder Spülen des Bürettenzylinders ist
sehr kleinen Volumina stört beispielsweise bei einer für den Antrieb des Kolbens im Schnellgang ein zweibekanntgewordenen
Anordnung, bei der für den Ge- ter normaler Motor vorgesehen. Der Schrittmotor
triebe- oder Spindelantrieb ein üblicher Induktions- 35 tritt im Schnellgang nicht in Tätigkeit. Erfindungsmotor verwendet wird. Dieser Motor arbeitet mit gemäß ist das zwischen dem Schrittmotor und der
einem Impulsgeber zusammen. Zunächst wird mit Gewindespindel sowie dem weiteren Elektromotor
einem Dauersignal gearbeitet, welches bei Erreichen angeordnete Zahnradgetriebe ein Differentialgetriebe,
einer bestimmten Potentialdifferenz in Einzelimpulse An die Dosiervorrichtung kann auch ein an sich
übergeht. Je länger die Impulse und je kürzer die 40 bekannter Laborschreiber angeschlossen werden, desdazwischenliegenden
Pausen sind, um so höher ist sen Papiertransportschrittmotor erfindungsgemäß mit
die Titriergeschwindigkeit (Metrohm Bulletin, Vol. 2, dem Impulsgenerator in Schaltverbindung steht.
Nr. 3, Okt. 1959, S. 45 bis 53). Die Erfindung wird durch die nachfolgende Be-
Nachteilig ist, daß derartige Spindelantriebe aus Schreibung und an Hand der Zeichnung näher er- S
elektrischen und mechanischen Gründen eine Trag- 45 läutert. "
heft aufweisen, die bewkikt, daß der Rotor des In einem Zylinder 1 befindet sich, axial verschieb-Motors
bei kurzen Stromströßen nicht den vollen, der bar, ein Kolben 2, an welchem als Kolbenstange eine
Dauer des Stromimpulses entsprechenden Drehwinkel Gewindespindel 3 befestigt ist. Die Verschiebung diedurchläuft.
Bei sehr kurzen Impulsen wird der Rotor ses Kolbens 2 und damit das Füllen bzw. das Doüberhaupt
nicht so weit beschleunigt, daß er min- 50 sieren erfolgt dadurch, daß ein axial feststehendes,
destens eine Polteilung weiterdrehen könnte. Zufolge drehbares Zahnrad 3 b, das innen als Spindelmutter
dieses nachteiligen Verhaltens eines Induktionsmotors 3 a ausgebildet ist, die Spindel 3 führt, so daß bei
ist eine präzise Dosierung kleinster Substanzen nicht einer Drehung des Zahnrades 3 b die Spindel 3 axial
möglich. Ein Zählen der Impulse mit dem Ziel, dar- bewegt wird. Ein unerwünschtes Verdrehen der Spinaus
eine Angabe über die abgegebenen Flüssigkeits- 55 del 3 wird durch einen an der Spindel befestigten,
mengen zu erhalten, wäre sinnlos. parallelgeführten Querstab Zc verhindert.
In einer anderen bekannten motorgetriebenen Do- Der Antrieb des Zahnrades 3 b erfolgt durch ein
siervorrichtung wird eine Impulszählvorrichtung von Ritzel 4 α, das auf der Ausgangswelle eines Differendigitaler
elektromechanischer Art zur Ermittlung der tialgetriebes 4 sitzt. Dieses Differentialgetriebe 4 beabgegebenen
Flüssigkeitsmengen verwendet. Der 60 sitzt zwei Eingänge 4 δ und 4 c. Diesen beiden EinKolben
dieser Dosiervorrichtung ist wahlweise von gangen sind Antriebsmotoren 5 und 6 zugeordnet. Bei
einem elektrischen Dosiermotor und einem weiteren dem Motor 5 handelt es sich um einen Schrittmotor,
Elektromotor zum schnellen Füllen und Entleeren der der von einem Impulsgenerator 5 α mit Frequenz-Bürette
antreibbar (USA.-Patentschrift 2 966 175). regler 5 b gespeist wird. Dem Füllen und Spülen des
Nachteilig ist, daß ein normaler Dosiermotor mit 65 Zylinders 1 dient der Elektromotor 6. Deshalb ist
einer Kupplung kombiniert ist. Dieses setzt der An- seine Drehrichtung umkehrbar. Der jeweils ausge- -'
Wendung kurze Impulse und damit dem Ausstoßen schaltete Motor erhält durch eine Gleichstromerresehr
kleiner, exakt bemessener und einfach anzeig- gung ein hohes Haltemoment.
ORIGINAL INSPECTED
In der Zeichnung ist das Differentialgetriebe 4 nur schematisch dargestellt. Der Schrittmotor 5 treibt das
Zahnrad 4 b nur in einer Richtung an, wodurch der Kolben 2 die vorbestimmte Menge der Flüssigkeit aus
einem Auslaßrohr 10 drückt. Der normale Elektromotor 6 treibt das Zahnrad 4 c in beide Drehrichtungen
an, so daß der Kolben 2 einmal nach unten zum Ansaugen der Flüssigkeit vom Einlaßrohr 11 und ein
andermal nach oben zum Herausdrücken der Flüssigkeit durch das Auslaßrohr 10 bewegt wird. Die Drehrichtungsumkehr
des Motors 6 wird durch entsprechende Betätigung eines Umschalters 9 vorgenommen.
Der Schalter 9 kann entweder von Hand oder durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung betätigt
werden, wobei diese Vorrichtung, z. B. ein Relais, vom Impulsgeber 5 λ nach einer bestimmten Anzahl
von Impulsen betätigt werden kann, d. h. wenn eine bestimmte Flüssigkeitsmenge durch die Kolbenbewegung
das Auslaßrohr 10 verlassen hat. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, durch entsprechende
Drehrichtung des Motors 6 den nicht mehr benötigten Flüssigkeitsrest auf schnellstem Wege über das Auslaßrohr
10 aus dem Zylinder 2 zu entfernen. Der Schalter 9 schaltet den Motor 6 immer dann ein, wenn
der Impulsgeber 5 a eine vorher bestimmte Anzahl von Impulsen oder eine längere Zeit keine Impulse
auf den Schrittmotor 5 a gegeben hat. Diese beiden Möglichkeiten können wahlweise eingestellt werden.
Die Umschaltung des Flüssigkeitsstromes im Zylinder 1 mit dem Ziel des Füllens oder Spülens des
Zylinders 1 bzw. des Dosierens erfolgt durch einen auf das eine Zylinderende aufgesetzten Flachhahn 7,
der über ein Gestänge 7 α von einem Getriebemotor Ib betätigt wird. Die Steuerung dieses Getriebemotors
7 b erfolgt zwangläufig durch einen vom Spindelantrieb3a, b, c betätigten Grenzschaltkontakt 8.
Wenn also der Kolben 2 eine bestimmte Grenzstellung (z. B. oberer oder unterer Totpunkt) erreicht hat,
wird der Kontakt 8 betätigt. Der Flachhahn 7 schaltet den Zylinder 1 entweder auf das Einlaßrohr 11 oder
das Auslaßrohr 10 um.
Wenn nun neue Titrationsflüssigkeit durch das Einlaßrohr 11 beim nächsten Kolbenhub (nach unten),
welcher durch den Motor 6 über das Zahnrad 4 c, Ritzel 4 α und Zahnrad 3 b beschleunigt ist, in
den Zylinder 1 angesaugt wird, wirkt bei Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens 2 der Grenzwertkontakt
in der Weise auf den Motor 7 b ein, daß der Zylinder 1 mit dem Auslaßrohr 10 verbunden ist.
Der Motor 6 wird nach diesem Ansaugvorgang über den Schalter 9 ausgeschaltet. Für den neuen Titrationsvorgang
wird nun der Kolben 2 wie bereits beschrieben über den vom Impulsgeber Sa gesteuerten
Motor 5 angetrieben.
Wenn statt der Titrationsflüssigkeit Spülflüssigkeit durch das Einlaßrohr 11 beim mittels des Motors 6
beschleunigten Kolbenhub in den Zylinder 1 angesaugt wird, schaltet der Flachhahn 7 bei Erreichen
des unteren Totpunktes des Kolbens 2 — wie oben erwähnt — vom Einlaßrohr 11 auf das Auslaßrohr 10
um. Allerdings wird hierbei der Motor 6 nicht ausgeschaltet, sondern mittels Schalter 9 in seiner Drehrichtung
umgeschaltet, so daß der Kolben mit großer Geschwindigkeit die Spülflüssigkeit durch das Auslaßrohr
10 herausdrücken kann. Dieser Spülvorgang kann wahlweise einmal oder auch mehrere Male vorgenommen
werden.
Die Diskussion dieser beiden Beispiele (Füllen des Zylinders mit Titrationsflüssigkeit, Spülen des Zylinders)
zeigt deutlich, daß das Einschalten des Schrittmotors 5 und das Einschalten oder Ausschalten des
Motors 6 bzw. seine Drehrichtungsumkehr vom gewünschten Programm abhängt, und zwar durch die
Wirkungsverbindung zwischen Schalter 9 und Impulsgeber 5 a.
Zur Bestimmung des vom Kolben 2 aus dem Zylinder 1 ausgestoßenen Volumens ist zweckmäßig ein
die den Schrittmotor 5 antreibenden Impulse des Impulsgenerators 5 a zählender elektronischer oder elektromechanischer
Zähler vorgesehen; der letztere kann zum gleichzeitigen Drucken des Zählerresultates ausgebildet
sein. Dieser Zähler ist nicht gezeichnet worden, da diese Vorrichtungen bekannt sind.
Zum Registrieren des ausgestoßenen Volumens kann auch ein Laborschreiber vorgesehen sein, dessen
Papiertransport von einem zweiten Schrittmotor bewirkt wird, der gleichzeitig mit dem Schrittmotor 5
für den Kolbenantrieb vom gemeinsamen Impulsgenerator 5a betrieben wird.
Die in der Zeichnung gezeigten Elemente, also insbesondere der Zylinder 1 mit seinem Kolben 2 und
der Kolbenantriebsschrittmotor 5 mit Impulsgenerator 5 α bilden zweckmäßig eine bauliche Einheit. Ein
zweiter, ebenfalls vom Impulsgenerator 5 betätigter Schrittmotor zum Antrieb eines Zähl-, Anzeige- oder
Druckwerkes zwecks Bestimmung des aus dem Zylinder 1 ausgestoßenen Volumens kann in beliebiger
Entfernung getrennt von der genannten Einheit angeordnet sein.
Claims (5)
1. Motorgetriebene Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten mit einer Kolbenbürette, deren Kolben
von einer Gewindespindel über ein Zahnradgetriebe wahlweise durch einen elektrischen Dosiermotor
und einen weiteren Elektromotor zum schnellen Füllen und Entleeren der Bürette antreibbar
ist und mit einer digitalen Impulszählvorrichtung für die jeweils abgegebene Flüssigkeitsmenge,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dosiermotor ein von einem elektrischen frequenzregelbaren Impulsgenerator (5 a), an dem
unmittelbar der Impulszähler angeschlossen ist, gespeister Schrittmotor (5) ist.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler von elektromechanischer
Art ist, der zugleich als Druckvorrichtung ausgebildet ist.
3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem
Schrittmotor (5) und der Gewindespindel (3) sowie dem weiteren Elektromotor (6) angeordnete
Zahnradgetriebe ein Differentialgetriebe (4, Ab, 4 c) ist.
4. Dosiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich
bekannter Laborschreiber angeschlossen ist, dessen Papiertransportschrittmotor mit dem Impulsgenerator
(5a) in Schaltverbindung steht.
5. Dosiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum
schnellen Füllen und Entleeren der Bürette (1) vorgesehene Elektromotor (6) an einen mit dem
Impulsgenerator (5 a) in Sehaltverbindung stehenden Steuerschalter (9) angeschlossen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY
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