DE3742591A1 - Fluessigkeits-spender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spender von Flüssigkeiten in aufeinanderfolgenden Mengen mit vorgegebenem und gleichbleibendem Volumen.

Es sind Vorrichtungen zur Abgabe von flüssigen Stoffen, wie etwa in Flaschen einzufüllende oder in dazu vorge­ sehenen Behältern aufzutragende Getränken oder in Eis zu verwandelnde Wassermengen (Ice-Maker), in gleichbleiben­ den Mengen bekannt.

Die bekannten Vorrichtungen arbeiten entweder unter Druck, d.h. sie sind gegen den Druck einer Flüssigkeits­ säule empfindlich, oder werden von einem Zeitgeber gesteuert. Eine weitere Vorrichtung arbeitet mit einer elektrischen Sonde, die gegen das Niveau einer in einen Behälter mit vorgegebenem Fassungsvermögen einfließenden Flüssigkeit empfindlich ist.

Bei den bisher bekannten Spendern sind einige Nachteile in Kauf zu nehmen, und zwar: verhältnismäßig hohe Fertigungskosten, geringe Funktionszuverlässigkeit in der Zeit, Mangel an Gleichmäßigkeit der abgegebenen Flüssigkeitsmengen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spender von Flüssigkeiten in vorgegebenen und gleichbleibenden Mengen zu schaffen, der in der Lage ist, genaue und gleichmäßige Mengen abzugeben und der gleichzeitig wirtschaftlich in der Fertigung und zuverlässig in der Funktion ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Spender zu schaffen, der in der Lage ist, unabhängig vom Druck und vom Durchsatz der abgegebenen Flüssigkeit gleichbleibende Flüssigkeitsmengen zu liefern.

Diese Aufgaben werden durch einen Spender gelöst, der durch zwei voneinander abhängigen Zylindern gekennzeichnet ist, wovon der eine als Ansatz des anderen am Eintritt der abzugebenden Flüssigkeit vorgesetzt ist und der andere die Flüssigkeit dosiert. Der Ansatzzylinder weist einen Zuströmungsweg für die ankommende Flüssigkeit und zwei miteinander in Verbindung stehende Durchlaßwege auf, wovon sich der eine vor und der andere nach dem Dosierzylinder befindet. Der Ansatzzylinder besitzt eine Drosselstelle und enthält einen Kolben, dessen Stange zwei Absperrglieder oder Ventile trägt, die in der Lage sind, die Durchlaßwege und den Zuströmungsweg der Flüssigkeit zu kontrollieren. Dieser Kolben ist einem Stößel zugeordnet, dem die Federkraft von elastischen Mitteln entgegenwirkt. Im Dosierzylinder ist ein Kolben direkt eingebaut, der durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Federkraft von geeichten elastischen Mitteln betätigt wird. Der Dosierzylinder ist durch einen Deckel geschlossen, der Auslaufwege für die einzelnen Flüssigkeitsmengen aufweist.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Spenders werden nachstehend anhand einer in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten, bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Spender,

Fig. 2 und 3 Längsschnittansichten des Ansatzzylinders und

Fig. 4 eine Variante der den Stößel betätigenden Mittel.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Spender insgesamt bezeichnet, der einen Zylinder 2 besitzt, der durch einen Deckel 3 mit einem Auslaufanschluß 4 geschlossen ist. Mit 5 ist eine Durchlaßöffnung zwischen dem Innenraum des Zylinders 2 und einer seitlichen Leitung 6 bezeichnet, die mit dem Zwischenraum 7 a eines Ansatzzylinders 7 mit einer Drossel­ stelle 8 kleineren Durchmessers in Verbindung steht. In dem Zylinder 2 ist der Kolben abgedichtet gegen die Kraft einer geeichten Feder 10 verschiebbar angeordnet. Im Zylinder 7 ist ein Kolben 11 dicht eingebaut, dessen Kolbenstange mit Querschnitten unterschiedlichen Durchmessers zwei Ventile 12, 13 mit O-Ringen trägt, die die Stelle 8 mit einer Durchlaßöffnung 14 abdichten, die nach einem Kolben 9 in den Zylinder 2 führt.

Auf den Kolben 11 wirkt ein Stößel 15, der durch einen thermischen Trieb 16 oder durch ein elektromagnetisches Aggregat 16 a (Fig. 4) betätigt wird, die beide je mit zwei Endverschlüssen zum Netzanschluß versehen sind. Den Verschiebungen des Kolbens 11 in Axialrichtung wirkt die Kraft einer Feder 17 entgegen, die in der Kammer A eingebaut ist, in die ein Anschluß 18 führt, der mit der Quelle der abzugebenden Flüssigkeit verbunden werden kann. Mit 19 ist ein Tragbügel für den Trieb 16 bzw. 16 a bezeichnet.

Der Spender arbeitet wie folgt:

Ist der elektrothermische Trieb 16 bzw. das elektromagne­ tische Aggregat 16 a nicht erregt, so befinden sich die Kolben 9 und 11 in den in Fig. 1 gezeigten Stellungen. Für das Wasser oder eine andere, in die Kammer A einströmende Flüssigkeit sind unabhängig vom Durchsatz und dem Druck keine Auslaufwege offen. Wird der Trieb 16 bzw . 16 a erregt, so fängt der Stößel 15 an, sich von der in Fig. 1 gezeigten, über die in Fig. 2 gezeigte, auf die in Fig. 3 gezeigte Stellung axial zu bewegen. In diesem Zustand dringt die in der Kammer A vorhandene Flüssigkeit durch den Weg 14 in den Zylinder 2 nach dem Kolben 9 ein. Der Druck der Flüssigkeit gewinnt die Oberhand über die Kraft der geeichten Feder 10 und zwingt den Kolben 9, sich in die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Stellung zu bewegen, um gegen die Anschläge 3 a in der Nähe des Randes des Deckels 3 zum Stehen zu kommen.

Wenn der Zylinder 2 am Anfang leer war, wird er jetzt mit der vom Anschluß 18 kommenden Flüssigkeit gefüllt. Wird der Stößel 15 nicht mehr betätigt, so wird der Kolben 11 aufgrund der Kraft der Feder 17 in die Anfangsstellung von Fig. 1 zurückgeführt. Sobald sich der Kolben 11 in dieser Stellung befindet, wird der Durchlaßweg frei, der durch die Öffnung 15 in den Zwischenraum 7 a und durch diesen zur Leitung 6 führt, die über die Öffnung 5 mit dem Zylinder 2 in Verbindung steht. Die Flüssigkeit, die dem Kolben 9 zugeströmt war, fließt nun in den Zylinder 2 zurück, jedoch vor dem Kolben 9, der durch die Kraft der geeichten Feder 10 in die in Fig. 1 mit Vollinien dargestellte Stellung zurückgeführt wird.

Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Betätigung des Stößels 15. Der Kolben 9 wird durch den Druck der zuströmenden Flüssigkeit über die Öffnung 14 in Richtung des Deckels geschoben, bis er die Stellung 9 a erreicht, in der er durch den Anschluß 4 nur die vorgegebene Flüssigkeitsmenge äusstößt, deren Volumen dem durch die Stellungen 9-9 a begrenzten Teil des Zylinders 2 entspricht.

Am Anfang kann der erste Hub des Kolbens 9 leer sein, wobei einige danach erfolgende Hübe den Zylinder 2 nur zum Teil füllen. Dann werden am Ende jedes Hubes durch den Anschluß 4 aufeinanderfolgende Flüssigkeitsmengen mit gleichem Volumen unabhängig vom Durchsatz und vom Druck der in die Kammer A einströmenden Flüssigkeit auslaufen, unter der Bedingung, daß der Druck der zuströmenden Flüs­ sigkeit die Oberhand über die Kraft der geeichten Feder 10 gewinnt. Um das Volumen der abzugebenden Flüssigkeitsmengen zu verändern, kann man den Deckel 3 entfernen und die Höhe des oder der Anschläge 3 a abändern.

Zur Betätigung des Stößels 15 wird vorzugsweise der thermische Trieb 16 benutzt, der eine dichte Kapsel umfaßt, die Wachs mit hoher Wärmeausdehnung und einen Teil des Stößels enthält. Der Kapsel sind ein oder mehrere Thermistoren (PTC) zugeordnet, die bei elektrischer Erregung die Erwärmung und daher die Ausdehnung des Wachses auslösen, das seinerseits eine Schubkraft auf den Stößel ausübt. Diese Vorrichtungen sind aus den Patent­ schriften Nr. 52 873-B/85 und Nr. 53 024-B/85 der Anmelderin bekannt und kommen vorzugsweise in sämtlichen Fällen zur Anwendung, wo die Entwicklung einer ziemlich hohen Schubkraft erforderlich ist. Die in Fig. 4 gezeigte Variante sieht die Anwendung eines Solenoids 20 mit einem ferromagnetischen Saugkern 21 vor, das zwar eingesetzt werden kann, jedoch ist ein thermischer Trieb 16 vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus vorzuziehen.

Aus der obigen Beschreibung gehen die durch die Anwendung des Spenders gebotenen Vorteile deutlich hervor, die seinen funktionsmäßigen Eigenschaften, seinem einfachen Aufbau und seiner wirtschaftlichen Fertigung zu verdanken sind.

Der Spender umfaßt somit einen Zylinder, in dem ein gegen die Federkraft von elastischen Mitteln verschiebbarer Kolben abgedichtet eingebaut ist, wobei auf diesen Kolben der Druck der durch eine Öffnung eines Ansatzzylinders zuströmenden, abzugebenden Flüssigkeit wirkt, der Zugang der Flüssigkeit zu dieser Öffnung durch ein Ventil kontrolliert wird, das der Stange eines in dem Ansatzzy­ linder verschiebbaren Kolbens zugeordnet ist, wobei außerdem der Kolben von einem Stößel gegen die Federkraft von elastischen Mitteln betätigt wird und dieser Stößel durch einen thermischen Trieb angetrieben wird.

Claims (6)

1. Spender von Flüssigkeiten in aufeinanderfolgenden Mengen mit vorgegebenem und gleichbleibendem Volumen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender einen Zylinder (2) umfaßt, der an einem Ende durch einen Deckel (3) mit einem Auslaufweg (4) und einem Anschlag (3 a) ge­ schlossen ist, daß in diesem Zylinder (2) ein gegen die Kraft einer Feder (10) verschiebbarer Kolben (9) abge­ dichtet eingebaut ist, daß eine Durchlaßöffnung (5) den Zylinder (2) mit einer Leitung (6) hydraulisch verbindet, die mit einem dem anderen Ende des Zylinders (2) zugeordneten Zylinder (7) in Verbindung steht, der mit demselben auch über eine Öffnung (14) in Verbindung steht, daß in dem mit einer diametralen Drosselstelle versehenen Zylinder (7) ein Kolben (11) eingebaut ist, der einem Stößel (15) zugeordnet ist, der durch einen thermischen Trieb (16) betätigt wird, daß die Stange des Kolbens (11) ein Doppelventil (12, 13) mit im Abstand voneinander angeordneten, in der Drosselstelle (8) rittlings auf der Öffnung (14) verschiebbaren Ele­ menten und O-Ringen trägt, daß nach der Drosselstelle (8) der Durchmesser des Zylinders (7) größer wird und eine Kammer (A) bildet, die eine Feder (17) enthält, die ihre Kraft auf das Ende der Stange des Kolbens (11) ausübt und daß die Kammer (A) mit einem Zuströmungs­ anschluß (18) für die zu dosierende Flüssigkeit ver­ sehen ist.

2. Spender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (14) des Zylinders (7) mit der Kammer (A), in die die Flüssigkeit einströmt, erst dann in Verbindung gesetzt wird, wenn der Kolben (11), auf den der Stößel (15) wirkt, das Ventil (13) jenseits der Drosselstelle (8) verschiebt, während das Ventil (12) den Zugang zum Zwischenraum (7 a) absperrt.

3. Spender nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stößel (15) zur Betätigung des Kolbens (11) mit den Ventilen (12, 13) vorgesehen ist und daß der Stößel (15) durch einen elektrisch gespeisten, thermischen Trieb (16) angetrieben wird.

4. Spender nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierzylinder (2) mit der sich in der Kammer (A) befindenden Flüssigkeit unter Druck gefüllt wird, die die Kraft der Feder (10) überwindet, die am Oberteil des Zylinders (2) im Raum zwischen dem Deckel (3) und der Stellung (9 a) des größten Hubes des Kolbens (9) zusammengedrückt wird.

5. Spender nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von der Stel­ lung, in der sich der Kolben (11) in und zum Zylinder (7) befindet, die Zuströmungskammer (A) nicht mit dem Auslaufanschluß (4) direkt in Verbindung ge­ setzt wird, und zwar dank der Anordnung der Durchlaß­ öffnung (14), die nur nach dem Kolben (2) eine direkte Verbindung herstellt.

6. Spender nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze, zwei Zylinder (2, 7) und die entsprechenden Kolben (9, 11), Anschlüsse (4, 18) und den Tragbügel (19) umfassende Aufbau des­ selben aus Thermoplast, wie etwa Polypropylen, glasfaserverstärktes Azetal- oder Polyamidharz, ge­ preßt ist.