DE2647206C3 - Dosiergerät - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Dosiergerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Dosiergerät für chemisch aggressive Flüssigkeiten.

Dosiergeräte der in Rede stehenden Art dienen der dosierten Entnahme von Flüssigkeitsvolumina aus einem Vorratsbehälter und Jer Abgabe dieser entnommenen dosierten Teilvolumina in ein Auffanggefäß. Das w> Dosiergerät wird mittels eines Schraubgewindes, einer Schliffverbindung, eines Stopfens oder einer Flanschverbindung, die am Ventilkopf ausgebildet sind, auf den Vorratsbehälter aufgesetzt. Die Entnahme aus dem Vorratsbehälter erfolgt über eine am Ventilkopf ··> befestigte Ansaugleitung.

Ein Dosiergerät der eingangs genannten Art ist ius der DF.-OS 23 43 687 bekannt. Nachteilig an dem bekannten Dosiergerät ist, daß ein Nachtropfen der Flüssigkeit aus dem Ausgießer nur dadurch verhindert werden kann, daß die Ventilkugel des Auslaßventils federbeaufschlagt ist Solche Federn sind gegenüber den meisten Chemikalien nicht korrosionsbeständig oder verursachen das Auskristallisieren von Feststoffen aus an sich nicht korrosiven Lösungen. Beide Vorgänge führen zu Defekten am Auslaßventil und damit zur Funktionsuntüchtigkeit des Dosiergerätes.

Dieses Problem tritt bei Dosiergeräten nicht auf, bei denen sowohl der Einlaßventilkörper als auch der Auslaßventilkörper durch ihre eigene Schwerkraft gegen den Ventilsitz beaufschlagt sind (DE-OS 20 63 739 und US-PS 35 56 353). Nachteilig bei dem einen der beiden bekannten Geräte ist, daß die aus Glas ausgebildeten Ventilkörper relativ groß ausgebildet sein müssen, um zuverlässig zu schließen. Dadurch können jedoch nicht beide Ventile gemeinsam im Ventilkopf untergebracht werden. Das Auslaßventil liegt außerhalb des eigentlichen Dosiergerätes und ist daher bruchgefährdet und raumbeanspruchend. Bei dem anderen der beiden Geräte sind zwar beide Ventilkörper als relativ kleine Kugeln ausgebildet, jedoch muß in Kauf genommen werden, daß der Ausgießer nicht stationär ist, sondern mit den Pumptakten gehoben und gesenkt werden muß.

In den gebräuchlichen Dosiergeräten für chemisch aggressive Flüssigkeiten, die mit schwerkraftbeaufschlagten Kugelventilen ausgerüstet sind, ist die Ventilkugel gebräuchlicherweise eine Stahlkugel. Nachteilig bei der Verwendung von Stahlkugeln ist ihre gegenüber aggressiven Chemikalien unzureichende Korrosionsbeständigkeit, aber auch ihre Schwere. Die Schwere der Stahlkugel macht sich insbesondere beim Einlaßventil durch zu spätes öffnen bemerkbar. Auf der anderen Seite haben sich Ventilkugeln aus Glas wegen ihrer zu geringen Schwere in der Praxis nicht durchsetzen können.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dosiergerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen wirtschaftlich herstellbaren, zuverlässig öffnenden und schließenden, absolut korrosionsfesten, Einlaß- und Auslaßventil enthaltenden Ventilkopf aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Dosiergerät vorgeschlagen, das die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale aufweist.

Durch die achsparallel nebeneinanderliegende Anordnung der Ventilgehäusebohrungen im Ventilkopf wird eine kompakte Bauweise des Ventilsystems erreicht. Dabei kann durch den schräg abwärts gerichteten Verbindungskanal zum Auslaßventil auch eine axial kurze Bauweise des Ventilkopfes erzielt werden. Ein solcher Kanal ist auch für die Herstellung des Ventilkopfes aus einem massiven PTFE-Block vorteilhaft. Die aus Achat oder Rubin bestehenden Ventilkugeln weisen für praktisch alle pipettierbaren Chemikalien eine nahezu ideale Schwere auf und sind gegenüber praktisch allen Chemikalien korrosionsbeständig.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Ventilkopf aus einem einzigen PTFE-Block herzustellen und diesen mit Bohrungen für die Ventilgehäuse zu versehen. Als Ventilsitze dienen kurze, mit einer Zentralbohriing versehene Glaszylinder, die als Ventilsitzfläche einen Präzisionskugelinnenschliff aufweisen. Diese Ventilkörper sind in den Ventilkammerbohrungen im Ventilkopf durch Preßsitz gehaltert.

Eine besonders kostengünstige Ausbildung des Ventilkopfes wird dadurch erzielt, daß das Einlaßventil •n einem Rohrabschnitt oder in einer Schlaucholive vorgefertigt und dann als fertige Einheit in den Block des Ventilkopfes eingesetzt wird. Dabei kann die eigentliche Dichtungsstelle durchaus etwas unterhalb und außerhalb des eigentlichen Kopfblcckes liegen. Der untere Bereich eines in dieser Weise eingesetzten Einlaßventils kann dann als Anschlußstutzen für einen Ansaugschlauch dienen.

Eine weitere Verringerung der Abmessungen des Ventilkopfes kann im Querschnitt dadurch erzielt werden, daß der Fuß des Dosierpumpenzylinders exzentrisch auf dem im wesentlichen zylindrischen Ventilkopfblock befestigt ist Dabei kann das Einlaßventil durchaus koaxial zur Zentralachse des Ventilkopfes angeordnet sein. Es muß selbstverständlich lediglich gewährleistet sein, daß sich das Einlaßventil in den Dosierkolbenzylinder öffnet Durch dieses exzentrische Versetzen des Pumpenzylinders wird Raum für eine platzsparende Anordnung des Auslaßventils geschaffen.

Dieses Auslaßventil ist nach einer Weiterbildung der Erfindung dabei vorzugsweise von der Oberseite her peripher achsparallel zur Zentralachse des Ventilkopfs in diesen eingeformt Die Auslaßventilgehäusebohrung steht in ihrem tiefsten Punkt mit der Mündung des schrägen Verbindungskanals zur Pumpe bzw. zum Einlaßventil in Verbindung. Über dieser Mündung ist im Preßsitz der mit einer Zentralbohrung versehene Ventilsitzkörper gehaltert. Der Ventilsitzkörper besteht aus Glas und weist an seiner oberen Stirnseite e's Ventilsitzfläche einen Präzisionskugelinnenschliff auf. Mit dieser Ventilsitzfläche wirkt die Ventilkörperkugel zusammen. Unterhalb der oberen Stirnseite des Ventilkopfblocks ist ein Radialkanal gebohrt, der in den axial oberen Bereich der Auslaßventilkammer mündet, Auf der gegenüberliegenden Seite öffnet sich die Radialbohrung in der äußeren Mantelfläche des Ventilkopfes. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wirken bei dieser Art der Ausbildung des Auslaßventils ein in den Radialkanal (Auslaßkanal) eingepaßter oder eingeschraubter Auslaßkanalstutzen und der stirnseitige Endverschluß der Ventilkammerbohrung in der Weise zusammen, daß der in die Ventilkammerbohrung radial hineinragende Auslaßkanalstutzen den an der oberen Stirnseite einseitig geschlossenen hohlzylindrischen Anschlußstopfen für die Auslaßventilkammer axial fixiert, indem er durch eine im Mantel des Stopfens ausgebildete Bohrung greift. Der Mantel des Stopfens weist an seinem unteren Rand axiale Ausnehmungen im Mantel auf, um einen ungehinderten Flüssigkeitsdurchtritt auch dann zu gewährleisten, wenn bei starkem Durchfluß die Ventilkugel bis vor die untere offene Stirnseite des hohlzylindrischen Stopfens angehoben wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Seitenansicht das Dosiergerät mit einer Vorratsflasche;

F i g. 2 im vergrößerten Axialschnitt einen Ventilkopf des Dosiergerätes und

F i g. 3 in vergrößerter Darstellung und im Axialschnitt den Abschlußstopfen des Auslaßventilkanals des in F i g. 2 gezeigten Ventilkopfes.

Ein Ausführungsbeispiel des Dosiergerätes ist in F i g. 1 in Seitensicht schematisch dargestellt. Das Dosiereerät 1 ist auf den Hals einer Vorratsflasche 2 aufgeschraubt Das Dosiergerät 1 besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 3 und dem Kolben 4 der Dosierpumpe, dem Ventilkopf 5 mit dem Ausgießer 6 sowie der Vorrichtung zur Hubbegrenzung des Dosierkolbens, wobei diese Hubbegrenzungsvorrichtung aus einer Dosierspindel 7, einer Kopfplatte 8, in der der Kopf der Dosierspindel 7 befestigt ist einer Anschlagplatte 9, die am Kopf des Zylinders 3 befestigt ist und durch die die Spindel 7 frei hindurcngreift sowie

ίο aus einer auf der Dosierspindel 7 verstellbaren Anschlagmutter 10 besteht

In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Dosiergerätes besteht der Dosierzylinder 3 aus klarem Glas und trägt eine chemikalienbeständige Graduierung. Der Kolben 4 besteht aus Keramik und ist mit dunkel gefärbtem PTFE beschichtet Bei dieser Ausbildung des Kolbens 4 kann das Hubvolumen leicht an der Graduierung 15 auf dem Zylinder 3 direkt mit Hilfe der Unterkante des Kolbens 4 abgelesen werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Ventilkopfes 5 ist in vergrößter Darstellung im Axialschnitt in Fig.2 gezeigt Der Ventilkopf 5 besteht aus einem massiven PTFE-Block 11, in den die entsprechenden Bohrungen eingeschnitten sind.

Auf der Oberseite des Ventilkopfblccks 11 ist exzentrisch eine zylindrische Ausnehmung 12 eingeschnitten, die der Halterung des Fußes des Dosierzylinders 3 dient. Zentralaxial im Block 11 ist eine Bohrung 13 vorgesehen, die die Verbindung zwischen dem Dosierzylinder 3 und dem Einlaßventil 14 herstellt. Das Einlaßventil 14 besteht im wesentlichen aus einem Glasröhrchen, in dessen Mitte eine Kugelventilkammer ausgebildet ist. Der Kopf dieses Glasröhrchens ist in einer Ausnehmung 16 koaxial zur Zentralbohrung 13 im Ventilkopfblock 11 gehaltert. Der Fuß 17 des Einlaßventilröhrchens dient als Anschlußstutzen für die in die Vorratsflasche 2 hineinragende Ansaugleitung (in den Figuren nicht gezeigt). Als Ventilkörper dient eine Kugel 18 aus Achat oder Rubin. Als Ventilsitz dient eine präzisionsgeschliffene Kugelfläche 19, die im Glasröhrchen des Einlaßventils 14 ausgebildet ist.

Das Einlaßventil 14 liegt in einer Ausnehmung 20 des Ventilkopfblocks 11. Die Ausnehmung 20 weist ein Innengewinde 21 auf, mit dem der Ventilkopf 5 direkt oder über einen Adapter auf die Vorratsflasche aufgeschraubt werden kann.

Ein schräg abwärts verlaufender Kanal 22 verbindet den über dem Einlaßventil 14 befindlichen Raum, der auch mit dem Dosierzylinder 3 in Verbindung steht, mit dem Auslaßventil 23. Das Auslaßventil 23 ist in einer peripheren axialen Bohrung 24 im Ventilkopfblock 11 ausgebildet. Der Schrägkanal 22 ist dabei so gelegt, daß er den oberen Rand des Zentralkanals 13 bzw. die Ausnehmung 12 mit dem Fuß der Auslaßventilkammerbohrung 24 verbindet Oberhalb der Mündung des Kanals 22 in die Bohrung 24 ist im Preßsitz ein zylindrischer und mit einer Zentralbohrung 25 versehener Ventilsitzkörper 26 gehaltert Auf seiner stirnseitigen Oberfläche weist der Ventilsitzkörper 26, der aus

ι·· Glas besteht, eine präzisionsgeschliffene Kugelfläche als Ventilsitzfläche auf. Mit dieser Ventilsitzfläche wirkt der Ventilkörper 27, eine aus Achat oder Rubin bestehende Steinkugel, zusammen. Die Auslaßventilkammerbohrung 24 ist auf ihrer oberen Stirnseite durch einen

■ i Stopten 28 verschlossen, der seinerseits durch einen radial angeordneten Auslaßstutzen 29, der den Mantel des hohlzylindrisch ausgebildeten Abschlußstopfens 28 durchdringt, axial fixiert. Der Auslaßstutzen 29 ist in

eine radiale Bohrung im Ventilkopfblock 11 eingeschraubt oder eingepaßt. Der Stopfen 28 ebenso wie der Stutzen 29 bestehen ebenfalls aus PTFE. Auf den radial außeinliegendcn Abschnitt des Auslaßkanalstutzens 29 wirJ der Ausgießer 6 aufgeschoben oder in anderer Weist uci diesem befestigt

Dar Abschlußstopfen 28 ist in F i g. 3 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Er hat im wesentlichen die Form eines einseitig geschlossenen Hohlzylinders. Im Mantel dieses hohlzylindrischen Stopfens ist eine Bohrung 30 ausgebildet, durch die das radial innere Ende des Auslaßkanalstutzens 29 hindurchgreift. Der Auslaßkanalsi.utzen 29 erstreckt sich bis höchstens etwa zur Mitte in dfn Stopfen 28 hinein. Im Mantel des Stopfens 28 sind an dessen unterem Rand axiale Ausnehmungen 31 eingeschnitten. Diese Ausnehmungen gewährleisten, daß die aus dem Dosiergerät auszugebende Flüssigkeit auch dann ungehindert die Auslaßventilkammer über den Auslaßkanalstutzen 29 verlassen kann, wenn durch starke Strömung die Ventilkugel 27 gegen die untere offene Stirnseite des Auslaßkanalstopfens 28 gehoben wird.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Einlaßventil 14 in einem Glasröhrchen ausgebildet, das in den Ventilkopfblock 11 eingesetzt ist Alternativ kann aber auch das Einlaßventil 14 in der gleichen Weise ausgebildet sein wie das Auslaßventil 23.

Dann ist der Stutzer· 17 zum Anschluß der Ansaugleitung vorzugsweise ebenfalls einstückig aus ilen: Ventilkopfblock 11 ausgebildet und ist in die Zentralkanalbohrung 13 von der Oberseite des Blocks 11 her ein Ventilsitzkörper eingepaßt, der dem Ventilsitzkörper 26 des \uslaßventils entspricht. Ein Herausheben dei Einlaßventilkugel aus der so ausgebildeten Einlaßventilkammer beim Einlaßtakt kann dabei in einfacher Weise durch eine leichte Verformung des Blockmaterials nach dem Einsetzen des Ventilsitzkörpers und der Ventilkugel verhindert werden.

Die Ventilkugel sowohl des Einlaßventils als auch de« Auslaßventils bestehen jeweils aus Achat oder Rubin Diese Werkstoffe sind preiswert, ausreichend hart unc verschleißfest, korrosionsbeständig und mit hohei Präzision kugelförmig zu schleifen und besitzer außerdem eine Dichte, die den Ventilen optimale Kenndaten verleiht. Diesen Werkstoffen sind andere Halbedelsteine oder Edelsteine mit vergleichbarer Dichte technisch gleichwertig. Solche Halbedelsteine oder Edelsteine, Achat oder Rubin eingeschlossen, sind ebenso korrosionsbeständig wie Glas, weisen gegenüber diesem jedoch den Vorteil der erforderlichen etwas größeren Dichte auf. Sie sind auf der anderer Seite jedoch nicht so schwer wie gleich große Stahlkugeln, die sich in der Praxis als zu schwei erwiesen haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dosiergerät für Flüssigkeiten, bestehend aus einer Kolbenschieberpumpe und einem Ventilkopf, der ein Einlaßventil und ein Auslaßventil aufweist s und auf ein Vorratsgefäß aufsetzbar ist, wobei die Ventile Kugelventile sind, die Ventilkugel des Einlaßventils durch ihre Schwerkraft in Schließrichtung beaufschlagt ist und die Ventilsitze aus einem harten Werkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (14) und das Auslaßventil (23) achsparallel im Ventilkopf (5) nebeneinanderliegende und durch einen schräg abwärtsgerichteten Kanal (22) miteinander verbundene schwerkraftbeaufschlagte Kugelventile sind und die Ventilkugeln (18, 27) aus Achat oder Rubin bestehen.

2. Dosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Ventilkopf (5) ein massiver PTFE-Block (11) ist und die Ventilsitze in Bohrungen (24) durch Preßsitz gehalterte präzisionsgeschliffene Glaskörper (26) mit Zentralbohrung (25) sind.

3. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das koaxial mit der Ventilkopfzentralachse angeordnete Einlaßventil (14) im mittleren Bereich eines zylindrischen oder schlaucholivenförmigen Glasrohrabschnittes ausgebildet ist, dessen Kopf in eine Zentralbohrung (13, 16) des Ventilkopfes (5) eingesetzt ist.

4. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß des Zylinders (3) der Kolbenschieberdosierpumpe exzentrisch an der Oberseite des Ventilkopfes (5) gehaltert ist.

5. Dosiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (23) in einer peripheren senkrechten Bohrung (24) im Ventilkopf (5) ausgebildet ist, auf deren Grund der Ventilsitz (26) ausgebildet oder eingesetzt ist und in deren axial oberen Bereich eine radiale Auslaßkanalbohrung mündet, in die ein Auslaßkanalstutzen (29) eingepasst oder eingeschraubt ist, dessen radial inneres Ende zum Teil in die Ventilkammerbohrung (24) hineinragt und durch Eingriff in eine radiale Mantelbohrung (30) eines oberseitig geschlossenen hohlzylindrischen Verschlußstopfens (28) für die Ventilkammerbohrung diesen axial festlegt, wobei der Verschlußstopfen (28) im unteren Mantelrand axiale Ausnehmungen (31) aufweist.