DE2933617A1 - Mikrokolbenpumpe - Google Patents

Description

Case 3/200 Dr. Ho/SF

CH. BOEHRINGER SOHN, D-6507 INGELHEIM/RHEIN Mikrokolbenpumpe

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Die Erfindung betrifft eine Mikrokolbenpumpe für die rückstandsfreie Dosierung kleiner Flüssigkeitsmengen. Mikrokolbenpumpen dieser Art können beispielsweise mit Vorteil verwendet werden, um der Zerstäuberplatte eines piezoelektrischen Zerstäubers (z.B. nach der DE-OS 25 37 765) eine definierte Menge Arzneistoff zuzuführen.

Die erfindungsgemäße Mikrokolbenpumpe besteht im wesentlichen aus einem kapillarenartigen Zylinder mit gasdicht eingepaßten Kolben, einem Zweiwegeventil mit Zu- und Ableitung an dem dem Kolbenboden gegenüberliegenden Ende des Zylinders sowie einer Steuerungsvorrichtung, welche Kolbenbewegung und Ventileinstellung koordiniert.

Eine typische Ausführungsform der Erfindung ist in Figur und 2 dargestellt, wobei Figur 1 die Mikrokolbenpumpe im Ausgangszustand, Figur 2 die Mikrokolbenpumpe in gefülltem Zustand zeigt.

Der Kolben 1, vorzugsweise aus Edelstahl, bewegt sich in dem sehr engen Zylinder 2, der z.B. aus Glas oder Metall gefertigt sein kann. Der Zylinder 2 endet in einem Ventilblock 4, z.B. aus einem Kunststoff, etwa Teflon, in den der gasdicht schließende, vorzugsweise aus Edelstahl gefertigte Ventilschieber 5 jeweils bis zum Anschlag 6; 7 bewegt werden kann. Durch die Lage der Einschnürung 8 des Ventilschiebers 5 zu Einlaß 9 bzw. Auslaß 10 ergibt sich eine Verbindung zwischen dem Einlaß bzw. dem Auslaß und dem Hohlraum 11 des Zylinders.

Die Bewegung von Kolben 1 und Ventilschieber 5 ist so gesteuert, daß es zu folgendem Bewegungsablauf kommt:

a) Bei geöffnetem Auslaß (Anschlag 7 liegt am Ventilblock) bewegt sich der Kolben 1 aus der in Figur 1 dargestellten

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Position in Richtung A, bis eine gewisse Menge Luft in den Zylinder hineingesaugt ist. Die Luftmenge ist so bemessen, daß sie mit Sicherheit beim Entleeren der Mikrokolbenpumpe alle Flüssigkeit aus den Ventil und der Auelaßleitung hinaustreibt.

b. Im zweiten Schritt wird durch Verschieben des Ventilschiebers in Richtung O bis zum Anschlag die Verbindung zwischen dem Einlaß 9 (und damit dem Vorratsbehälter) und dem Zylinder freigegeben.

c. Der Kolben 1 wird in Richung A weiterbewegt, bis das durch Hub- und Zylinderquerschnitt festgelegte Flüssigkeitsvolumen eingesaugt ist (Endstellung gemäß Figur 2).

d. Der Ventilschieber 5 wird bis zum Anschlag in Richtung

C zurückgestellt, damit die Verbindung zwischen Zylinder 2 und Auslaß 10 geöffnet.

e. Der Kolben 1 bewegt sich bis zum umteren Totpunkt (Stellung gemäß Figur 1). Dabei wird zunächst die Flüssigkeit, dann die Luft aus dem Zylinder 2 verdrängt und durch die Auslaßleitung hinausgetrieben. Die Luft wird zum Freiblasen des Ventils und der Auslaßleitung benutzt. Nach diesem Entleerungsvorgang ist wieder der Ausgangszustand erreicht.

Die erfindungsgemäße Mikrokolbenpumpe dient bevorzugt zur Dosierung vom FlUssigkeitsmengen im Bereich von 10 bis 50/Jl₉ kann jedoch durch Änderung der Abmessungen auch für größere oder kleinere Volumina eingerichtet werden. Dabei wird durch die Verwendung eines hinreichend engen Zylinders dafür gesorgt, daß infolge der Kapillarität auch bei Lageveränderungen der gefüllten Mikrokolbenpumpe die Luftsäule zwischen Kolben und Flüssigkeit erhalten bleibt.

Zur Steuerung des oben beschriebenen Bewegungsablaufes dienen an sich bekannte mechanische oder elektrische

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Mittel. Eine einfache Vorrichtung für diesen Zweck besteht aus einer Kombination von Zahnrädern» Zahnstangen und Hebeln, die folgendermaßen aufgebaut ist: Vier Zahnräder sind nebeneinander angeordnet und starr miteinander verbunden. Der Umfang der Zahnräder ist nur teilweise mit Zähnen besetzt, und zwar derart, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt im wesentlichen nur ein Zahnrad wirksam wird. Während also beispielsweise das erste Zahnrad über eine Zahnstange und Hebel den Vorgang a) bewirkt, laufen die drei anderen frei mit, bis die gewünschte Luftmenge in den Zylinder gelangt ist. Dann sorgt das zweit· Zahnrad für die Verstellung des Ventilschiebers, während gleichzeitig das erste Zahnrad den Kolben auf den oberen Totpunkt hin bewegt. Von da an läuft Zahnrad 1 frei mit, ein drittes Zahnrad bringt den Ventilschieber in die Auslaßstellung. Danach übernimmt es das vierte Zahnrad mit den zugehörigen Übertragungselementen, den Kolben zum unteren Totpunkt zu bewegen. Die Steuerungsmechanik ist so ausgelegt, daß sich nach einer Drehung der Zahnräder um 360° alle Elemente wieder in der Ausgangsposition befinden.

In einer anderen Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung ist die Drehbewegung durch eine Auf- und Abbewegung ersetzt.

Hierzu kann es vorteilhaft sein, Zylinder und Ventil so anzuordnen, daß die Bewegungsrichtungen von Kolben und Ventilschieber parallel verlaufen.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Mlkrokolbenpumpe für die rückstandsfreie Dosierung kleiner Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß sie «inen kapillaren Zylinder aufweist, in dem ein gasdicht eingepaßter Kolben zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt beweglich angeordnet ist, daß der Zylinder an seinem dem Kolbenboden gegenüberliegenden Ende in ein Zweiwegeventil mündet, das den Zylinderhohlraum wechselweise mit einem Einlaß und einem Auslaß verbindet, wobei die Kolbenbewegungen und die Ventileinstellung durch an sich bekannte Steuerungselemente so koordiniert werden, daß während des Ansaugvorgangs zunächst Luft und danach eine definierte Flüssigkeitsmenge in den Zylinder transportiert wird, die bei der Abwärtsbewegung des Kolbens bis zum unteren Totpunkt rückstandsfrei durch die Auslaßleitung abgegeben wird.

2. Mikrokolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Zylinders einen solchen Durchmesser aufweist, daß infolge der Kapillarität auch bei Lageveränderungen der Mikrokolbenpumpe die Luftsäule zwischen Kolbenboden und Flüssigkeit erhalten bleibt.

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