DE2736586B2 - FUissigkeitsausgabegerSt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsausgabegerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Flüssigkeitsausgabegeräte werden in chemischen und medizinischen Laboratorien verwendet, um bestimmte, im allgemeinen kleine Mengen Reagenzien für bestimmte Untersuchungen zu erhalten. Bei den bekannten Flüssigkeitsausgabegeräten dieser Art befindet sich ein Luftpolster in der Kolbenkammer. Dieses Luftpolster beeinträchtigt die Meßgenauigkeit weil es komprimierbar ist im Gegensatz zu der zu übertragenden Flüssigkeit Normalerweise genügt die Berücksichtigung dieses- Luftpolsters bei der Eichung, für Präzisionsarbeiten ist es jedoch erwünscht, dieses

Luftpolster zu eliminieren.

Ein anderes bekanntes Flüssigkeitsausgabegerät der genannten Art ist eine medizinische Spritze, etwa zu Impfzwecken. Auch bei solchen Spritzen befindet sich in der Kolbenkammer normalerweise Luft die beif.; Füllen

ίο der Spritze miteingesaugt wird. Diese Luft wird üblicherweise nach dem Füllen der Spritze dadurch beseitigt daß die Spritze so gedreht wird, daß die Nadel senkrecht nach oben weist und dann wird Volumen innerhalb der Kolbenkammer verdrängt bis die fesamte Luft ausgestoßen ist Das ist umständlich und erfordert zudem einen getrennten Arbeitsvorgang für das Beseitigen der Luft

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Flüssigkeitsausgabegerät der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei der nach Beendigung des Füllvorgangs kein Luftpolster in der Kolbenkammer ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst

Spezielle und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung scM anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 den Flüssigkeitsladevorgang eines in der Hand zu haltenden, präzisen Schritt-Flüssigkeitsausgabeinstrumentes, bei dem die Luftspültechnik nach der Erfindung in nutzbarer Weise vorgesehen ist;
Fig.2 einen Schnitt durch das Instrument nach Fig. 1;

F i g. 3 eine auseinandergezogene Darstellung einiger der Komponenten des Geräts nach F i g. 1 und 2, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden;
F i g. 4,5 und 6 den unteren Teil des Instruments nach F i g. 1 bis 3 in verschiedenen Betriebsstellungen gewisser Komponenten; und

Fig.7 einen Schnitt durch eine Komponente des Instruments nach F i g. 1 bis 6.
Der Gesamtbetrieb des Flüssigkeitsausgabegerätes, bei dem die Erfindung verwendet wird, soll allgemein anhand von F i g. 1 und 2 beschrieben werden. Ein länglicher Handgriff 11 enthält die meisten der Betriebsteile des Flüssigkeitsausgabegerätes. Eine Kolbeneinheit 13 ist abnehmbar am Bodenende der

5C Handgriffeinheit 11 befestigt. Eine Nadel 15 ist ferner lösbar am Bodenende der Kolbeneinheit 13 befestigt. Ein zylindrischer Kolben 17 gleitet frei innerhalb einer Kolbenkammer 19 hin und her; diese beiden Elemente sind die Hauptkomponenten der Kolbeneinheit 13. Ein enger Strömungsmittelkanal 21 erstreckt sich durch den Nadelverriegelungsadapter 23 am unteren Ende der Kolbenkammer 19. Ein ähnlicher Kanal innerhalb der Nadel 15, wenn die Nadel 15 in angemessener Weise auf dem Adapter 23 verriegelt ist sorgt für eine Verlängerung des Kanals 21 bis zur Nadelspitze, damit Flüssigkeit durch diese hindurch entladen und aufgenommen werden kann.

Der Kolben 17 wird schrittweise nach unten vorgeschoben, um Flüssigkeit auszugeben, wenn er

es durch manuelles Drücken eines Knopfes 25 am oberen Ende des Handgriffs U betätigt wird. Betrieblich ist am Knopf 25 über einen Stab 31 ein Klinkenelement 27 befestigt Die Klinke 27 wird mit einem Scharnier 29

gehalten. Die Einheit wird normalerweise nachgiebig von einer Feder 33 in der oberen Position gehalten, aber wenn der Knopf 25 niedergedrückt wird, wird die Klinke 27 Ober eine Nockeniläche 35 geschoben und dann mit einer Feder 36 so gedrängt, daß sie in eine Zahnlücke einer Zahnstange 37 eingreift Das Resultat ist, daß die Zahnstange 37 um eine Distanz nach unten vorgeschoben wird, die gleich dem Abstand zwischen ihren Zähnen ist Eine Fläche 38 dient dazu, den Abwärtslauf der Klinkeneinheit 27 zu begrenzen. Die to Zahnstange 37 selbst ist an einem Tragschlitten 39 befestigt Die Kolbeneinheit 13 wird lösbar am unteren Ende des Tragschlittens 39 mit einem Stift 41 gehalten, der normalerweise in eine V-Kerbe 43 am oberen Ende der Kolbeneinheit 13 eingesetzt ist 1 s

Jedes Mal, wenn der Knopf 25 niedergedrückt wird, bewegt sich der Kolben 17 innerhalb der Kolbenkammer 19 um eine kleine Schrittdistanz, wobei eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge durch die Nadel 15 entladen wird. Nachdem die Kolbeneinheit 13 und die Zahnstange 37 den gesamten Weg abwärts bewegt worden sind, so daß die Klinke 27 am oberster: Zahn der Zahnstange 37 angegriffen hat muß das Gerät wieder mit Flüssigkeit gefallt werden. Das wird dadurch durchgeführt daß die Nadel 15 in ein Flüssigkeftsvolu- 2s men eingetaucht wird, wie in F i g. 1 dargestellt Ein Schlitten 45 mit einem Knopf 47 am oberen Ende wird nach oben aus dem Gehäuse 11 herausgezogen. Ein Haken 49 am Boden des Schlittens 45 greift in einen Vorsprung 51 auf der Rückseite des Schlittens 39 ein und repositioniert damit die Zahnstange 37 und den Kolben 17 in die in Fig.2 dargestellte Position. Das Zusammenwirken des Ladeschlittens 45 und des Zahnstangentragschlittens 39 sind ferner in F i g. 5 und 6 dargestellt

Das Laden der Flüssigkeit auf diese Weise ist ziemlich zufriedenstellend, wenn die gleiche Flüssigkeit während des nächsten Vorganges ausgegeben werden soll. Wenn das Gerät jedoch mit einer anderen Flüssigkeit verwendet w-rden soll, oder wenn eine neue Kolbeneinheit 13 befestigt worden ist befindet sich Luft innerhalb der Kolbenkammer 19, dem Kanal 21 und der Nadel 15, die im System verbleibt sofern sie nicht auf irgendeine Weise ausgespült wird. Wie in Fig.4 ersichtlich ist bildet ein zweiter Vorsprung 53 am Zahnstangen tragschlitten 3? einen Anschlag für den Ladeschlitten 45, um den Kolben 17 um einen maximalen Betrag nach unten in eine Überlaufposition (in Fig.4 dargestellt) zu drängen. Diese minimiert das Totluftvolumen innerhalb der Kolbenkammer 19.

Ein solches Spülen wird erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem Füllvorgang durchgeführt Während des Anfangsteils des Füllhubes gemäß Fig.5 wird einem zweiten Kolben 57 erlaubt so zu wirken, daß er Strömungsmittel in die Kolbenkammer 19 einsaugt oder zieht Der zweite Kolben 57 hat erheblich größeren Durchmesser als der Hauptkolben 17 und wirkt mit einer nur ihm zugehörigen kreisförmigen Dichtung 59 zusammen. Die kreisförmigen Dichtungen 55 und 59 sind axial als Teil eines nachgiebigen Dichtungsschuhs 61 aus Gummi ausgefluchtet. Der zweite Kolben Sf ist axial mit dem Hauptkolben 17 durch ein Verbindungssegment 63 ausgefluchtet, das einen Querschnitt hat, der deutlich kleiner ist als der des Hauptkolbens 17. Luft kann damit aus der Kolbenkammer 19 durch die kreisförmige öffnung der Dichtung 55 gezogen werden, wenn der zweite Kolben 57 betätigt wird und sich das Verbindungssegment 63 innerhalb der öffnung der Dichtung 55 befindet, wie in Fig.5 dargestellt Der Einfachheit halber hat das Verbindungäsegment 63 ebenfalls zylindrischen Querschnitt das braucht jedoch nicht der Fall zu sein. Die zylindrischen Kolben 17 und 57 und die kreisförmigen Dichtungen 55 und 59 haben alle eine gemeinsame Mittelachse.

Wie in F i g. 5 dargestellt sorgt ein Zurückziehen der Kolbeneinheit aus der Kolbenkammer 13 dafür, daß Strömungsmittel durch den Kanal der Nadel 15 gezogen wird, wobei die unerwünschte Luft in eine Kammer 65 am entgegengesetzten Ende und außerhalb der Kolbenkammer 19 gezogen wird. Um zu verhindern, daß Flüssigkeit in diese Kammer 65 kommt «st es erwünscht daß die Abdichtung des Hauptkolbens 17 gerade dann stattfindet wenn die vom Kolben 57 eingesaugte Flüssigkeit den Boden der Hauptkolbendichtung 55 erreicht Die gesamte Luft ist auf diese Weise zu dem Zeitpunkt ausgespült zu dem der Hauptkolben 17 eine Strömungsmitteldichte Dichtung mit der Dichtung 55 bildet Ein weitfres Zurückziehen der Kolbeneinheit aus der Kolbenkanmer 19 (wie in F i g. 6 dargestellt) arbeitet einfach in normaler Weise, indem zusätzliche Flüssigkeit in die Kolbenkammer gezogen wird, um das Volumen auszufüllen, das durch Zurückziehen des Hauptkolbens 17 verdrängt wird.

Um uas Gerät in einer derartigen optimalen Weise von Luft zu spülen, sollten die Größe des Kolbens 57 und der axiale Abstand der beiden Kolben 17 und 57 und der axiale Abstand der zugehörigem Dichtungen 55 und 59 so sein, daß die Luftvolumenverdrängung des Kolbens 57 von der Oberlaufposition gemäß F i g. 4 bis zu der Position, in der der Hauptkolben 17 erstmals eine Strömungsmitteldichte Dichtung mit der Dichtung 55 herstellt im wesentlichen gleich oder geringfügig größer ist als das Luftvolurnen innerhalb der Kolbenkammer 19 unterhalb der Dichtung 55 plus das Luftvolumen innerhalb des Kanals 21 und der Nadel 15.

Der axiale Abstand der beiden Kolben 17 und 57 und der zugehörigen Dichtungen 55 und 59 soll so sein, daß im wesentlichen zur gleichen Zeit zu der der oberste Teil des Hauptkolbens 17 erstmals eine strömungsmitteldichte Dichtung mit seiner Dichtung 55 bildet die Abdichtung zwischen dem Kolben 57 und der Dichtfläche 59 unterbrochen wird. Allerdings muß die eine oder die andere Dichtung auf jeden Fall bestehen bleiben, da eine gleichzeitige Unterbrechung beider Dichtungen während des Ladevorganges in unerwünschter Weise dafür sorgen wflrde, daß Flüssigkeit die Kolbenkammer herab zurückfließen würde und mehr Luft in den Kolbenzylinder eingeführt würde.

Die spezielle bevorzugte Struktur der Dichtungen 55 und 59 ist in Fig.4 bis 6 dargestellt Jede diesem Dichtungen weist zwei konzentrisch orientierte, zylindrisch geformte Dichtflächen auf, die axial durch einen Leerraum getrennt sind. Der Raum oder Leemoim zwischen den beiden Dichtflächen der Kolbendichtung 65 dient dazu, irgendwelche versehentlich eingedrungenen kleineren Flüssigkeitsmengen aufzunehmen, wodurch vermieden w'rd, daß die Flüssigkeit 111. das Gerät selbst eindringt

Fig.7 zeigt den Dichtungsfuß 61 in vergrößerter Form, um Merkmale der Dichtflächen zu zeigen, die aus den anderen Darstellungen nicht erkennbar sind. Die Hauptkolbendichtung 55 weist Dichtlippen 55a und 55b unterschiedlichen Durchmessers auf. Die innerste Dichtfläche 55b hat den kleineren Durchmesser, um eine kräftigere Quetschung gegen den Kolben 17 zu erreichen als die äußere Dichtlippe 55a

tn ähnlicher Weise besteht die Dichtung 59 aus zwei Oberflächenlippen 59a und 596. Die innerste Oberflächenlippe 59b hat einen kleineren Durchmesser, um stärker gegen den größeren Kolben 57 zu quetschen als die Lippe 59a. Diese Anordnung unterschiedlich großer Dichtlippen verhindert einen zu großen Zug auf die Kolbeneinheit, wenn diese durch den Dichtungsschuh 61 beim Füllen der Kammer 19 mit Flüssigkeit gezogen wird. Weiter ergibt sich keine schnelle Änderung des Reibungswiderstandes, wenn der Kolben 57 durch die Dichtung 61 herausgezogen wird

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsausgabegerät mit einer Kolbenkammer, einem an einem Ende in diese mündenden Strömungsmittelkanal und einem in dieser hin und her bewegbaren und gegen diese abgedichteten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausspülen von Luft aus der Kolbenkammer (19) an das dem Strömungsmittelkanal (2t) ferne Ende der Kolbenkammer (19) eine mit dem Kolben (17) zwangsläufig gemeinsam betätigte Luftabsaugeinrichtung (57,59) angeschlossen ist

2. Flüssigkeitsausgabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabsaugeinrichtung einen zweiten Kolben (57) aufweist, der in Strömungsmittelverbindung mit der Kolbenkammer (19) steht und einen erheblich größeren Querschnitt hat als der erste Kolben (17), und eine Zwangskupplung (63) für die beiden Kolben (17,57).

3. FlDssig^eitsausgabegerät nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabsaugeinrichtung (57,59) über einen verschließbaren (17,55) Strömungsweg an die Kolbenkammer (19) angeschlossen ist, dessen Schließeinrichtung (17, 55) mit dem Kolben (17) zwangsgekuppelt ist, derart, daß der Strömungsweg auf einem ersten Teil des Füllhubes des Kolbens (17) geöffnet und sonst geschlossen ist

4. Flüssigkeitsausgabegerät nach Anspruch 2 und

3, dadurch gekennzeichnet daß der verschließbare Strömungsweg aus einer Unterbrechung der Abdichtung (55; des ersten Kolbens (17) gegen die Kolbenkammer (19) besteht, i-.id der zweite Kolben (57) mit dem ersten Kolben (17) koaxial ausgefluchtet in einer zweiten Kolbenkamt er (65) hin und her bewegbar ist gegen die er wenigstens auf einem ersten Teil des Füllhubes des ersten Kolbens (17) abgedichtet (59) ist

5. Flüssigkeitsausgabegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Kolben (17, 57) mit einer durch die Abdichtung (55) des ersten Kolbens (17) führenden Stange (63) verbunden sind, deren Querschnitt kleiner ist als der des ersten Kolbens (17).

6. Flüssigkeitsausgabegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Kolbenkammer (19) mit dem Strömungsmittelkanal (21) vom Rest des Gerätes (11) abnehmbar ist und an ihrem dem Strömungsmittelkanal (21) fernen Ende einen erweiterten Teil aufweist in dem ein Dichtungskörper (61) gehaltert ist der an seinem der Kolbenkammer zu weisenden Ende eine dem ersten Kolben (17) angepaßte Dichtlippe (55) und am anderen Ende eine dem zweiten Kolben angepaßte Dichtlippe (59) aufweist