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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für flüssige oder
rieselfähige
Produkte, im Folgenden Fluide genannt, gemäss dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf das Dosieren von Fluiden wie Waschmittel, Weichspüler, Düngemittel,
Motorenöle,
Frostschutzmittel etc. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist
die Dosierung von medizinischen und pharmazeutischen Substanzen.
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Bekannt ist es (EP0109704A, FR1448275), zum
Zweckes des Dosierens solcher Fluide, einen abnehmbaren Messbecher
an einer Verschlusskappe an einem mit dem Fluid gefüllten Behälter vorzusehen.
Wurde zu viel Fluid in den Messbecher eingegeben, ist es bislang
Praxis, den überschüssigen Teil entweder,
ggf. unter Schädigung
der Umwelt, wegzuschütten,
oder zu versuchen, ihn zurück
in den Behälter
zu giessen, was nur mit besonderem Geschick gelingen kann. Nach
Gebrauch wird der Messbecher wieder auf die Verschlusskappe aufgesetzt,
wobei Fluidreste im Messbecher häufig
zu Verschmutzungen der Verschlusskappe und/oder des Behälters führen. Der
Messbecher als separates Bauteil kann leicht verlorengehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Dosiervorrichtung der gattungsgemässen Art zu schaffen, die eine
genaue Dosierung ohne die erwähnten
Probleme bei ggf. vorhandenen überschüssigen Fluidmengen
auf Grund einer anfänglichen
Fehldosierung ermöglicht.
Ferner soll die Gefahr eines Verschmutzens der Umgebung durch Fluidreste
in der Dosiervorrichtung ausgeschaltet oder wenigstens wesentlich
verringert werden. Ausserdem soll die Dosiervorrichtung einen einfachen,
in wirtschaftlicher Weise zu fertigenden Aufbau haben, und schliesslich
soll die Dosiervorrichtung an herkömmliche Behälter ohne das Erfordernis einer
besonderen baulichen Anpassung der Behälter, ggf. auch nachträglich, angebracht
werden können.
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Diese Aufgabe und Zielsetzungen werden durch
die Merkmale gemäss
dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst bzw. erreicht. Ein Merkmal
der erfindungsgemässen
Dosiervorrichtung ist, dass die Dosiervorrichtung in ähnlicher
Weise wie eine herkömmliche
Verschlusskappe an einem Behälter
montiert werden kann. Dazu braucht eine ggf. vorhandene Verschlusskappe
lediglich durch die Dosiervorrichtung ersetzt werden. Ein weiteres
Merkmal ist, dass die Füllung
einer Dosierkammer über
eine selbstschliessende Ventilanordnung erfolgt, die eine Schnittstelle
zwischen der Dosierkammer und dem Inneren des Behälters darstellt
und unter einem bestimmten einwirkenden Differenzdruck in die Öffnungs-
oder Durchlassposition gebracht werden kann. Dieser Differenzdruck
kann durch ein Quetschen der Behälterwand
bequem und in anwendungsfreundlicher Weise erzeugt werden. Je nach Lage
der Dosiervorrichtung in Schwerkraftrichtung in Bezug auf den Behälter kann
dabei entweder die Dosierkammer mit Fluid gefüllt oder eine schon in der Kammer
befindliche Fluidmenge gezielt in kleinen Teilmengen zurück in den
Behälter
geführt
werden, bis eine gewünschte
Füllstandshöhe in der
Dosierkammer erreicht ist. Will man einen erfolgten Dosiervorgang
rückgängig machen,
kann auch die gesamte in der Dosierkammer befindliche Fluidmenge
zurück in
den Behälter
gebracht werden. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem eine dosierte Fluidmenge
zur weiteren Verwendung abgegeben werden soll, verbleibt das Fluid
vor und während
des Dosierens gegenüber
der Umgebung vollkommen abgeschlossen, so dass Verschmutzungen der
Umgebung oder Fluidverluste vermieden werden. Dabei kommt die erfindungsgemässe Dosiervorrichtung
mit wenigen einfachen Aufbauteilen aus einem geeigneten Kunststoffmaterial aus,
die sich wirtschaftlich durch Spritzgiessen fertigungstechnisch
formen lassen. Ein Steigrohr zur Einführung des Fluids in die Dosierkammer
ist nicht erforderlich. Die Dosiervorrichtung ist ausserdem besonders
anwendungsfreundlich, da sie eine Einhandbedienung ermöglicht.
Gemäss
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die selbstschliessende
Ventilanordnung als Rosettenventil ausgebildet sein, das sowohl
in Bezug auf seine Ventilfunktion als auch seine Herstellung Vorteile
gegenüber
anderen alternativen selbstschliessenden Ventilanordnungen bietet.
Im Übrigen
kann auf die Unteransprüche verwiesen
werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
einer Ausführungsform
und der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäss
aufgebaute Dosiervorrichtung in längsgeschnittener Ansicht nach
Montage an einem Behälter
(teilweise dargestellt), und
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2 u. 3 in schematischen Ansichten
ein selbstschliessendes Rosettenventil einer Bauart gemäss dem deutschen
Patent Nr. 196 46 060 in Draufsicht (2)
und geschnittener Seitenansicht (3).
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In 1 ist
die Dosiervorrichtung mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 und
der Behälter
mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 versehen. Der Behälter 2 kann
irgendeine geeignete Konfiguration haben, wobei die Behälterwand 3 eine
ausreichende Flexibilität
aufweisen soll, so dass der Behälter 2 unter
einer äusseren,
z.B. mit der Hand einer Bedienungsperson ausgeübten radialen Kraft konkav
elastisch verformt bzw. gequetscht werden kann, um das Innere des
Behälters
unter einen Überdruck
zu versetzen. Wird die radiale Kraft weggenommen, kann die Behälterwand 3 aufgrund
der inhärenten
elastischen Eigenschaft des Kunststoffmaterials, aus dem der Behälter 2 gebildet
ist, in die Ausgangsposition zurückfedern.
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Am Behälter 2 ist in bekannter
Weise ein rohrförmiger
Mündungsansatz
oder -hals 4 ausgebildet, der eine Ausgiesspassage 5 definiert, über die ein
Zugang zum Inneren des Behälters 2 erfolgen kann.
Am äusseren
Umfang trägt
der Mündungshals 4 ein
Gewinde 6, mittels dem die Dosiervorrichtung 1 am
Behälter 2 montiert
werden kann, worauf nachfolgend näher eingegangen wird.
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Die Dosiervorrichtung 1 umfasst
einen rohrförmigen
Basiskörper 7 mit
gegenüberliegenden
axialen Enden, der eine Dosierkammer 10 definiert. Die Dosierkammer 10 ist
ausgelegt, um ein bestimmtes maximales Volumen an zu dosierendem
Fluid aufnehmen zu können.
Die Dosierkammer 10 ist an dem einen axialen Ende mittels
einer Verschlusskappe 11 verschlossen. Obschon die Verschlusskappe 11 auch
in anderer Weise am Basiskörper 7 montiert sein
könnte,
z.B. mittels einer rastenden Eingriffnahme, ist bei der vorliegenden
Ausführungsform
an einem Umfangsrand 12 der Verschlussappe ein Innengewinde 13 vorgesehen,
das mit einem komplementären
Aussengewinde 14 am äusseren
Umfang des Basiskörpers 7 nahe
dem axialen Ende zusammenwirken kann, so dass die Verschlusskappe 11 unter Verschliessen
einer Austrittsöffnung 8 des
Basiskörpers 7 auf
diesem aufgeschraubt werden kann. An der Verschlusskappe 11 kann
ein Dichtkonus 15 angeformt sein, der beim Aufschrauben
der Verschlusskappe 11 in die Austrittsöffnung 8 dichtend
eingreift.
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Am gegenüberliegenden anderen axialen Ende
ist die Dosierkammer 10 durch eine Endwand 16 mit
einer zentralen Öffnung 17 begrenzt,
in der eine selbstschliessende Ventilanordnung 18 in geeigneter
Weise, z.B. durch Presssitz, eingepasst ist, um das Innere der Dosierkammer 10 gegenüber dem
Innern des Behälters 2 abzudichten.
Die Ventilanordung schafft in der geöffneten Position eine bei 9 angedeutete
Zutrittsöffnung
zur Dosierkammer 10.
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Die selbstschliessende Ventilanordnung
18 besitzt
eine bidirektionale Öffnungsrichtung
und ist vorzugsweise nach Art eines Rosettenventils ausgestaltet.
Das in
2 und
3 allgemein mit
19 bezeichnete
Rosettenventil umfasst einen rohrförmigen Montagekörper
20 aus
einem geeigneten elastischen Material, z.B. einem elastomeren Material.
Von inneren Umfang des Montagekörpers
20 ragt
radial nach innen eine Vielzahl von sternförmigen Stegen
21 ab, deren
Spitzen sich an einem zentralen Punkt treffen. Die angrenzenden
Kanten
22 der Stege
21 sind unter der natürlichen
Vorspann-Zuhaltekraft des elastomeren Material in Anlage miteinander
gehalten. Die Kanten
22 der Stege
21 können jedoch
aus der anliegenden dichtenden Beziehung gebracht werden, um einen Durchlass
für das
Fluid zu schaffen, indem auf die Stege
21 eine äussere Kraft
von einer solchen Stärke
ausgeübt
wird, dass die inhärente
Vorspannkraft aufgrund der elastischen Eigenschaften des Materials,
aus dem das Rosettenventil gebildet ist, überwunden werden kann. Im Übrigen kann
bezüglich
weiterer Details auf die
DE
196 46 060 B Bezug genommen werden.
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Anstelle eines Rosettenventiles könnte auch ein
Schlitzventil mit einer flexible Membran aus einem elastomeren Material
vorgesehen sein, bei dem an einer zentralen Stelle der Membran ein
oder mehrere Schlitze eingebracht sind, die unter einer von der Membran
ausgeübten
Vorspann-Zuhaltekraft in der Schliessposition gehalten sind, so
dass kein Fluiddurchlass durch die Schlitze erfolgen kann. Ebenso wie
bei dem vorbeschriebenen Rosettenventil können die Schlitze jedoch unter
einer auf die Membran ausgeübten
bestimmten äusseren
Kraft entgegen der Wirkung der Vorspann-Zuhaltekraft auseinander gespreizt
werden, um einen Durchlass für
das Fluid zu schaffen.
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Es könnte auch, wenn erwünscht, eine
Ventilanordnung 18 auf Basis von zwei Einwegventilen vorgesehen
sein, indem unter einem bestimmten Differenzdruck ein Einwegventil
in Richtung auf die Dosierkammer 10 öffnet und in umgekehrter Richtung
in der Schliessstellung verbleibt, während ein anderes Einwegventil
in Richtung auf das Innere des Behälters 2 öffnet und
in umgekehrter Richtung in der Schliessstellung bleibt.
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Die selbstschliessende Ventilanordnung 18 mit
der erwähnten
bidirektionalen Öffnungsrichtung zeichnet
sich somit dadurch aus, dass sie bis zu einem bestimmten auf die
eine oder andere Seite einwirkenden Differenzdruck in der Schliessposition
verbleibt, so dass kein Durchlass für das Fluid geschaffen wird,
während
bei einem Differenzdruck, der grösser
als der bestimmte Differendruck ist, die Ventilanordnung 18 öffnet, um
einen Durchlass für
das Fluid zu schalten. Der Differenzdruck kann dabei seitens der
Dosierkammer 10 oder des Inneren des Behälters 2 ausgeübt werden.
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Erfindungsgemäss ist die Vorspann-Zuhaltekraft
der Ventilanordnung 18 so eingestellt, was z.B. durch eine
entsprechende Bemessung und Anzahl der Stege 21 des Rosettenventils 19 und/oder
Wahl eines elastomeren Materials mit geeigneter elastischer Eigenschaft
erreicht werden kann, dass die Vorspann-Zuhaltekraft ausreicht,
um einem Gefälledruck
standzuhalten, den eine maximale in der Dosierkammer 10 aufnehmbare
Fluidmenge auf die Ventilanordnung 18 ausüben kann.
In Folge dessen verbleibt die Ventilanordnung 18 solange
in der Schliessposition, wie kein den Gefälledruck überschreitender Überdruck
in der Dosierkammer 10 bzw. dem Inneren des Behälters 1 herrscht,
so dass unter diesen Umständen
ein in der Dosierkammer 10 befindliches Fluid nicht ins
Innere des Behälters
zurückströmen kann,
mit Ausnahme ggf. einer geringen Leckage längs der Ventilanordnung 18.
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Wie 1 zeigt
kann am Basiskörper 7 eine rohrförmige Verlängerung 23 angeformt
sein, die ein Innengewinde 24 trägt, das mit dem Gewinde 6 des Mündungshalses 4 des
Behälters 2 zusammenwirken
kann, um die Dosiervorrichtung 1 am Mündungshals 4 nach
Art einer Schraubkappe zu montieren. An der der Dosierkammer 10 abgewandten
Seite der Endwand 16 kann ein Dichtkonus 25 angeformt
sein, der dichtend in die Ausgiesspassage 5 des Mündungshalses 4 eingreifen
kann. Anstelle der rohrförmige
Verlängerung 23 könnte auch
eine entsprechend gestaltete Überwurfmutter
vorgesehen sein.
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Die Funktion der Dosiervorrichtung
mit dem vorbeschriebenen Aufbau ist wie folgt.
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Es sei angenommen, die Dosiervorrichtung 1 und
der Behälter 2 befinden
sich in der in 1 gezeigten
Ausgangsposition, bei der die Dosiervorrichtung 1 in Schwerkraftrichtung
oberhalb des Behälters 2 angeordnet
ist. Es sei ferner angenommen, dass in dem Behälter 2 ein bestimmter
Vorrat an einem zu dosierenden Fluid enthalten ist. Wenn erwünscht ist, von
dem Fluidvorrat im Behälter 2 eine
gewisse Teilmenge abzutrennen, wird der Behälter 2 zusammen mit
der daran montierten Dosiervorrichtung 1 in eine Dosierposition
geschwenkt, bei der die Dosiervorrichtung 1 in Schwerkraftrichtung
unterhalb des Behälters 2 zu
liegen kommt. In dieser Position wirkt der Gefälledruck des im Behälter 2 befindlichen
Fluidvorrats auf die Ventilanordnung 18, der ausreichen
kann, d.h. wenn er grösser
als ein bestimmter Differenzdruck ist, um die Ventilanordnung 18 in
die Durchlassposition zu bringen, so dass das Fluid aus dem Behälter 2 in
die Dosierkammer 10 einströmen kann. Sofern der Gefälledruck
des Fluidvorrates im Behälter 2 nicht
ausreichend gross sein sollte, kann durch die Hand einer Bedienungsperson
auf die Behälterwand 3 eine
Kraft ausgeübt
werden, um die Behälterwand 3 nach
innen zu wölben
und dadurch das Behälterinnere
unter einen Überdruck
zu versetzen.
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Anhand einer am rohrförmigen Basiskörper 7 vorgesehenen
Skala 26 kann ermittelt werden, welche Füllstandsmenge
sich in der Dosierkammer 10 infolge der vorbeschriebenen
Massnahmen angesammelt hat. Zu diesem Zweck kann der Basiskörper 7 entweder
gänzlich
oder wenigstens längs
der Skala 26 transparent oder transluzent ausgebildet sein.
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Sobald der Verwender feststellt,
dass sich eine geeignete Fluidmenge in der Dosierkammer 10 befindet,
wird die Dosiervorrichtung 1 zusammen mit dem Behälter 2 wieder
in die in 1 gezeigte
Ausgangsposition zurückgedreht,
wobei nunmehr die in der Dosierkammer 10 befindliche Fluidmenge
auf die gegenüberliegende
Seite der Ventilanordnung 18 einen Gefälledruck ausübt, der
jedoch stets nicht ausreicht, um die Ventilanordnung 18 in
die Durchlassposition zu bringen. Um dennoch eine Durchlassposition
der Ventilanordnung 18 zu schaffen, kann das Innere des
Behälters 2 erneut
durch Verformung der Behälterwand 3 unter
einen Überdruck
versetzt werden, so dass ein in der Ausgangsposition oberhalb der
Füllstandshöhe im Behälter 2 befindliches
Luftvolumen unter Druck gesetzt und auf die Ventilanordnung 18 ein
ausreichend hoher Differenzdruck ausgeübt wird, der diese in die Durchlassposition
bringt. Ein Teil der Luft entweicht dabei in die Dosierkammer 10,
indem sie durch die darin anstehende, Fluidmenge hindurchperlt,
und gleichzeitig strömt
ein Teil der Fluidmenge in der Dosierkammer 10 durch die
geöffnete
Ventilanordnung 18 zurück
in den Behälter 2 bis anhand
der Skala 26 festgestellt wird, dass die Fluidmenge in
der Dosierkammer 10 auf ein gewünschtes Dosiervolumen abgesunken
ist. Wird der Überdruck im
Behälter 2 weggenommen,
indem die äussere Kraft
auf den Behälter
weggenommen wird, gelangt die Ventilanordnung 18 automatisch
in die Schliessposition und verbleibt in der Dosierkammer 10 eine genau
dosierte Fluidmenge zurück,
die anschliessend über
die Austrittsöffnung 8 nach
Wegnahme der Verschlusskappe 11 ausgegeben werden kann.
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Die erfindungsgemässe Dosiervorrichtung ermöglicht somit
eine Feindosierung, was gewährleistet,
dass eine bestimmte genau dosierte Fluidmenge bei jedem Dosiervorgang
geschaffen werden kann, selbst wenn bei einem anfänglichen
Dosiervorgang noch nicht die gewünschte
Teilmenge erreicht wurde. Es ist auch möglich, eine Nachdosierung vorzunehmen,
indem man den geschilderten Dosierablauf wiederholt.
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Die Dosierkammer braucht nicht die
vorbeschriebene rohrförmige
Ausbildung zu haben, sondern kann, wenn erwünscht, auch in anderer Weise konfiguriert
sein, z.B. kugelförmig
ausgebildet sein. Es ist ferner nicht notwendig, dass die Zu- und
Austrittsöffnungen
der Dosierkammer in der gezeigten und beschriebenen diametralen
Ausrichtung zueinander positioniert sind.