DE1947929A1

DE1947929A1 - Geraet zur Rueckgabe einer bestimmten Fluessigkeitsmenge

Info

Publication number: DE1947929A1
Application number: DE19691947929
Authority: DE
Inventors: Ronald Carter; Gordon Naisby
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-22
Publication date: 1970-04-02
Also published as: FR2018658A1; NL6914358A

Description

²²· September 1969

KpI.-Ing. W. PAAP MpI-ing. H. HiTSCHERlICH Dipl.-Ing. K. 6UMSCHMAHN ' Df. ter. not. W. KÖRBER M(IHCHEH 22, Steiwdorfsti. ti Patentanmeldung

1. RONAID CARTER

und

2. GORDON NAISBY .

Sunderland, County Durham, England .

1. 44 Holborn Road, Hylton Lane Estate

2. 28 Rosslyn Terrace, Nr. Chester Road

Gerät zur Rückgabe einer bestimmten Flüssigkeitsmenge

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Lieferung bzw. Abgabe einer bestimmten Flüssigkeitsmenge.

Ein erfindungsgemässes Gerät zur Abgabe einer bestimmten Flüssigkeitsmenge besitzt einen Behälter mit einem Einlass und einem Auslass, ein elektrisch steuerbares -Einlassventil und ein elektrisch steuerbares Auslassventil, einen ersten Elektrodenteil in einem ersten Niveau im Behälter, einen zweiten Elektrodenteil in einem zweiten Niveau im Behälter, und eine elektrische Schaltung, die an die Klemmenteile und an die Ventile angeschlossen werden kann, wobei die Schaltung so getroffen ist, dass bei offenem Einlassventil und geschlossenem Auslassventil der Behälter von einer Quelle gefüllt werden kann, bis die Flüssigkeit das erste Niveau erreicht, worauf die Schaltung selbsttätig das Einlassventil schliesst und das Auslassventil öffnet, so dass die Lieferung aus dem Auslass erfolgt, bis der Flüssigkeitsspiegel auf das zweite Niveau abgefallen ist, worauf die Schaltung selbsttätig das Auslassventil schliesst.

Vorzugsweise kann das Gerät so angeordnet werden, dass es kontinuierlich oder aussetzend arbeitet und auch von Hand betätigt wer-

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den kann. Eine besondere Anwendungsform des Gerätes ist für die Abgabe gegebener Flüssigkeitsvolumen, beispielsweise Wasser, zur Eichung volumetrischer Glaswaren für Laboratoriumsgeräte, z. B. Messzylinder, mit Teilstrichen versehene Becher, Pipetten, Büretten, Tropftrichter und dgl..

Wenn das Gerät kontinuierlich arbeiten soll, wird die Schaltung so vorgesehen, dass sie selbsttätig das Einlassventil öffnet, wenn sie das Auslassventil schliesst, um gleichzeitig die Flüssigkeit daran zu hindern, den Behälter zu verlassen, und den Flüssigkeitsfluss in den Behälter zu ermöglichen, um den Zyklus zu wiederholen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigen:

Fig. 1 in etwas schematischer Darstellung und im Aufriss von der Seite ein Abgabegefäss gemäss einer Aus führungsform der Erfindung

und ♦

Fig. 2 ein Schaltschema eines Schaltungsaufbaues zur Steuerung des Abgäbegefässes nach Fig. 1.

In Figur 1 ist ein kugeliges Gefäss (1) mit einem oberen Hals (2) und einem unteren Hals (3) dargestellt, welch letzterer mit sich seitlich erstreckenden Einlass- und Auslassleitungen (4) und (5) in Verbindung steht. Die Einströmung und Ausströmung von Flüssigkeit in das bzw. aus dem Gefäss wird durch Magnetventile (9) und (10) geregelt, die in die Leitungen (4) und (5) geschaltet sind. Das Ventil (9) ist mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter (nicht gezeigt) über eine Leitung (6) verbunden, während das Auslassventil (10) über eine Verlängerung (7) in Form eines umgekehrten U mit einer Abgabeöffnung (8) verbunden ist.

Drei Elektroden (11), (12) und (13) sind in einem isolierten Träger (14) angeordnet, von dem sie nach unten hängen und der auf dem Rand des oberen Halses (2) aufruht. Elektrode (12) ist von solcher Länge, dass jhr freies Ende ein unteres Niveau im Hals (3) bestimmt, während die Elektrode (13) von solcher Länge ist, dass ihr freies Ende ein oberes Niveau im Hals (2) bestimmt. Beide Elektroden (12). und (13) bilden Flüssigkeitsspiegel-Fühlelektroden. Die Elektrode

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(11) ist von solcher Länge, dass sich ihr freies Ende unterhalb des unteren Niveaus im Hals (3) befindet, und dient für die Zufuhr elektrischer Energie, so dass im Betrieb ein Strom durch die Flüssigkeit im Gefass zu jeder der Elektroden (12) und (13), je nachdem es ein Relais (Fig. 2) zulässt, fliessen kann. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zeigt zwei Transistoren TRl und TR2, die sich in Darlington-Schaltung befinden und einen Stromverstärker mit hoher Verstärkung bilden. Dieser Verstärker steuert ein Miniatur-Relais RLA, das eine schnelle Ansprechcharakteristik hat. Das Relais besitzt zwei Sätze von Wechsel- oder Umschaltkontakten RLAl und RLA2.

Die Kontaktsätze sind im anfänglichen Zustand gezeigt, d. h. während der Füllung des Gefässes (1) (Fig. 1). Der Ruhekontakt von RLAl verbindet die Basis des Transistors TRl über einen Widerstand von 47 Kiloohm mit der Elektrode (13)» welche, "da sie sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet, keinen Strom der Basis TRl zuführen kann. Das Relais RLA ist daher nicht erregt. Der Ruhekontakt von RLA2 verbindet eine Stromquelle von +12 Volt mit einer Wicklung (26 Ohm) SVI des Einlassmagnetventiles (9)» so dass dieses Ventil offengehalten wird und Flüssigkeit in das Gefäss (1) eintreten kann. Wenn der Flüssigkeitsspiegel die Elektrode (13) erreicht,, kann Strom zur Basis von TRl über die Elektrode (11), die mit der Stromquelle von +12 Volt verbunden dargestellt ist, über die Flüssigkeit zur Elektrode (13) und dann über den 47 Kiloohm Widerstand zur Basis des Transistors TRl fliessen. Dieser Transistor verstärkt das Signal und schaltet den Transistor TR2 ein, was zur Folge hat, dass das Relais RLA von der Stromquelle aus erregt wird, so dass beide Kontaktsätze umgeschaltet werden. Im Falle des Kontaktsatzes RLAl wird, wenn sich die Kontakte zu bewegen beginnen, der Erregungsstrom zur Basis des Transistors TRl abgeschaltet, jedoch ist im Relais ausreichend Trägheit vorhanden, um die Kontakte voll umzuschalten. Die Basis des Transistors TRl wird dann kontinuierlich von der +12-Volt-Stromquelle über die Elektrode (11), die Flüssigkeit, die Elektrode (12) und den 47-Kiloohm-Widerstand erregt. Der Kontaktsatz RLA2 wird umgeschaltet, so dass das Einlass-Magnetventil (9) entregt wird und schliesst, während das Auslass-Magnetventil (10) erregt wird und öffnet. Der Flüssigkeitsspiegel fällt ab, da sich das

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Gefäss (1) lehrt, jedoch bleibt, da sich die Elektrode (lζ) zum unteren Spiegel erstreckt, das Gerät in diesem zweiten Zustand, bis der Kontakt der Elektrode (12) mit dem Flüssigkeitsspiegel unterbrochen wird, worauf das Relais RLA entregt wird, da die * Basis von TRl nicht mehr mit Strom beliefert wird und das System zum anfänglichen Zustand zurückkehrt, so dass der Zyklus von neuem beginnt.

Dioden Dl, D2 und D3 dienen in der Schaltung dazu, die Transistoren und die Relaiskontakte gegen induktive Spannungsstösse zu schützen, die während der Umschaltvorgänge auftreten. Zu SVI ist eine Anzeigelampe parallel geschaltet, welche während des Entleerungsteiles des Zyklus nicht leutet und daher als visuelle Anzeige dienen kann, dass das Gerät arbeitet.

Es wird daher bei Jedem Zyklus ein Flüssigkeitsvolumen aus dem Gefäss (1) abgegeben, das dem Volumen entspricht, welches im Gefäss zwischen dem oberen Niveau und dem unteren Niveau enthalten ist, welche Niveaus durch die freien Enden der Elektroden (13) und (12) bestimmt werden.

Wie in Figur 1 gezeigt, befindet sich die Abgabeöffnung (8) an einem Niveau, welches die gleiche oder nahezu die gleiche Höhe wie das untere Niveau im Gefäss hat. Die Leitung (7) hat einen verengten Querschnitt, was zusammen mit dem syphonförmigem Kopf und der An-Ordnung des Austrittsauslasses Merkmale sind, die gemeinsam eine geregelte Verringerung in der Austrittsströmung der Flüssigkeit aus dem Gefäss an dem Punkt oder in der Nähe des Punktes, an welchem sich der Flüssigkeitsspiegel dem Fühlorgan für den unteren Flüssigkeitsspiegel annähert, ergeben. Diese geregelte Herabsetzung der Austrittsströmung ist wünschenswert, um eine rasche Entleerung eines HauptteiIes.des Gefässes zu ermöglichen, jedoch eine Verringerung in der Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe des Punktes herbeizuführen, an welchem das FUhlorgan für den unteren Flüssigkeitsspiegel das Schliessen des Auslassventiles bewirkt. Auf diese Weise wird jeder Abgabevolumenfehler, der sich durch eine Veränderung in der zeitlichen Verzögerung zwischen dem Erreichen des Flüssigkeitsspiegels durch die Spitze der Elektrode (12) und dem Schliessen des

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Auslassventiles (ίο) ergibt, auf ein Mindestmass herabgesetzt.

Die Elektroden (11), (12) und (13) haben vorzugsweise die Form von steifen Holzdrähten, deren Material aus verzinntem Kupferdraht, goldplattiertem Kupferdraht oder Platindraht bestehen können. Die vertikale Anordnung der Elektroden, insbesondere der Elektrode für das niedrigere Niveau, trägt dazu bei, die Bildung eines zusammenhängenden flüssigen Elektrolytfilmes über die Elektrodenflächen und den Hals des Gefässes zu vermeiden, was zu unerwünschten Veränderungen im abgegebenen Volumen führen könnte.

Unerwünschte elektrolytische Nebenwirkungen im flüssigen Medium werden dadurch verringert, dass im Betrieb eine niedrige eingeprägte Spannung (12 Volt) sowie ein Stromverstärker benutzt wird, der die Verwendung von Leitungsströmen im flüssigen Medium von nur 20 Mikroampere ermöglicht. Es ist möglich, die Leitfähigkeit des flüssigen Mediums innerhalb wünschenswerter Grenzen durch die Verwendung bestimmter Zusätze, z. B. Pufferlösungen, zu halten.

Um das Verbleiben von Plüssigkeitströpfchen an der Innenseite des Gefässes auf ein Mindestmass herabzusetzen, können an der Innenfläche des Gefässes nichtnetzende Überzüge, z. B. Silikonüberzüge, verwendet werden.

Vorzugsweise ist das Niveau, an welchem jede der Elektroden im Hals des Gefässes angeordnet wird, verstellbar. Obwohl beide Elektroden (12) und (15) in einer festen Stellung sein können, ist es in dem Falle, in welchem die eine Elektrode feststehend und die andere verstellbar ist, vorzuziehen, dass die Stellung der unteren Elektrode feststehend ist, während die Stellung der oberen Elektrode durch eine geeignete Feineinstellung verstellbar ist.

In der Relaiseinheit können nichtgezeigte Schaltmittel vorgesehen sein, um den Arbeitszyklus entweder diskontinuierlich zu machen, d. h. ein vollständiger Füll- und Entleerungszyklus des Qefässes, oder kontinuierlich, d. h. wiederholte Füll- und Entleerungszyklen des Gefässes.

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Das Gerät kann so abgeändert werden, dass der Auslass aus dem Gefäss eine grosse Bohrung hat und eine zusätzliche PUhI- und Warnelektrode vorgesehen ist, die unmittelbar oberhalb des unteren Niveaus endet, um eine Drosselvorrichtung am Auslass so zu betätigen, dass eine Drosselung oder Verringerung der Flüssigkeitsströmung auf eine gewünschte niedrige Strömungsgeschwindigkeit herbeigeführt wird, bevor der Flüssigkeitsspiegel im Gefäss das untere Niveau erreicht. Dies ermöglicht eine rasche Leerung des grössten Teils der Flüssigkeit im Gefäss, auf welche eine stark verringerte Strömungsgeschwindigkeit folgt, um beim Schliessen des Auslassventiles Fehler hinsichtlich des abgegebenen Flüssigkeitsvolumens zu verringern. In gleicher Weise kann der Einlass zum Gefäss eine Wk grosse Bohrung haben und eine Drosselvorrichtung vorgesehen sein, welche durch eine weitere Elektrode gesteuert wird, die unmittelbar unterhalb des oberen Niveaus endet, um eine Drosselung oder ; Herabsetzung der Flüssigkeitsströmung auf eine gewünschte niedrige ; Strömungsgeschwindigkeit herbeizuführen, bevor der Flüssigkeitsspiegel das obere Niveau erreicht. Auf diese Weise kann das Ge- ; fass rasch gefüllt und entleert werden, jedoch ohne die sonst auftretende Verwirbelung an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels, wenn dieser das obere bzw. das untere Niveau erreicht, welche Verv?irbelung Veränderungen in der abgegebenen Flüssigkeitsmenge verursachen könnte.

Der Auslass und der Einlass können je mit einem System von Ventilj paaren versehen sein, wobei das eine Ventil des Paares zum Schliessen dient, wie beschrieben, während das andere durch die ihm zugeordnete Fühl- und Warnelektrode betätigtbar ist, um den Fluss der Flüssigkeit zu drosseln oder zu verringern, und eine weitere Schaltung, die der in Figur 2 gezeigten ähnlich ist, könnte diese "Drossel"-Ventile steuern, in welchem Falle diese "Drossel"-Ventile SVO und SVI in Figur 2 ersetzen würden, und in ähnlicher Weise können die Sonden (12) und (15) durch Extra-Sonden ersetzt werden, die unmittelbar oberhalb bzw. unmittelbar unterhalb des unteren bzw. oberen Niveaus enden. Diese Extra-Sonden können den Sonden (12) , und (13)- ähnlich jedoch geringfügig bzw. geringfügig länger sein und' die gleiche Erstreckung mit ihnen haben.

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Es ist ferner möglich, die Entleerung des Gefässes unter Gasdruck zu bewirken.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

j/ Gerät zur Abgabe einer bestimmten Flüssigkeitsmenge, mit einem Behälter, der einen Einlass und einen Auslass aufweist, einem elektrisch steuerbaren Einlassventil und einem elektrisch steuerbaren Auslassventil, einem ersten Elektrodenteil in einem ersten Niveau im Behälter, einem zweiten Elektrodenteil in einem zweiten Niveau im Behälter/ und einer elektrischen Schaltung, die an die Elektrodenteile angeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (Fig. 2) über beide Ventile (SVO, SVI) geschaltet werden kann, wobei bei offenem Einlassventil SVI und bei geschlossenem Auslassventil SVO der Behälter (1) von einer Vorratquelle gefüllt werden kann, bis der Flüssigkeitsspiegel das erste Niveau erreicht, worauf die Schaltung . selbsttätig das Einlassventil SVT schliesst und das Auslassventil SVO öffnet, um Flüssigkeit aus dem Auslass (5) abzugeben, bis der Flüssigkeitsspiegel auf das zweite Niveau abfällt, worauf die Schaltung selbsttätig das Auslassventil SVO schliesst.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) einen Hals (2) am ersten Niveau und einen weiteren Hals (3) ^am zweiten Niveau aufweist, und dass die erwähnten Elektrodenteile (13), (12) in den genannten Hälsen angeordnet sind, welche von einer wesentlichen kleineren Querschnittsfläche sind als der übrige Behälter.
3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Drosselung des Austrittsflusses unmittelbar vor dem Schliessen des Auslassventiles vorgesehen ist.
4. Gerät nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass ein Drosselventil im Auslass vorgesehen ist, ein weiterer Elektrodenteil benachbart dem zweiten Niveau und oberhalb desselben angeordnet

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ist und eine weitere Schaltung dazu dient, die Betätigung des Auslassdrosselventiles zu bewirken, um die erwähnte Drosselung herbeizuführen, wenn der Flüssigkeitsspiegel den weiteren dem zweiten Niveau benachbarten Elektrodenteil erreicht.
5. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Drosselung der Eintrittsströmung unmittelbar vor dem Schliessen des Einlassventiles vorgesehen ist.
6. Gerät nach Anspruch 5jdadurch gekennzeichnet, dass sich ein Drosselventil im Einlass befindet, ein weiterer Elektrodenteil benachbart dem ersten Niveau und unterhalb desselben angeordnet ist und dass die oder eine weitere Schaltung vorgesehen ist, um die Betätigung des Einlassdrosselventiles zu bewirken, um die erwähnte Drosselung herbeizuführen, wenn der Flüssigkeitsspiegel den weiteren Elektrodenteil in der Nähe des ersten Niveaus erreicht.
7. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, bei welchem die in Anspruch 1 genannten Elektrodenteile durch die Spitzen langgestreckter Elektroden gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die langgestreckten Elektroden (12), (13) von oberhalb des ersten Niveaus zum ersten bzw. zum zweiten Niveau erstrecken und dass eine dritte langgestreckte Elektrode (11) vorhanden ist, welche die gleiche Erstreckung wie die beiden anderen Elektroden bis zu einem Niveau unterhalb des zweiten Niveaus hat.
8. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Schaltung ein Relais RLA mit einem Satz von Kontakten RLAl besetzt, die mit den Elektrodenteilen (11), (12), (13) oder mit den weiteren Elektrodenteilen verbunden sind und ein weiterer Satz von Kontakten RLA2 dazu dient, die Ventile SVO, SVI oder die Drosselventile und einen Verstärker TRl, TR2 zu steuern, die auf Signale, welche von den Elektrodenteilen

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(12), (13) aufgenommen werden, anspricht, um das Relais RLA zu betätigen. .
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker durch zwei Transistoren TRl, TR2 gebildet wird, die sich in Darlington-Schaltung befinden.
10. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behäter (1) einen nichtnetzenden Überzug an seiner Innenfläche aufweist.
11. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeich- Ψ net, dass der Auslass (5) mit einem syphonförmigen Kopf (7), (-8) verbunden ist, der am zweiten Niveau bzw. in der Nähe desselben in die Aussenluft mündet.

In Betracht gezogene Mentschrift:
britische Patentschrift 866 592.

Der Patentanwalt

" ¹⁰ " ORIGINAL INSPECTED

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