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Dosierer zum Ausschenken von Flüssig-
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keitsmengen gleichen Volumens aus einem Behälter Die Erfindung betrifft
einen Dosierer zum Ausschenken von Flüssigkeitsmengen gleichen Volumens aus einem
Behälter, dessen Behälteröffnung von dem einsteckbaren oder aufsetzbaren rohrförmigen
Dosierer abdichtend verschlossen wird, der in seinem Innern einen zum äußeren Dosierende
offenen Ausgießkanal und seitlich von diesem einen gegen das äußere Dosierende durch
eine Querwand verchlossenen Dosierkanal aufweist, welcher an dem durch einen Boden
verschlossenen inneren Dosiererende mit dem Ausgießkanal durch einen Sammelraum
verbunden ist und mit dem Behälterraum durch ein Loch in Verbindung steht, das zwischen
der Querwand und dem Sammelraum in einem vorbestimmten Abstand von der Querwand
angeordnet :ist, wobei in dem Dosierkanal zwischen der Querwand und dem Loch ein
Dosierraum für die zu dosierende Flüssigkeitsmenge gebildet ist und der Dosierkanalabschnitt
zwischen dem Loch und dem Sammelraum auftretende freie-Flüssigk2lt aufzunehmen vermag.
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Ein Dosierer dieser Art ist aus der DE-PS 1 202 672 bekann. Mit diesem
Dosierer können Flüssigkeitsmengen von stets gleichem Volumen dosiert und ausgeschenkt
werden unabhängig von dem Füllungsgrad des Behälters und von der sogenannten freien
Flüssigkeit. Die freie Flüssigkeit ist diejenige Flüssigkeitsmenge, die aus einem
Behälter, ohne gleichzeitigen Eintritt von Luft in den Behälter, in Abhängigkeit
von dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und dem Füllungsgrad des Behälters
ausfließt, bis der hierbei entstehende Luftunterdruck im
Behälter
und der. Druck der Flüssigkeitssäule im Behälter einerseits sich im Gleichgewicht
mit dem äußeren atmosphärischen Luftdruck andererseits befinden. Diese zusätzlich
zu dqr zu dosierenden Flüssigkeitsmenge in einen Dosierraum ausfließende, unterschiedlich
große freie Flüssigkeit wird mit dem bekannten Dosierer dadurch eliminiert, daß
beim Kippen des Behälters die aus dem Behälterraum in den Dosierraum eintretende
Flüssigkeit zunächst bis zu. dem in einem vorbestimmten Abstand von der Querwand
angeordneten Loch hochsteigt, dessen Abstand von der'Querwand in Verbindung mit
dem Querschnitt des Dosierraumes die zu dosierende Flüssigkeitsmenge bestimmt. Sobald
die Flüssigkeit das Loch verschließt, kann keine Luft mehr in den Behälterraum gelangen,
so daß von nun an nur noch freie Flüssigkeit aus dem Behälterraum in den Dosierkanal
einfließt bis zum Gleichgewicht mit dem FlUssigkeitsdruck-und dem Luftunterdruck
im Behälter. Wird der Behälter in die aufrechte Stellung zurückgekippt, saugt der
Luftunterdruck im Behälterraum die gleiche freie Flüssigkeitsmenge aus dem Dosierkanal
durch das Loch wieder in den Bebälterraum zurück, so daß nicht mehr und nicht weniger
als die dosierte Flüssigkeitsmenge aus dem Däsierraum durch den Dosierkanal in den
Sammelraum strömt und aus diesem beim nächsten Kippen des Behälters durch den Ausgießkanal
ausgeschenkt wird, wobei gleichzeitig der gleichartige nächste Dosiervorgang stattfindet.
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Bei der Anwendung des bekannten Dosierers für vielfach verwendete
dünnwandige, flexible Flüssigkeitsbehälter entsteht das Problem, daß bei der Eliminierung
der freien Flüssigkeit zusätzlich zu einem Luftunterdruck im Behälter auch noch
eine durch den Luftunterdruck hervorgerufene Zusammenziehung der Behälterwandungen
eintritt. Diese Behälterverformung läßt die austretende
freie Flüssigkeitsmenge
unter Umständen, vor allem bei sehr leicht elastisch verformbaren Behälterwänden,
weit über das Maß ansteigen, das bei starren Behälterwänden nur unter Luftunterdruckerzeugung
austreten würde. Die Eliminierung solcher aufgrund einer Behälterverformung ansteigender
freier Flüssigkeitsmengen bringt große Schwierigkeiten für die Gestaltung des bekannten
Dosierers mit sich. Einerseits ist im Rahmen der baulichen M6glichkeiten-ein möglichst
großer Querschnitt des Dosierkanals erwünscht, damit der Abstand des die zu dosierende
Flüssigkeitsmenge bestimmenden Loches von der Querwand nicht zu groß seirl muß und
dadurch nicht schon die Baulänge des Dosierers unnötig veXgrdßert wird und damit
auch die dosierte Flüssigkeitsmenge' ohne Stau im Dosierkanal und ohne Rückfluß
durch das noch in den Behälter, rasch genug aus dem Dosierraum in den Sammelraum
abfließen kann. Andererseits müßte der Dosierkanal, um die durch eine zusätzliche
Behälterverformung ansteigenden freien Flüssigkeitsmengen eliminieren zu können,
einen möglichst kleinen Querschnitt und eine sehr große Länge von dem Loch bis zum
Sammelraum haben, damit mit möglichst wenig freier Flüssigkeit eine möglichst hohe
Flüssigkeitssäule im Dosierer gebildet werden kann, die der Flüssigkeitssäule und
dem durch die Behälterverformung geschwächten Luftunterdruck in Behälter das Gleichgewicht
hält. Ein k-leiner Dosierkanalguerschnitt würde jedoch einen raschen Abfluß der
dosierten Flüssigkeitsmenge aus dem-Dosierraum in den Sammelraum behindern, und
außerdem besteht die große Gefahr, daß die auch bei kleinem Dosierkanalquerschnitt
noch zur Bildung einer das Gleichgewicht haltenden Flüssigkeitssäule notwendige
und aus dem Behälter in den Dosierer ausfließende freie Flüssigkeitsmenge nicht
rasch genug durch das Loch in den Behälter zurückgesaugt werden kann, sondern mehr
oder weniger zusätzlich zu der dosierten Flüssigkeitsmenge in den Sammelraum fließt
und ausgeschenkt wird.
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Ferner wäre für den Dosierer, um die durch die elastisch Behälterverformung
ansteigende freie Flüssigkeit eliminieren zu können, eine Baulänge erforderlich,
die den Materialaufwand und die -Herstellungskosten des Dosierers unwirtschaftlich
erhöhen, da in der Regel Flüssigkeitsbehälter, die einen Dosierer enthalten sollen,
Einwegbehälter sind und nach Verbrauch der Flüssigkeit zusammen mit dem Dosierer
fortgeworfen werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den bekonnten Dosierer
so weiterzuentwickeln, daß er ohne die vorstehend geschilderten Probleme und Schwierigkeiten
auch für dünnwandige flexible Behälter angewendet werden kann und exakte Dosierungen
gleichen Volumens ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß- dadurch gelöst,
daß der Dosierkanal zwischen dem. Loch und dem Sammelraum, vorzugsweise nahe dem
Loch, eine als Ventilsitz ausgebildete Querschnittsöffnung aufweist und einen mit
der Querschnittsöffnung abdicht.end zusammenwirkenden Ventilkörper enthält, der
die Ouerschnittsöffnung für einen Abfluß der dosierten Fldssigkeitsmenge aus dem
Dosierraum in den Sammelraum selbsttätig freigibt und die Querschnittsöffnung beim
Füllen des Dosierraumes irit zu dosierender Flüssigkeit gegen einen Anstieg der
Flüssigkeit zum Sammelraum hin über die Querschnittsöffnung hinaus selbsttätig atsperrt.
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Das Prinzip der Ausbildung und Wirkungsweise de erfindungsgemäßen
Dosierers werden nachstehend anhang der Zeichnung näher erläutert, in deren Fiauren
1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Dosierers, der zum Einstecken
in die Behälteröffnung beziehungsweise den Behälterhals eines Behälters 1 ausge-
bildet
und bestimmt ist. Der Dosierer, dessen rohrförmiges GehAuse die Behälteröffnung
abdichtend verschließt, besitzt in seinem Innern in axialer Richtung des Dosierers
sich erstreckend und seitlich nebeneinanderliegend einen Ausgießkanal 9 und einen
Dosierkanal 10. Der Ausgießkanal 9 ist zum äußeren Dosierende offen, der Dosierer
kanal 10 ist gegen das äußere Dosirerende durch eine Querwand 7 verschlossen. Die
beiden Kanäle 9 und 10 sind an dem durch einen Boden verschlossenen inneren Dosierer
ende durch einen Sammelraum 11 miteinander verbunden, dessen Volumen wenigstens
so groß ist wie das Volumen der zu dosierenden Flüssigkeitsmenge, In der zwischen
Querwand 7 und Sammelraum 11 sich eratreckenden Längs--i richtung des Dosierkanals
10 ist desen Außenwand mit einem Loch 16 versehen, dur-ch das der flosterkanal 10
über einen Zwischenraum 20 zwischen Dosierer und Behälterwandung mit dem Behälterraum
3 in Verbindung steht.
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Zwischen der Querwand 7 und dem Loch 16 wird in dem Dosierkanal 10
ein Dosierraum 12 gebildet. Das Loch 16 ist in einem vorbestimmten Abstand von der
Querwand 7 angeordnet. Dieser Abstand bestimmt zusammen mit dem Querschnitt des
Dosierraums 12 das Volumen der zu dosierenden Flüssigkeitsmenge, In der Außenwand
des Doierkanals 10 ist noch ein zweites Loch 15 vorgesehen das möglichst nahe an
der Behälteröffnung beziehungsweise dem der Behälteröffnung zugekehrten Ende des
Zwischenraumes 20 liegt, damit der Behälter beim Dosieren und Ausschenken von Flüssigkeit
möglichst vollständig entleert werden kann. Der Dosierkanal 10 weist zwischen dem
Loch 16 und dem Sammelraum 11 eine als Ventilsitz ausgebildete Querschnittsöffnung
24 auf, die von einem im Verlaufe der Dosiererherstellung in den Dosierkanal 10
eingesetzten Einsatzteil 22 gebildet wird. Ferner enthält der Dosierkanal 10 einen
als frei bewegliche Kugel ausgebildeten Ventilkörper 23, der vom Dosierraum 12 her
mit der Querschnittsöffnung 24 abdichtend zusammenwirkt. Der
Ventilkörper
23 ist spezifisch leichter als die im Behälterraum 3 enthaltene Flüssigkeit, so
daß er durch Auftrieb auf der in den Dosierraum 12 eingetretenen Flüssigkeit schwimmt.
Der Ventilkörper 23 ist im Querschnitt ausreichend kleiner als der Dosierkanal 12;
um einen Durchfluß von Flüssigkeit zwischen dem Ventilkörper 23 und der Wandung
des Dosierkanals 10 nicht zu behindern. Querschnittsöffnung 24 und Ventilkörper
23 bilden ein selbsttätiges Rückschlagventil, mit dem verhindert wird, daß durch
Austritt von freier Flüssigkeit aus dem Behälterraum 3 ein zu einem Zusammenziehen
dünnwandiger flexibler Behälterwände führender Luftunterdruck im Behälterraum 3
entsteht und durch diese Behälterverformung eine freie Flüssigkeitsmenge eintritt,
die nicht mehr zuverlässig eliminiert werden kann'und eine exakte Dosierung von
auszuschenkenden Flüssigkeitsmengen gleichbleibenden Volumens unmöglich machen würde.
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Die Wirkungsweise des Dosierers ist folgende. Wenn der Behälter 1
der Zeichnungsfigur entgegen dem Uhrzeigersinn gekippt wird, strömt Flüssigkeit-aus
demBehälterraum 3 durch das Loch 16 und/oder das Loch 15 in den Dosierkanal 10 bei
gleichzeitigem Entweichen von Luft aus dem Dosierkanal 10 durch das höher gelegene
Loch 16 in den Behälterraum 3, bis der Dosierraum 12 mit der gewünschten Flüssigkeitsmenge
gefüllt ist. Hierbei schwimmt der Ventilkörper 23 auf der eintretenden Flüssigkeit
auf. Sobald die dosierte Flüsigkeitsmenge im Dosierraum 12 das Loch 16 verschließt,
kann keine Luft mehr in den Behälterraum 3 gelangen. Es kann von nun an nur noch
freie Flüssigkeit in den Dosierkanal 10 strömen unter Luftunterdruckerzeugung im
Behälterraum 3. Sobald jedoch eine nur kleine freie Flüssigkeitsmenge in den Dosierkanal
10 eingetreten ist, wozu die Querschnittsöffnung 24 vorzugsweise möglichst nahe
dem Loch 16 angeordnet wird, wird die Querschnittsöffnung 24 durch den
aufschwimmenden
Ventilkörper 23 abgesperrt, so daß keine weitere freie Flüssigkeit unter weiterer
Luftunterdruckerzeugung im Behälterraum und Verformung des Behälters in den Dosierkanal
10 einströmen und in ihm in Richtung zum Sammelraum 11 hin hochsteigen kann.
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Beir Zurückkippen des Behälters 1 im Uhrzeigersinn wird genau diejenige
geringfügige FlÜssigkeitsmenge, die das Loch 16 überstieg und ein absperrendes Anheben
des Ventilkörpers 23 gegen die Querschnittsöffnung 24 bewirkt hatte durch den mittels
des Rückschlagventils begrenzt gehaltenen geringfügigen Luftunterdruck durch das
Loch 16 in den Behälterraum 3 zurückgesaugt, wobei sich der Ventilkörper 23 gleichzeitig
von der Querschnittsöffnung 24 in Richtung zum Dosierraum 12 hin abhebt. Nach dieser
zwangsläufigen Rücksaugung der freien Flüssigkeitsmenge strömt genau die dosierte
Flüssigkeitsmenge aus dem Dosierraum 12 durch die Querschnittsöffnung 24 in den
Sammelraum 11 ab, wobei der Ventilkörper 23 in Richtungzu der Querwand 7 hin auf
der Flüssigkeit aufschwiinirtt und die Querschnittsöffnung 24 frei läßt. Beim nächsten
Kippen des Behälters entgegen dem Uhrze.igersinn wird die dosierte Flüssigkeitsmenge
aus dem Sammelraum 11 durch den Ausgießkanal.9 ausgeschenkt, wobei gleichzeitig
sich der nächste Dosiervorgang in der vorstehend beschriebenen Weise abspielt.
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Die Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Dosierer, bei
dem der ebenfalls zweckmäßigerweise als Kugel ausgebildete Ventilkörper 23 auf der
dem Dosierraum 12 abgekehrten Seite der Querschnittsöffnung 24 angeordnet ist und
von der dem Sammelraum 11 zugekehrten Seite her mit der Querschnittsöffnung so abdichtend
zusammenwirkt, daß freie Flüssigkeit, die das Loch 16 beim Dosiervorgang in der
urngekipp-ten Stellung des Behälters übersteigt, nicht über die Querschnittsöffnung
24
hinaus noch weiter in dem Dosierkanal zum Sammelraum 11 hin hochsteigt. Dazu ist
das wirksame Gewicht des bei diesem Ausführungsbeispiel durch Schwerkraft mit der
Querschnittsöffnung 24 zusammenwirkenden Ventilkörpers 23 größer bemessen als der
in Abhängigkeit von der Behälterhöhe maximal vorkommende und mögliche Druck der
Flüssigkeitssäule im Behälterraum 3, der bei umgekippterrj Behälter über den sich
füllenden Dosierraum 12 dem wirksamen Ventilkörpergewicht entgegenwirkt. Normalerweise
wird es ausreichen, den Ventilkörper so schwer auszuführen, daß sein Eigengewicht
in Luft größer ist als der entgegenwirkende Druck der Flüssigkeitssäule im Behälterraum,
sicherheitshalper kann der Ventilkörper so schwer ausgeführt werden; daß sein wirksames
Gewicht auch dann noch größer ist als -der entgegenwirkende Flüssigkeitssäulendruck,
wenn der Ventilkörper eventuell.
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in Flüssigkeit eintauchen sollte und sein Eigenyewicht in Luft um
den Auftrieb in der auszuschenkenden Flüssig- -keit reduziert wird. Ansonsten ist
das Funktionsprinzip dieses AusFührungsbeispieLs das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel
der Figur 1. In der umgekippten Dosier-und Ausschenkstellunq kann nach Füllen des
Dosierraumes 12 freie Flüssigkeit nicht unter weiterer Unterilruckerzeugung m Behälter
und unter Zusammenziehung dünnwandiger flexibler Behälterwände dermaßen nachfließen,
daß sie in den Sammelraum 11 gelangt und in den Ausgießkanal 9 überläuft. Beim Zurückkippen
des Behälters wird die das Loch 16 übersteigende und durch den Ventilkörper 23 in
Grenzen gehaltene freie Flüssigkeitsmenge von dem dadurch ebenfalls begrenzt gehaltenen
Luftunterdruck im Behälter durch das Loch 16 zuerst in den Behälter zurückgesaugt,
wonach erst die Querschnittsöffnung 24 von dem durch Schwerkraft abfallenden Ventilkörper
23 geöffnet wird und die von dem Dosierraum 12 genau dosierte Flüssigkeitsmenge
in den Sammelraum 11 abfließt. Diese dosierte Flüssigkeitsmenge wird beim nächsten
Umkippen des Behälters und nächsten Dosiervorgano durch den Aus-
gießkanal
9 ausgeschenkt. Ein Anschlag 25 verhindert, dag der Ventilkörper 23 in der aufrechten
Stellung des Behälters ganz von der Querschnittsöffnung 24 abfällt und in den Sammelraum
11 herunterfällt.
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Der erfindungsgemäße Dosierer kann praktisch genau so klein und kurz
sein wie der eingangs genannte bekannte Dosierer, dessen zwischen dem Loch 16 und
dem Sammelraum 11 liegender Auffangraum für freie Flüssigkeit nr so groß zu sein
braucht, um die bei dickwandigen beziehung weise starren Behältern nur durch Luftunterdruckerzeugung
im Behälter auftretende und zu eliminierende freie Flüssigkeitsmenge aufnehmen zu
können. Durch die Ausbildung des Dosierers mit dem aus Querschnittsöffnung 24 und
Ventilkörper 23 bestehenden Rückschlagventil wird hingegen erreicht, daß der Dosierer
trotz material- und platzsparender kurzer Baulänge aber auch für dünnwandige flexible
Behälter angewendet werden kann, die sich durch einen Luftunterdruck im Behälterraum
zusammenziehen.
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Gerade bei solchen Behältern verhindert der Dosierer, daß unter Zusammenziehung
des Behälters freie Flissigkeit in nicht mehr aflffangbarer und nicht mehr einwandfrei
eliminierbarer Menge aus dem Behä-lter in den Dosierraum einfließt oder gar während
des Dosiervorganges durch den Sammelraum und den Ausgießkanal überläuft, und er
gewährleistet auch bei dünnwandigen flexiblen Behältern eine exakte Dosierung von
auszuschenkenden Flüss:lgkeitsmencen mit stets gieichem Volumen, weil freie Fliissigkeit
nur-begrenzt und in einer daher zuverlässig und vollständig eli;ninierbaren Menge
in den Dosierraum e-inflie0en kann.