DE202009012054U1 - Dosing device for liquids - Google Patents
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Abstract
Zylinder-Kolben-Anordnung, insbesondere für ein Dosiergerät für Flüssigkeiten,
mit einem eine Längsrichtung definierenden Zylinder (1) und einem in dem Zylinder (1) abgedichtet längsverschieblich geführten Kolben (2),
wobei der Zylinder (1) eine als Gleit- und Dichtfläche dienende Innenfläche (3) aufweist und
wobei der Kolben (2) eine umlaufende, an der Innenfläche (3) abdichtend gleitende Dichtlippe (4) aufweist,
wobei der Kolben (2) eine Kolbenstange (5) mit einem oberen, vorzugsweise aus dem Zylinder (1) nach oben herausragenden Betätigungsende (6) und einem unteren, betriebsmäßig im Zylinder (1) eingetauchten Dosierende (8) aufweist und
wobei der Kolben (2) einen am Dosierende (8) mit der Kolbenstange (5) verbundenen Kolbenkopf (9) aufweist, an dem außenseitig die Dichtlippe (4) angeordnet, insbesondere einstückig ausgeformt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolbenkopf (9) als eine die Kolbenstange (5) vom Dosierende (8) her in Längsrichtung ein Stück weit umschließende Hülse mit einem Mantel (14) ausgeführt ist,...Cylinder-piston arrangement, in particular for a metering device for liquids,
with a cylinder (1) defining a longitudinal direction and a piston (2) guided longitudinally displaceably in the cylinder (1),
wherein the cylinder (1) has a serving as a sliding and sealing surface inner surface (3) and
wherein the piston (2) has a circumferential sealing lip (4) sliding sealingly against the inner surface (3),
wherein the piston (2) has a piston rod (5) with an upper, preferably from the cylinder (1) upwardly projecting actuating end (6) and a lower, operationally immersed in the cylinder (1) dosing (8) and
wherein the piston (2) has a piston head (9) connected to the metering end (8) with the piston rod (5), on which the sealing lip (4) is arranged on the outside, in particular formed in one piece,
characterized,
that the piston head (9) as a piston rod (5) from the metering end (8) ago in the longitudinal direction a piece enclosing sleeve with a jacket (14) is executed, ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Anordnung, insbesondere eine solche für ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Kolben für eine derartige Zylinder-Kolben-Anordnung. Die Erfindung betrifft ferner eine Zylinder-Ventilblock-Anordnung, insbesondere eine solche für ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 32. Schließlich betrifft die Erfindung ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, insbesondere ein Flaschenaufsatz-Dosiergerät, gemäß Anspruch 41.The invention relates to a cylinder-piston arrangement, in particular one for a metering device for liquids, with the features of the preamble of
Dosiergeräte für Flüssigkeiten, insbesondere Flaschenaufsatz-Dosiergeräte sind insbesondere Büretten und Dispenser. Es kann sich aber auch um in der Hand gehaltene Dosiergeräte für Flüssigkeiten handeln. Derartige Geräte finden in Chemie, Biologie und Pharmazie im Labor und in der Produktion umfangreich Anwendung.Dosing devices for liquids, in particular bottle-top dosing devices are in particular burettes and dispensers. However, they may also be hand held dosing devices for liquids. Such devices are widely used in chemistry, biology and pharmacy in the laboratory and in production.
Der Begriff „Flüssigkeit” bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang Flüssigkeiten wie sie in der Chemie, Biologie, Pharmazie etc. im Labor und in der Produktion umfangreich Anwendung finden, insbesondere Flüssigkeiten mit einer Viskosität bis etwa 300 mPas (Wasser unter Normalbedingungen 1 mPas). Es handelt sich also primär um den Flüssigkeitsbereich von sehr dünnflüssig bis leicht dickflüssig.The term "liquid" in the present context refers to liquids which are used extensively in chemistry, biology, pharmacy, etc. in the laboratory and in production, in particular liquids having a viscosity of up to about 300 mPas (water under
Dosiergeräte der in Rede stehenden Art werden meist dann eingesetzt, wenn ein hoher Grad an Volumengenauigkeit erforderlich ist und insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit aus einem Behälter herausgefördert werden soll.Dosing of the type in question are usually used when a high degree of volume accuracy is required and in particular when the liquid is to be conveyed out of a container.
Dosiergeräte für Flüssigkeiten, insbesondere für diesen Anwendungszweck, sind aus einer Vielzahl von vorveröffentlichten Druckschriften bekannt (
Kern eines solchen Dosiergerätes ist eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem eine Längsrichtung definierenden Zylinder und einem in dem Zylinder abgedichtet längsverschieblich geführten Kolben. In dem präzise ausgeformten Zylinder wird mit einer Kolbenstange ein Kolbenkopf des Kolbens axial, also in Längsrichtung bewegt. In einer Aufwärtsbewegung wird die Flüssigkeit durch Bildung von Unterdruck im Zylinder aufgesaugt. In einer Abwärtsbewegung wird die Flüssigkeit im Zylinder wieder aus dem Zylinder ausgestoßen. In beiden Fällen hat der Kolbenkopf eine dichtende Verbindung zur Innenfläche des Zylinders herzustellen.The core of such a dosing device is a cylinder-piston arrangement with a cylinder defining a longitudinal direction and a piston guided longitudinally displaceably sealed in the cylinder. In the precisely shaped cylinder, a piston head of the piston is moved axially, ie in the longitudinal direction, with a piston rod. In an upward movement, the liquid is absorbed by the formation of negative pressure in the cylinder. In a downward movement, the liquid in the cylinder is expelled from the cylinder again. In both cases, the piston head has a sealing connection to the inner surface of the cylinder.
Verschiedene Konstruktionen von Zylinder-Kolben-Anordnungen ergeben sich aus den oben angeführten Entgegenhaltungen und den vorveröffentlichten Druckschriften
Eine Zylinder-Kolben-Anordnung der in Rede stehenden Art soll einfach aufgebaut sein, auch mit aggressiven Chemikalien beschädigungsfrei und störungsfrei funktionieren, präzise dosieren, dynamisch dichten und leichtgängig laufen.A cylinder-piston arrangement of the type in question should be simple in design, work well with aggressive chemicals damage-free and trouble-free, precise metering, dynamic dense and smooth running.
Für eine präzise Dosierung ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn die zum Flüssigkeitsvorrat im Zylinder hinweisende Stirnfläche des Kolbenkopfes, dessen Boden, möglichst so gestaltet ist, daß sich dort keine Luftblasen ansammeln können. Diese wären nur schwierig durch Spülen mittels schneller Kolbenbewegungen ablösbar.For a precise metering, it is expedient, for example, if the end face of the piston head pointing towards the liquid reservoir in the cylinder, the bottom of which, if possible, is designed such that no air bubbles can accumulate there. These would be difficult to remove by rinsing by means of rapid piston movements.
Insbesondere bezieht sich die Lehre der vorliegenden Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen auf ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, das in der Spurenanalytik in der Chemie, Biologie und Pharmazie etc. eingesetzt werden kann, also Flüssigkeiten praktisch völlig frei von durch das Dosiergerät selbst eingebrachten Verunreinigungen handhaben lassen soll.In particular, the teaching of the present invention in its various embodiments relates to a dosing device for liquids, which can be used in trace analysis in chemistry, biology and pharmaceutics, etc., so liquids should be virtually completely free to handle handled by the dispenser itself impurities ,
Für Zylinder-Kolben-Anordnungen der in Rede stehenden Art empfehlen sich aus Gründen der Chemikalienbeständigkeit Kunststoffe, insbesondere Fluorkunststoffe, für die flüssigkeitsberührten Teile oder Bereiche. Fluorkunststoffe als Werkstoff für eine dynamische Dichtung haben jedoch häufig ein geringes E-Modul und eine niedrige Zeitstandfestigkeit. Das ist bei der Konstruktion von Zylinder-Kolben-Anordnungen der in Rede stehenden Art zu berücksichtigen. Zu berücksichtigen ist ferner, insbesondere bei dem Einsatz von Zylinder-Kolben-Anordnungen für Dosiergeräte, die in der Spurenanalytik Anwendung finden sollen, daß man möglichst mit spritzgegossenen und möglichst wenig mit spanend bearbeiteten Teilen arbeiten sollte.For cylinder-piston arrangements of the type in question are recommended for reasons of chemical resistance plastics, especially fluoroplastics, for the wetted parts or areas. However, fluoroplastics as a material for a dynamic seal often have a low modulus of elasticity and a low creep strength. This is to be considered in the design of cylinder-piston assemblies of the type in question. It should also be considered, especially in the use of cylinder-piston assemblies for dosing, which should be used in trace analysis application that you should work if possible with injection-molded and as little as possible with machined parts.
Das bekannte Dosiergerät für Flüssigkeiten, ein Flaschenaufsatzdispenser, von dem die Erfindung ausgeht, zeigt sowohl eine Zylinder-Kolben-Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 als auch eine entsprechende Zylinder-Ventilblock-Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 32.The known dosing apparatus for liquids, a bottle-top dispenser, from which the invention proceeds, shows both a cylinder-piston arrangement according to the preamble of
Die dort verwirklichte Zylinder-Kolben-Anordnung (
Dazu hat die Kolbenstange eine pilzartige Kontur, die mit dem Befestigungsabschnitt des Kolbenkopfes zusammenwirkt. Dieser hat einen unmittelbar daran nach unten anschließenden Dichtabschnitt mit einer die eigentliche Dichtung bildende Dichtleiste, mit der der Kolbenkopf an der Innenfläche des Zylinders abdichtend gleitet.For this purpose, the piston rod has a mushroom-like contour, which cooperates with the attachment portion of the piston head. This has a directly subsequent thereto down sealing portion with a sealing strip forming the actual seal with which the piston head on the inner surface of the cylinder sealingly slides.
Wenn in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung die Begriffe „oben” und „unten” verwendet werden, so soll das eine Zylinder-Kolben-Anordnung in betriebsmäßiger Anordnung und Ausrichtung in einem Dosiergerät für Flüssigkeiten, wiederum in dessen betriebsmäßiger Anordnung bedeuten. Das ist die Anordnung, die in
Bei dem zuvor erläuterten, bekannten Dosiergerät für Flüssigkeiten, von dem die Erfindung ausgeht, sitzt der Zylinder der Zylinder-Kolben-Anordnung oben an einem Ventilblock, der seinerseits auf einem Behälter, insbesondere einer Flasche aufgesetzt ist. Der Zylinder befindet sich dort in einer Zylinderaufnahme am Ventilblock und ist darin gegen den Ventilblock abgedichtet angebracht. Die Zylinderaufnahme weist einen kreisringförmigen Aufnahmerand auf, der an der Innenseite eine zum Ventilblock hin konisch zulaufende Paßfläche bildet und an der Außenseite ein Außengewinde aufweist. Der Zylinder selbst ist am unteren Ende mit einer konisch zulaufenden Spitze versehen, die eine zur Paßfläche korrespondierende, zum Ende hin entsprechend konisch zulaufende Dichtfläche aufweist. Betriebsmäßig sitzt der Zylinder mit dem unteren Ende paßgenau und abgedichtet in der Zylinderaufnahme.In the previously described, known dosing device for liquids, from which the invention proceeds, the cylinder of the cylinder-piston assembly sits at the top of a valve block, which in turn is mounted on a container, in particular a bottle. The cylinder is located there in a cylinder receptacle on the valve block and is sealed therein mounted against the valve block. The cylinder receptacle has an annular receiving edge, which forms on the inside of a conically tapering to the valve block facing surface and on the outside has an external thread. The cylinder itself is provided at the lower end with a tapered tip, which has a corresponding to the mating surface, towards the end correspondingly tapered sealing surface. Operationally, the cylinder sits with the lower end in register and sealed in the cylinder receptacle.
Der Sitz des Zylinders in der Zylinderaufnahme bei dem bekannten Dosiergerät ist mittels einer Verschraubung über das Außengewinde am Aufnahmerand gesichert. Dazu befindet sich radial beabstandet von der konisch zulaufenden Dichtfläche am unteren Ende des Zylinders seinerseits ein umlaufender Rand, an dem innen ein Innengewinde, das zu dem Außengewinde paßt, ausgebildet ist.The seat of the cylinder in the cylinder receptacle in the known dosing device is secured by a screw on the external thread on the receiving edge. For this purpose is radially spaced from the tapered sealing surface at the lower end of the cylinder in turn a peripheral edge, on the inside of an internal thread that fits to the external thread is formed.
Der Zylinder wird hier dadurch mit dem Ventilblock verbunden, daß er mittels des Innengewindes auf das Außengewinde am Aufnahmerand des Ventilblocks aufgeschraubt wird. Der Zylinder wird also in einer Aufschraubbewegung um seine Längsachse gedreht, bis die Dichtfläche am Zylinder an der korrespondierenden Paßfläche am ringförmigen Aufnahmerand der Zylinderaufnahme fest zur Anlage gekommen ist. Diese Drehbewegung des Zylinders führt zu einer schleifenden Relativdrehung der Dichtfläche gegenüber der Paßfläche. Die Flächen werden im Laufe der Zeit beschädigt, die Dichtwirkung wird beeinträchtigt. Außerdem ist die konstruktive Ausgestaltung mit den konzentrisch angeordneten Gestaltungen am unteren Ende des Zylinders herstellungstechnisch aufwendig und insbesondere für den Einsatz in der Spurenanalytik ungünstig.The cylinder is thereby connected to the valve block, that it is screwed by means of the internal thread on the external thread on the receiving edge of the valve block. The cylinder is thus rotated in a Aufschraubbewegung about its longitudinal axis until the sealing surface has come to rest on the cylinder on the corresponding mating surface on the annular receiving edge of the cylinder recording. This rotational movement of the cylinder leads to a sliding relative rotation of the sealing surface relative to the mating surface. The surfaces are damaged over time, the sealing effect is impaired. In addition, the structural design with the concentrically arranged designs at the lower end of the cylinder manufacturing technology consuming and unfavorable in particular for use in trace analysis.
Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, ein verbessertes, insbesondere für die Spurenanalytik geeignetes Dosiergerät für Flüssigkeiten und insbesondere dessen Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. dessen Zylinder-Ventilblock-Anordnung anzugehen.The invention is based on the problem to address an improved, especially suitable for trace analysis dosing device for liquids and in particular its cylinder-piston assembly or its cylinder valve block assembly.
Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist bei einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 1 bis 30.The above-indicated problem is solved in a cylinder-piston assembly with the features of the preamble of
Ein Kolben, der für eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-Anordnung konstruktiv ausgelegt ist, ist Gegenstand des Anspruchs 31.A piston which is designed constructively for a cylinder-piston arrangement according to the invention is the subject matter of
Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist weiter durch eine Zylinder-Ventilblock-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 32 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Zylinder-Ventilblock-Anordnung sind Gegenstand der Ansprüche 33 bis 40.The above-indicated problem is further solved by a cylinder-valve block assembly having the features of
Ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, insbesondere ein Flaschenaufsatz-Dosiergerät, bei dem das zuvor aufgezeigte Problem gelöst ist, ist schließlich Gegenstand des Anspruchs 41.A metering device for liquids, in particular a bottle top metering device, in which the previously indicated problem is solved, is finally the subject of
Im folgenden wird die Erfindung nun anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Bei dieser Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung werden auch die Vorteile und Besonderheiten der Lehre der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen mit erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following the invention will now be explained in more detail with reference to a drawing showing only a preferred embodiment. In this explanation of the preferred embodiment with reference to the drawing, the advantages and features of the teaching of the invention in the various embodiments will be explained. In the drawing shows
Insgesamt bezieht sich die Lehre der Erfindung auf ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, insbesondere auf ein Flaschenaufsatz-Dosiergerät. Insbesondere wird dazu auf die
Das in
Es wird nun auf
Die Zylinder-Kolben-Anordnung zeigt zunächst einen eine Längsrichtung definierenden Zylinder
Aus
Die Kolbenstange
Die in
Nicht dargestellt sind in
In
Bei dem erfindungsgemäß realisierten Kolbenkopf
Dazu sollte der Kolbenkopf
In einer besonderen Ausgestaltung, die allerdings im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht zu erkennen ist, kann man vorsehen, daß die Wandstärke des Mantels
Grundsätzlich kann der Kolbenkopf
Insbesondere für Anwendungen in der Spurenanalytik, aber auch im übrigen in der Industrie empfiehlt es sich, daß der Kolbenkopf
Um die Dichteigenschaften der Dichtlippe
Aus den bereits zuvor erläuterten Gründen empfiehlt es sich, daß auch die Kolbenstange
Für den Zylinder
Um bereits durch das Einsetzen des Kolbens
Der erfindungsgemäß eingesetzte Kolben
Das in
Der Befestigungsabschnitt
Grundsätzlich kann es dabei sein Bewenden haben, daß der Kolbenkopf
Nach bevorzugter und in
Die Ebenheit des Bodens
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt dabei eine Konstruktion, bei der vorgesehen ist, daß die Kolbenstange
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zur Vereinfachung der Konstruktion vorgesehen, daß die formschlüssige Verbindung dadurch realisiert ist, daß die Kolbenstange
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Rastelemente
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, daß die Rastelemente
Um das Verrasten der Elemente
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt eine besondere Art der Realisierung der federelastischen Anordnung der Rastelemente
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt im übrigen oberhalb der Federzungen
Das in
Weitere Bedeutung kommt erfindungsgemäß der Ausgestaltung des Dichtabschnitts
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt jedoch noch eine weitere Besonderheit. Vorgesehen ist nämlich, daß der Mantel
Besondere Bedeutung kommt der konkaven Innenfläche
Das Federelement
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel greift jedoch beim Federelement
Mit dieser axial langgestreckten Konstruktion des Federelements
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei weiter vorgesehen, daß das Federelement
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt ferner, daß die das Federelement
Die das Federelement
Die Abdichtung des Federelements
Es empfiehlt sich ferner, daß das Federelement
Schließlich zeigt das dargestellte Ausführungsbeispiel die Besonderheit, daß der Kolben
Gegenstand der Erfindung ist auch der Kolben
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht in dieser Hinsicht zunächst darin, daß die Zylinderaufnahme einen kreisringförmigen Aufnahmerand
Anders als im einleitend erläuterten, den Ausgangspunkt bildenden Stand der Technik ist das Gegengewinde zum Außengewinde
Um das zu erreichen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß am Zylinder
Ein solcher Anschlagring
Die dargestellte Konstruktion gewinnt eine besondere Bedeutung dann, wenn der Aufnahmerand
Im in
Um die Überwurfkappe
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt eine weitere Besonderheit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Überwurfkappe
Weiter zeigt das dargestellte Ausführungsbeispiel, daß oberhalb der Überwurfkappe
Weitere Vorsorge für Leckagen ist auch am Ventilblock
Besonders bevorzugt ist ein Dosiergerät für Flüssigkeiten, insbesondere ein Flaschenaufsatz-Dosiergerät wie ein Flaschenaufsatzdispenser oder eine Bürette, das die Merkmale des Anspruchs 41 aufweist.Particularly preferred is a dosing device for liquids, in particular a bottle top dosing device such as a bottle top dispenser or a burette, which has the features of
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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