DE2906300C2

DE2906300C2 - Regelbare Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2906300C2
Application number: DE19792906300
Authority: DE
Inventors: Robert T. Raleigh N.C. Buck
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1979-02-19
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE2906300A1; JPS54161157A; JPS6120338B2

Description

Die Erfindung he'.rifft eine regelbare Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten mit einem Zylinder, in dem ein Kolben zwischen zwei End!>lellung-^n bewegbar ist, und mit einem Umschaltventil, das in seiner ersten Stellung das erste Ende des Zylinders mit eine. Einlaßleitung und sein zweites Ende mit einer Auslaßleitung verbindet, das in seiner zweiten Stellung das erste Ende des Zylinders mit der Auslaßleitung und sein zweites Ende mit der Einlaßleitung verbindet, und das jeweils bei Erreichen einer Endstellung des Kolbens betätigt wird.

Eine bekannte Dosiervorrichtung dieser Art (DE-OS 20 43 632) weist einen Zylinder auf, in dem ein Kolben bewegbar ist. Der Kolben saugt über eine Einlaßleitung und ein Umschaltventil Flüssigkeit in den Zylinder hinein und drückt andererseits über das Umschaltventil und eine Auslaßleitung die in dem Zylinder enthaltene (dosierte) Flüssigkeitsmenge aus dem Zylinder heraus. Der Kolben wirkt somit beidseitig. Um das Fördervolumen des Kolbens verstellen zu können, sind an der Kolbenstange Anschläge angebracht, durch die die Umschaltzeitpunkte des Umschaltventils beeinflußt werden können. Die bekannte Dosiervorrichtung ist ausschließlich bestimmt und geeignet, die Dosierung einer einzigen Flüssigkeit vorzunehmen und bei jedem Kolbenhub eine bestimmte Flüssigkeitsmenge zu fördern.

Eine weitere bekannte Dosiervorrichtung (US-PS 30 38 449) enthält Ventile mit unterschiedlichen Durchflußquerschnitten, die wahlweise eingeschaltet werden, um einen Kolben mit wählbarer Geschwindigkeit zu verstellen. Diese Dosiervorrichtung hat die Aufgabe, ein lineares Regelventil zu ersetzen, stellt also einen hydraulischen Analog/Digital-Wandler dar, bei dem die Dosierung einer Flüssigkeitsmenge durch mehrere Schaltventile erfolgt, die als Ein/Aus-Ventile ausgebildet sind. Auf diese Weise läßt sich durch geeignete Steuerung das stufenförmige Durchlaßverhalten der gesamten Ventilanordnung an das Verhalten eines linearen Regelventils annähern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie imstande ist, mehrere Flüssigkeitsmengen mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis untereinander zu vermischen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mehrere getrennte Zufuhrleitungen über je ein Ventil mit der Einlaßleitung verbunden sind, daß eine Regelungseinrichtung die Ventile in Abhängigkeit

ίο von der Stellung des Kolbens im Zylinder steuert, wobei innerhalb verschiedener Bereiche des Kolbenweges jeweils ein anderes Ventil geöffnet ist, und daß die Regelungseinrichtung auch das Umschaltventil steuert.
Während eines Kolbenhubes werden nacheinander verschiedene Flüssigkeiten unter Steuerung durch die Regelungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Kolbenweg in den Zylinder eingeführt. Innerhalb verschiedener Bereiche des Kolbenweges ist jeweils ein ?nderes Ventil geöffnet, so daß zu einem Zeitpunkt nur jeweils eine Flüssigkeit in den Kolben eingeführt wird. Durch entsprechende Unterteilung des Gesamt-Kolbenweges können die Anteile, die die einzelnen Flüssigkeiten an der gesamten Mischung haben sollen, verändert werden.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Dosiervorrichtung besonders einfach ist und betriebssicher arbeitet, \~enn Änderungen des Mischungsverhältnisses erforderlich sind, kann dies durch einfache Verstellung an der Regelungseinrichtung durchgeführt werden, indem die Anteile der einzelnen Flüssigkeiten am Gesamt-Kolbenweg verändert werden. Die Dosiervorrichtung arbeitet in beiden Richtungen, so daß eine quasi-kontinuierliche Arbeitsweise möglich ist. Während einerseits Teilmengen der Flüssigkeit in den Zylinder eingeführt werden, wird andererseits das schon hergestellte Gemisch aus dem Zylinder entnommen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an die Auslaßleitung eine Saugpumpe angeschlossen ist. Das Gemisch wird hierbei aus dem Zylinder herausgesaugt, wobei gleichzeitig der Kolben angesaugt wird, so daß es nicht erforderlich ist, für den Kolben einen eigenen Antrieb vorzusehen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Dosiervorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitsflusses zu dem Zeitpunkt, in dem eine erste Flüssigkeit in das eine Ende des Zylinders eingesaugt und der Rest des früheren Flüssigkeitsgemisches aus dem anderen Ende des Zylinders herausgedrückt wird,

F i g. 3 das Einsaugen einer zweiten Flüssigkeit in das eine Ende des Zylinders und

Fig.4 das Einsaugen einer dritten Flüssigkeit in das eine Ende des Zylindei s.

In F i g. 1 sind die verschiedenen Bestandteile der Dosiervorrichtung gezeigt. Eine Mehrzahl von Zufuhrleitungen ist mit 10/4, 10ß, IOC, 1OZ? usw. bezeichnet. Jede Zufuhrleitung hat ein separates als Ein-Weg-Hahn ausgebildetes Ventil WA, US, UC, 11D usw. Jedes dieser Ventile ist mit einer gemeinsamen Einlaßleitung 12 verbunden, die zu einem als Vier-Wege-Hahn ausgebildeten Umschaltventil 13 führt. Flüssigkeit wird aus der jeweiligen Zuführleitung durch die Einlaßleitung 12 je nach Stellung des Umschaltventil 13 entweder zur Leitung 14 oder zur Leitung 15 geführt. Die Leitung 14 führt zu dem einen Ende des Zylinders 16 und Leitung

15 zu dem anderen Ende des Zylinders. Der Zylinder enthält einen frei beweglichen, doppeltwirkenden Kolben 17, der sich zwischen den beiden Enden des Zylinders vor- und rückwärts bewegt. Mit dem Umschaltventil 13 ist ferner eine' Auslaßleitung 18 verbunden, die zu einer Saugpumpe 19 führt Die Saugpumpe 19 ist mit einem Auslaß 20 verbunden. Die Flüssigkeit kann zu der Saugpumpe und dem Auslaß entweder aus dem einen Ende des Zylinders durch die Leitungen 14 und 18 oder aus dem anderen Ende des Zylinders durch die Leitungen 15 und 18 geführt werden. Die Saugpumpe wirkt entweder durch die Leitungen 14 und 18 oder durch die Leitungen 15 und 18 und erzeugt im Zylinder einen Sog, der dazu dient, den Kolben im Zylinder zu bewegen. Ein Wegdetektor oder -fühler 21 für den Kolben ist am Zylinder 16 befestigt, um die Stellung des Kolbens zu jedem Zeitpunkt seiner Bewegung im Zylinder festzustellen. Dieser Wegdetektor ist seinerseits mit einem Regelorgan 22 verbunden, das die Ventile und das Umschaltventil entsprechend der Stellung des Kolbens betätigt. Dieses Regelorgan kann so eingestellt werden, daß es in der Lage ist, die Flüssigkeiten in jedem Mischungsverhältnis und in jeder Menge zu dosieren. Die Dosiervorrichtung arbeitet wie folgt:

Anfangs ist das Umschaltventil 13 vom vergangenen Zyklus her in der Stellung, in der die Leitung 14 mit der Leitung 18 verbunden ist, durch die der Kolben 17 in das eine Ende des Zylinders 16 geführt und die Flüssigkeit aus diesem Ende herausgezogen wurde (Fig. 1). In diesem Stadium sind alle Ventile IM, 11S, 11Cgeschlossen. Die Saugpumpe 19 übt durch die Leitungen 14 und 18 eine Saugwirkung auf das eine Ende des Zylinder; aus. Das Umschaltventil 13 wird dann so geschaltet, daß die Einlaßleitung 12 mit der Leitung 14 und die Auslaßleitung 18 mit der Leitung 15 verbunden wird (Fig.2), wodurch die Saugpumpe auf das andere Ende des Zylinders einen Sog ausübt und eine Bewegung des Kolbens von dem einen Ende des Zylinders nach dem anderen veranlaßt. Zu demselben Zeitpunkt wird das Ventil für die gewünschte Flüssigkeit geöffnet. In F i g. 2 ist beispielsweise das Ventil IM in der Zufuhrleitung WA geöffnet. Der sich bewegende Kolben 17 zieht die Flüssigkeit A durch die Leitungen 12 und 14 zu dem einen Ende des Zylinders. Der Kolben bewegt sich über eine bestimmte Strecke (entsprechend dem Anteil der Flüssigkeit A in der Mischung), dann schaltet das Regelorgan das Ventil 11A ab und öffnet gleichzeitig das Ventil 1IS für die nächste Flüssigkeit. Im Beispiel der Fig. 2 hai der Kolben 50% seiner Gesamtstrecke im Zylinder durchmessen; dies bedeutet, daß die Mischung 50% der Flüssigkeit A enthalten würde, wenn der Kolben die ganze Distanz durchmessen hat. Durch das offene Ventil US wird Flüssigkeit S in den Zylinder gesaugt, um die Flüssigkeit A zu ergänzen (F i g. 3). Wenn der Kolben die bestimmte Strecke durchmessen hat, schaltet das Regelorgan das Ventil IIS ab und öffnet gleichzeitig das Ventil 1 lCfür die nächste Flüssigkeit. Im Beispiel durchmißt der Kolben dann 70% der Gesamtstrecke im Zylinder. Zu diesem Zeitpunkt würde der Raum im einen Ende des Zylinders 50% der Flüssigkeit A und 20% der Flüssigkeit B enthalten. In derselben Weise wird die Flüssigkeit Cdosiert (Fig. 4). Dies wird fortgesetzt, bis der Kolben seine ganze Distanz durchmessen hat und alle Flüssigkeiten in den vorgesehenen Proportionen in den Zylinder eingeführt sind. Das Regelorgan schaltet b5 dann das Umschaltventil um und der Arbeitsgang wird dadurch beendet, daß der Kolben sich in umgekehrter Richtung wie zuvor bewegt.

Das Regelorgan kann so programmiert sein, daß bei jedem Kolbenhub eine beliebige Anzahl von Flüssigkeiten in den Zylinder eingeführt wird, wodurch eine Mischung mit beliebigen Flüssigkeitsanteilen hergestellt werden kann. Dadurch, daß man jeweils ein Ventil mehr in den Einlauf zum Umschaltventil schaltet, kann eine beliebige Anzahl von Flüssigkeiten miteinander gemischt werden (in F i g. 1 ist im Einlaufteil schematisch angedeutet, daß eine beliebige Anzahl zusätzlicher Flüssigkeitszuführungen und Einlaufhähne vorgesehen werden kann).

Wie oben beschrieben und in den Figuren dargestellt ist, ist die Saugpumpe 19 in der Auslaßleitung 18 angeordnet, so daß sie Flüssigkeit in den Auslauf 20 pumpt. In diesem Falle erzeugt sie in den Leitungen einen Sog, durch den der Kolben 17 gezogen wird. Es ist jedoch auch möglich, eine Pumpe vor dem Zylinder in der Leitung 12 anzuordnen und im Leitungssystem einen Druck zu erzeugen, der den Kolben 17 in Bewegung setzen würde. Verbindet man dann die Einlaßleitung 12 mit der Leitung 14, so würde der Kolben -on dem einen Ende des Zylinders nach dem anderen Ende : -u gedrückt werden, während bei einer Verbindung der Einlaßleitung 12 mit der Leitung 15 der Kolben vom anderen Fnde des Zylinders zum ersten Ende geschoben würde. Die Flüssigkei.en würden sich auch in diesem Falle wie oben beschrieben bewegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelbare Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten, mit einem Zylinder, in dem ein Kolben zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist, und mit einem Umschaltventil, das in seiner ersten Stellung das erste Ende des Zylinders mit einer Einlaßleitung und sein zweites Ende mit einer Auslaßleitung verbindet, das in seiner zweiten Stellung das erste Ende des Zylinders mit der Auslaßleitung und sein zweites Ende mit der Einlaßleitung verbindet und das jeweils bei Erreichen einer Endstellung des Kolbens betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere getrennte Zufuhrleitungen (10Λ, lOß, 1OQ über je ein Ventil (IM, WB, WC) mit der Einlaßleitung (12) verbunden sind, daß eine Regelungseinrichtung (22,21) die Ventile in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens im Zylinder steuert, wobei innerhalb verschiedene:- Bereiche des Koibenweges jeweils ein anderes Ventil geöffnet ist, und daß die Regelungseinrichtung auch das Umschaltventil (13) steuert.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auslaßleitung (18) eine Saugpumpe (19) angeschlossen ist.