DE4440824C1 - Kolben für ein Dosiergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für ein Dosiergerät, insbe­ sondere einen Flaschendosierer, mit einem zylindrischen Kern und einem den Kern umgebenden Mantel mit einem Boden.

Aus der EP 0 075 670 A1 ist ein Dosiergerät mit einem zylindri­ schen Kern und einem den Kern umgebenden Mantel mit einem Boden bekannt. Dort ist der Kern ein beidseitig offenes starres Rohr. Hierdurch soll es ermöglicht werden, den Kolben ohne Verwerfun­ gen auszubilden.

Ein Dosiergerät, nämlich ein Flaschendosierer, bei dem ein derar­ tiger Kolben verwendet werden kann, ist aus der EP 0 542 241 A1 bekannt. Der Flaschendosierer besteht aus einem Gehäuse, das auf eine Flasche aufsetzbar ist, in der sich die zu dosierende Flüs­ sigkeit befindet. Mit dem Gehäuse ist ein Zylinder verbunden, in dem ein Kolben längsverschieblich geführt ist. Durch eine Ansaug­ leitung und ein Ansaugventil kann die zu dosierende Flüssigkeit in den Zylinder eingesaugt werden. Diese Flüssigkeit wird dann durch ein Druckventil und eine Druckleitung dosiert abgegeben.

Nach der Lehre der EP 0 075 670 A1 sollen Mantelbodenverwerfun­ gen vermieden werden. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, den Kern, der aus Glas, Keramik oder Metall gefertigt ist, als beid­ seitig offenes starres Rohr auszubilden. Auf diesen Kern wird ein Mantel aus PTFE (Polytetraflourethylen) thermisch aufge­ schrumpft, und zwar derart, daß der arbeitsseitig geschlossene Boden des Mantels an der Stirnfläche des Kerns anliegt. Es hat sich in der Praxis jedoch gezeigt, daß dieses Konzept nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt. Ein unten offenes Rohr hat vor allem bei geringeren Wandstärken eine mangelhafte Stabilität.

Zudem muß der Boden plan geschliffen sein, damit der angestrebte Effekt erzielt wird. Dies erfordert erhöhten Fertigungsaufwand.

Aus der DE 31 17 226 A1 ist ein Kolben für ein Präzisionsdosier­ gerät bekannt, der aus einem zylindrischen Kern aus Glas, Kera­ mik oder Metall und einem thermisch auf den Kern aufgeschrumpf­ ten, starren präzisionsgeschliffenen Mantel aus einem Polytetra­ fluorethylen (PTFE) besteht, das mit einem zumindest im wesentli­ chen aus Kohlenstoff bestehenden nichtfasrigen Füllstoff gefüllt ist. Um eine verbesserte Quellbeständigkeit zu erreichen, ist der Füllstoff ein elektrographitierter Kunstkohlegrieß mit be­ stimmten, genau festgelegten Anteilen an Kohlenstoff, Graphit und amorphem Restkohlenstoff.

Die DE 35 10 773 A1 offenbart ein Präzisionsdosiergerät, deren Kolben zumindest im Mantelbereich aus PTFE besteht.

Aus der DE 37 09 783 C1 ist eine Dosierspritze mit einem zylin­ drischen Spritzenkörper und einem darin eingeschobenen Kolben bekannt. Der Kolben besteht aus einem Kolbenkörper, der ein zen­ trales Blindloch aufweist, in das ein entsprechend gestalteter Vorsprung eines Dosierstempels mittels einer Schnappverbindung eingerastet ist. Der Kolbenkörper weist im Bereich seines Bodens eine Dichtlippe auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben für ein Dosiergerät vorzuschlagen, mit dem die Dosiergenauigkeit verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Der Kern weist einen geschlossenen Boden auf. Zwischen dem Boden des Kerns und dem Boden des Mantels ist eine flexible Scheibe vorgesehen. Hierdurch können fertigungsbedingte Unebenheiten ausgeglichen werden, die im Bereich des Kerns vor­ handen sind und die dort die Dosierpräzision beeinträchtigen können. Diese fertigungsbedingten Unebenheiten können den Boden des Mantels destabilisieren. Durch die elastische Scheibe (Einle­ gescheibe) werden die fertigungsbedingten Unebenheiten im Be­ reich des Bodens des Kerns ausgeglichen und wird der Boden des Mantels stabilisiert. Hierdurch wird ein reproduzierbares Dosier­ verhalten erreicht. Im Endergebnis wird hierdurch die Dosierge­ nauigkeit erheblich verbessert.

Vorzugsweise ist die Einlegescheibe inkompressibel. Hierdurch bleibt die Dosiergenauigkeit auch dann gewährleistet, wenn der von dem Kolben auf die Flüssigkeit ausgeübte Druck variiert.

Die flexible Scheibe kann plastisch oder elastisch sein. In bei­ den Fällen können fertigungsbedingte Unebenheiten im Kernboden­ bereich ausgeglichen und der Mantelbodenbereich stabilisiert wer­ den.

Vorteilhaft ist es, wenn die Einlegescheibe aus Silikon gefer­ tigt ist. Es können aber auch andere Materialien gewählt werden, die die beschriebenen Anforderungen erfüllen. Vorteilhaft ist es, wenn das Material der Scheibe nicht quillt. Es ist erfin­ dungswesentlich, daß die Scheibe nach der Montage den Raum zwi­ schen Kern und Mantelboden im wesentlichen vollständig ausfüllt.

Der Mantel kann auf eine an sich bekannte Weise mit dem Kern ver­ bunden werden. Es ist möglich, den Mantel thermisch aufzuschrump­ fen. Er kann aber auch kalt auf den Kern aufgepreßt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Vorzugsweise weist der Mantel im Abstand von seinem Boden einen Führungsbereich auf.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Mantel im Bereich seines Bodens eine Dichtlippe auf. Dies ist insbeson­ dere dann vorteilhaft, wenn der Mantel im Abstand von seinem Bo­ den einen Führungsbereich aufweist. Durch diesen Führungsbereich wird der Kolben dann im Zylinder zuverlässig geführt. Die Dich­ tungsfunktion wird von der Dichtlippe ausgeübt.

Vorteilhaft ist es, wenn das untere Ende des Mantels als An­ schlag ausgebildet ist. Der Boden des Mantels bildet den unteren Anschlag, also den Anschlag am Ende des Druckhubes und zu Beginn des Saughubes.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich­ net, daß der Mantel eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen auf­ weist. Diese Entlüftungsbohrungen sind vorzugsweise in der Man­ telfläche des Kolbens vorgesehen. Vorteilhaft ist es, wenn sie in der Nähe des Bodens des Mantels vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist es, die Entlüftungsbohrungen bei einer Ausfüh­ rungsform vorzusehen, bei der der Mantel im Abstand von seinem Boden einen Führungsbereich aufweist und/oder bei der der Mantel im Bereich seines Bodens eine Dichtlippe aufweist. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, die Entlüftungsbohrungen zwi­ schen dem Führungsbereich und der Dichtlippe anzuordnen. Durch die Entlüftungsbohrungen wird eine Möglichkeit geschaffen, die Luft zwischen Kern und Mantel bei der Montage, also beim Aufbrin­ gen des Mantels auf den Kern, entweichen zu lassen.

Vorzugsweise weisen der Kern und/oder der Mantel eine längliche Vertiefung, vorzugsweise eine Nut, auf. Auch hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die Luft bei der Montage entweichen zu lassen.

Im Boden des Mantels kann eine Öffnung vorgesehen sein. Vorzugs­ weise befindet sich diese Öffnung in der Mitte des Mantelbodens. Die Öffnung ist ferner vorzugsweise rund. Durch das Volumen der Öffnung wird ein Luftpolster geschaffen, welches bei der Kolben­ bewegung eine vorteilhafte Dämpfungswirkung ausübt, die die Do­ siergenauigkeit noch weiter erhöht. Da bei dieser vorteilhaften Weiterbildung die Scheibe mit der zu dosierenden Flüssigkeit in Berührung kommt, kann es je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein, eine Scheibe aus einem chemisch inerten Material zu verwen­ den. Falls aggressive Medien dosiert werden sollen, empfiehlt es sich, ein chemisch beständiges (säurebeständiges, laugenbeständi­ ges etc.) Material für die Scheibe zu verwenden.

Der Kern kann aus einem Vollstab bestehen. Dies ist insbesondere bei nicht zu großen Kerndurchmessern vorteilhaft. Er kann aber auch aus einem Rohr mit einem geschlossenen Boden bestehen, was besonders bei Kernen mit größerem Durchmesser von Vorteil ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Dosiergerät, insbesondere ein Flaschendosiergerät, mit einem Gehäuse und einem Zylinder, in dem ein Kolben längsverschieblich geführt ist. Eine weitere Auf­ gabe der Erfindung besteht darin, die Dosiergenauigkeit eines derartigen Dosiergeräts zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Dosier­ gerät ein erfindungsgemäßer Kolben vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Kolben für einen Flaschendosierer mit einem Kern, der aus einem Vollstab besteht, einem Man­ tel und einer Scheibe in einem Längsschnitt,

Fig. 2 einen Kolben, der dem in Fig. 1 gezeigten Kolben entspricht, mit einem Kern, der aus einem Rohr mit einem geschlossenen Boden besteht,

Fig. 3 einen Kolben entsprechend dem in Fig. 1 darge­ stellten Kolben, bei dem im Boden des Mantels eine mittige Öffnung vorgesehen ist,

Fig. 4 einen Kolben mit einem Mantel, der einen Führungs­ bereich und eine Dichtlippe aufweist,

Fig. 5 den in Fig. 4 dagestellten Kolben mit zusätzli­ chen Entlüftungsbohrungen,

Fig. 6 einen Kern für einen Kolben mit einer als Nut aus­ gebildeten, länglichen Vertiefung in einer Seiten­ ansicht und einem Querschnitt und

Fig. 7 einen Mantel mit einem Führungsbereich, einer Dichtlippe und einer Öffnung im Boden in einem Längsschnitt.

Der in Fig. 1 gezeigte Kolben für einen Flaschendosierer besitzt einen zylindrischen Kern 1, der einen geschlossenen Boden 2 auf­ weist, und einen Mantel 3, der den Kern 1 im Bereich von dessen Boden 2 umgibt und der seinerseits einen geschlossenen Boden 4 aufweist. Beim Betrieb in dem Dosiergerät liegt der Mantel 3 dicht an dem Zylinder (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Dosiergerätes an.

Der Kern 1 kann aus Glas, Keramik, Metall oder einem sonstigen geeigneten Material bestehen, wobei Glas am vorteilhaftesten ist. Der Mantel besteht vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Er kann auch aus einem sonstigen geeigneten Kunststoff oder sonstigen Material bestehen.

Zwischen dem Boden 2 des Kerns 1 und dem Boden 4 des Mantels 3 ist eine flexible Scheibe 5 vorgesehen, die auch als "Ronde" be­ zeichnet werden kann. Vorzugsweise besteht die Scheibe (Einlege­ scheibe) 5 aus Silikon. Es ist aber auch möglich, andere geeig­ nete Materialien, vorzugsweise Kunststoffmaterialien, zu wählen. Der Boden 2 des Kerns 1 weist herstellungsbedingte Unebenheiten auf. Die flexible Scheibe dient zum Ausgleich dieser Unebenhei­ ten des Kernbodens. Ferner können durch die Scheibe 5 auch noch fertigungsbedingte Toleranzen des Kerns 1 und/oder des Mantels 3 ausgeglichen werden.

Die Scheibe 5 kann aus elastisch verformbaren Material sein. Es ist aber auch möglich, ein plastisch verformbares Material zu wählen.

Der in Fig. 1 gezeigte Kern 1 ist als Vollstab ausgebildet. Dies ist insbesondere für verhältnismäßig kleinere Kerndurchmesser vorteilhaft. Bei größeren Kerndurchmessern wird hingegen vorzugs­ weise der in Fig. 2 gezeigte, hohle Kern 1′ verwendet, der aus einem geschlossenen Boden 2′ und einem daran anschließenden zy­ lindrischen Rohr 7 besteht.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante ist in dem Boden 4′ des Man­ tels 3 eine mittige Öffnung 6 vorgesehen. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist diese Öffnung 6 kreisrund. Im Bereich dieser Öffnung 6 kann sich die Scheibe 5 geringfügig nach außen wölben. Da die Scheibe 5 mit dem zu dosierenden Medium in Berührung kommt, ist sie aus einem chemisch inerten Material gefertigt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Kern 1 als Hohlstab ausgebildet. Der Mantel 3 besitzt einen steifen Boden 4, dessen untere, dem Arbeitsraum zugewandte Endfläche als An­ schlag 8 ausgebildet ist. Die Anschlagfläche 8 wird von einer Ebene gebildet, die senkrecht zur Längsachse 9 verläuft.

Der Mantel 3 weist an seiner Außenseite im Bereich seines Bodens 4 eine Dichtlippe 10 auf, die in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise schräg nach vorn verläuft und deren unteres Ende vor der Anschlagfläche 8 endet. Der Ansatz der Dichtlippe 10 liegt etwa in demjenigen Bereich, in dem die Scheibe 5 an der Innenseite des Bodens 4 anliegt.

Der Mantel 3 weist ferner im Abstand von seinem Boden einen Führungsbereich 11 auf, dessen Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Zylinders des Dosiergerätes entspricht und der so lang ist, daß eine einwandfreie Führung des Mantels 3 in diesem Zylinder gewährleistet ist. Zwischen dem unteren Ende des Führungsbereichs 11 und der Dichtlippe 10 ist ein im Durch­ messer geringerer Bereich vorhanden.

In diesem Bereich können die in Fig. 5 dargestellten Entlüftungs­ bohrungen 12 vorgesehen sein. Es ist möglich, nur eine Entlüf­ tungsbohrung 12 anzuordnen. Es können aber auch mehrere solche Entlüftungsbohrungen 12 über den Umfang des Mantels 3 verteilt sein. Durch die Entlüftungsbohrungen 12 wird eine Möglichkeit geschaffen, die Luft zwischen dem Kern 1 und dem Mantel 3 wäh­ rend der Montage des Mantels 3 auf den Kern 1 entweichen zu las­ sen. Vorzugsweise ist in diesem Fall der Außendurchmesser der Scheibe 5 etwas kleiner als der Innendurchmesser des Mantels, so daß die Luft die Scheibe 5 an ihrem Außenumfang umströmen und durch die Bohrungen 12 entweichen kann.

Eine weitere Entlüftungsmöglichkeit ist in Fig. 6 gezeigt. Dort ist in der Außenseite des Kerns 1 eine längliche Vertiefung 13, nämlich eine Nut, vorgesehen. Die Nut hat einen dreieckigen Quer­ schnitt. Sie wird in den Kern 1 geritzt, kann also auf einfache Weise hergestellt werden.

Eine weitere Entlüftungsmöglichkeit ist in Fig. 7 gezeigt. Hier besitzt der Boden 4 des Mantels 3 eine mittige, kreisrunde Öff­ nung 6 der bereits in Fig. 3 gezeigten Art.

Claims (10)

1. Kolben für ein Dosiergerät, insbesondere einen Flaschendo­ sierer, mit einem zylindrischen Kern (1) und einem den Kern (1) umgebenden Mantel (3) mit einem Boden (4), wobei der Kern (1) einen geschlossenen Boden (2) aufweist und wobei zwischen dem Boden (2) des Kerns (1) und dem Boden (4) des Mantels (3) eine flexible Scheibe (5) vorgesehen ist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) im Abstand von seinem Boden (4) einen Führungs­ bereich (11) aufweist.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) im Bereich seines Bodens (4) eine Dichtlippe (10) aufweist.

4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Mantels (3) als An­ schlag (8) ausgebildet ist.

5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) eine oder mehrere Entlüf­ tungsbohrungen (12) aufweist.

6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) und/oder der Mantel (3) eine längliche Vertiefung (13), vorzugsweise eine Nut, aufweisen.

7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Boden (4′) des Mantels (3) eine Öffnung (6), vorzugsweise eine mittige Öffnung vorgesehen ist.

8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einem Vollstab be­ steht.

9. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (1′) aus einem Rohr (7) mit einem geschlossenen Boden (2′) besteht.

10. Dosiergerät, insbesondere Flaschendosiergerät, mit einem Gehäuse, einem Zylinder und einem Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.