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Apparat zur Erzeugung und Abgabe von gleichen Teilquanten flüssiger,
pastöser oder pulverförmiger Stoffe Die Erfindung betrifft einen Apparat, der es
gestattet, jedes Quantum eines flüssigen, pastösen oder pulverförmigen Stoffes automatisch
in eine und durch ein sehr einfaches Manöver jeweilig einstellbare Anzahl gleicher
Partien oder Teilmengen zu zerlegen.
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Dieser Apparat besteht aus einem Zylinder, dessen Nutzraum zu der
vom Kolben zurückgelegten Weglänge in einem bestimmten Verhältnis steht. Ferner
ist vorgesehen eine Schrägführung oder Rampe, die man in eine Mehrzahl vorbestimmter
Schräglagen mit gleichem Winkelabstand einstellen kann, indem man diese Rampe um
eine quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbare Achse dreht. Die Rampe arbeitet mit
einem Kolben zusammen, wobei die jeweilige Kolbenstellung im Zylinder durch die
Schräglage der Rampe bestimmt ist. Wenn die Rampe parallel zur Verschieberichtung
ihrer Achse verläuft, entspricht das der Nullstellung des Systems.
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Jeder Kolbenstellung bzw. also entsprechender Einstellung des Zylindernutzraumes
entspricht eine bestimmte Rampeneinstellung, deren Achse um so mehr zu dem Kolben
herangeführt werden muß, wenn die Schrägstellung sehr groß ist, abgesehen von der
Nullstellung, bei welcher das ja keine Rolle spielt.
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Die Anfangsschrägstellung oder Neigung der Rampe, durch die mittels
Verschiebung ihrer Achse die gewünschte Kapazität des Zylinders, der den zu teilenden
Stoff enthält, eingestellt wird, wird dergestalt gewählt, daß die Zahl der möglichen
Schräglagen bis zur Nullstellung des Systems gleich ist der Anzahl der Teilmengen,
welche man erzeugen will. Jedesmal, wenn man von einer zur benachbarten Schrägstellung
vorrückt, verringert sich der Zylindernutzraum um eine konstante Größe und gibt
dabei die gewünschte Teilmenge ab.
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Um eine genaue Beziehung zwischen den Winkeln, um die die Rampe eingestellt
wird, und der Kolbenbewegung bei einer gegebenen Totaldrehung der Rampe zu erhalten,
kann man so vorgehen, daß die Höchststellung der Rampe und die Verschiebung ihrer
Achse im Verhältnis zur Kolbenstange eine zu der Tieflage der Rampe symmetrische
Neigung haben.
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Um eine sehr genaue Änderung des verfügbaren Zylinderraumes zu sichern,
kann man dann die Winkel in hintereinander erfolgenden Drehbewegungen der Rampe
kalkulieren, die nachher etwas ungleich werden.
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Die Rampe kann auf den Kolben unter Zwischenschaltung eines Übertragungsgetriebes
einwirken, - damit einer gesamten, von dem Kolben zurückgelegten Wegstrecke ein
verhältnismäßig kleiner Gesamtdrehwinkel der Rampe entspricht.
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Die Drehung der Rampe auf ihrer Achse wird gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung durch eine gezahnte Welle besorgt, die parallel der Verschieberichtung
der Rampe verläuft. Sie trägt einen Sektor mit seitlich angebrachter
Verzahnung,
die mit der Verzahnung der Welle im Eingriff steht, dergestalt, daß, wenn die Welle
eine bestimmte Längseinstellung hat und die Rampe Verschiebungen parallel zu dieser.
Welle erfährt, die Zähne des Sektors der Rampe immer mit denen der Welle sich im
Eingriff befinden. Die Welle kann durch ein Zahnrad angetrieben sein, das mit einer
Klinke im Eingriff zusammenarbeitet, welche dasselbe entsprechend den aufeinanderfolgenden
Schrägeinstellungen der Rampe in den Zähnen hält, und einer weiteren Klinke, die
auf einem Hebel befestigt ist, welcher sie jedesmal um einen Zahn vorrücken läßt,
wenn der Hebel zur Ausschwingung gebracht ist.
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Wenn die Vorrichtung dazu bestimmt ist, einen pulverförmigen Stoff
zu zerlegen, kann man an der oberen offenen Seite des Zylinders einen Schieber anbringen,
welcher die Entfernung jener Teilmenge besorgt, die von dem Zylinder abgegeben wurde.
Es ist sogar vorteilhaft, um eine völlig automatische Wirkungsweise des Apparates
zu erhalten, denselben mit. einer Welle zu versehen, die durch einen Handgriff in
Drehung versetzt wird und bei jeder Drehung mittels Stangen den Hebel betätigt,
der das Sperrad um einen Zahn vorrückt und das Ausstoßen der Teilmenge besorgt,
und einen anderen Hebel, welcher dem Schieber eine hin und her gehende Bewegung
erteilt zu dem Zwecke, diese Teilmenge zu entfernen.
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Die Erfindung ist in den beigefügten Abbildungen beispielsweise erläutert.
Es zeigt Fig. z eine schematische Ansicht des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen die Zerteilung pastenförmiger Stoffe besorgenden
Zylinder, Fig. 3 einen Schnitt durch den Zylinder bei der Zerlegung pulverförmiger
Stoffe, Fig. q. eine Ansicht des Gesamtapparates für die Zerlegung pulverförmiger
Stoffe, Fig. 5 einen Schnitt nach V-V der Fig. q., Fig. 6 einen Schnitt nach VI-VI
der Fig. 5, unter Weglassung einiger Einzelteile, Fig. 7 eine Seitenansicht der
Schrägführung oder Rampe, Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf die Darstellung nach
Fig. q..
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Die Anordnung, welche in der Fig. z schematisch dargestellt ist, bezieht
sich im besonderen auf die Teilung oder Zerlegung von Flüssigkeiten. Sie besteht
im wesentlichen aus einem vertikalen Zylinder z, in dem ein Kolben :z verschiebbar
ist, der in den ausgezogenen Linien in seiner untersten Stellung dargestellt ist.
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Am oberen Ende hat der Zylinder eine Entleerungsöffnung 3. Die Kolbenstange
q. ruht mit dem unteren Ende auf einer Schrägführung 5 oder Rampe auf, die um eine
waagerechte Achse 6 drehbar ist. Diese Achse ist ihrerseits horizontal verschiebbar,
und zwar entlang der Linie 7-7, bei welcher Verschiebung die Schrägführung 5 mitgenommen
wird. Es ist ferner eine Vorrichtung nach Art eines gezahnten Sektors 8 vorgesehen,
der mit der Rampe 5 verbunden ist und in Eingriff mit einer Klinke 811 arbeitet.
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Durch diese Einrichtung ist erreicht, daß der Rampe 5 eine Aufeinanderfolge
von Drehbewegungen um im wesentlichen gleiche Winkel erteilt werden kann.
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In der Mehrzahl der Fälle, wo die Maximalneigung der Rampe 5 zur Horizontalen
(in vollen Linien dargestellt) nicht zu groß ist, genügt diese Einrichtung, weil
die Fehlerquelle 2 °/o nicht erreicht, wenn man beispielsweise annimmt, daß die
größte Schrägstellung der Rampe 15' beträgt. Man könnte diesen Fehler dadurch verringern,
daß die Verschiebung der Achse 6, anstatt horizontal bzw. rechtwinklig zur Kolbenstange
q., im Verhältnis zu dieser Stange symmetrisch zur Maximalneigung der Rampe schräg
erfolgt. Um eine genaue Arbeitsweise zu gewährleisten, werden natürlich die Sektorzähne
so eingeschnitten sein, daß, wenn ein Zahn von dem nächsten abgelöst wird, der Kolben
2 immer um eine konstante Strecke angehoben wird.
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Bei der schematischen Darstellung der Fig. r sind Einzelheiten der
Anordnung nicht gezeigt, wie beispielsweise die Haltefeder, welche im praktischen
Gebrauch immer vorgesehen werden muß und die dazu dient, den Sektor 8, sobald er
durch die Klinke 811 angehoben worden ist, so zurückzuführen, daß sie mit dem nächsten
Zahn in Eingriff gelangt.
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Die Länge! der Kolbenstange q. ist so bemessen, daß, wenn die Rampe
sich in ihrer Höchststellung befindet (strichpunktierte Stellung), der Kolben an
die Entleerungsöffnung 3 herangehoben ist, so daß dann der gesamte Inhalt des Zylinders
entleert ist. Außerdem ist die Anordnung so getroffen, daß in dieser leeren Stellung
die Rampe zusammenfällt oder zum mindesten parallel verläuft mit der Linie 7-7,
entlang welcher die Verschiebung der Achse 6 erfolgt.
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Der Zylinder ist leer, sobald die Rampe in die Höchststellung gelangt,
gleichgültig, bei welcher Lage der Achse 6 das stattfindet.
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Der Apparat funktioniert folgendermaßen: Die Nichtbetriebs- oder Ruhestellung
ist in ausgezogenen Linien dargestellt. Man hebt die Rampe 5 ; es ist darauf zu
achten, daß die Anzahl der Sektorzähne 8, die durchlaufen werden müssen, bis die
Rampe in ihre Höchststellung gelangt, gleich ist der Anzahl der Teilungen, die man
vornehmen will. Man bringt den Stoff g, der geteilt werden soll, in den Zylinder.
Dann gibt man der Rampe eine Querverschiebung entlang der Linie 7-7. Dabei wird
die Kolbenstange angehoben, bis der Stoff g die Austrittsöffnung 3 erreicht. Dann
ist die Stellung
erreicht, die in der Fig. i gestrichelt dargestellt
ist.
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Wenn man dann die Klinkenanordnung 8, 811 in Tätigkeit versetzt, dann
wird jedesmal, wenn die Rampe um einen Zahn angehoben wird, der Kolben 2 um einen
solchen Teil seines Weges steigen, den er zurücklegen muß, um zur Stellung 3 zu
gelangen, der einem Sektorzahn entspricht, und zwar innerhalb derjenigen Zahnzahl,
die vorgesehen sein muß, damit die Rampe in ihre Höchststellung gelangt. Diese Zahl
ist natürlich abhängig von der Anzahl der Teilungen, die man vornehmen will. Man
sieht jedenfalls, daß jedesmal, wo die Rampe um einen Zahn gehoben wird, der Kolben
die entsprechende gewünschte Teilmenge des eingebrachten Stoffes zur Ausgabe bringt.
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Alle diese Teilmengen oder Partien sind einander gleich unter Berücksichtigung
des eingangs erwähnten Fehlers. Die Operation ist zu Ende, sobald der letzte Zahn
passiert ist, wobei sich dann die Rampe in ihrer Höchststellung befindet und der
Zylinder geleert ist.
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Handelt es sich um pastenförmige Produkte, dann kann man den Zylinder
i oben abschließen und läßt nur eine Öffnung 3, durch welche jedesmal die entsprechende
Teilmenge des Stoffes 9 austritt. Die Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Zylinder
i braucht nicht vertikal angeordnet zu sein, und der Zylinderkopf kann sich auch
unten befinden.
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Die in Fig.3 dargestellte Anordnung dient der Zerlegung pastenförmiger
Stoffe, insbesondere aber auch der Teilung von Pulvern. Der Zylinder i hat am oberen
Ende eine Platte io, auf welcher ein Schieber ii angeordnet ist. Dieser Schieber
verschiebt sich so, daß er die obere Öffnung des Zylinders i freigibt, bevor die
Klinkenanordnung in Tätigkeit tritt. Wenn er dann in seine Erststellung zurückkehrt,
dann schiebt er diejenige Pulvermenge, die zum Austrag gebracht wurde, an eine zur
Entnahme geeignete Stelle.
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Natürlich sind die gezeigten Anordnungen innerhalb des Rahmens der
Erfindung nach jeder Richtung hin variierbar. Es können auch akzessorische Elemente
vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Übertragungsanordnung zwischen Kolbenstange
:l und Rampe 5, welche es erreichen läßt, daß die Dimensionen und die Schrägneigung
nicht zu groß werden. Die Übertragungsanordnung kann bestehen aus einer Mehrzahl
von Hebeln; Getrieben usw., wie das im übrigen an einem Ausführungsbeispiel später
dargestellt ist.
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Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig.4 bis 8 erläutert,
und zwar für den Fall, daß es sich um die Zerlegung von pulverförmigen Stoffen in
Teilpartien handelt.
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Mit i ist der vertikale Zylinder bezeichnet, in den der zu zerlegende
Stoff eingeführt wird. 2 ist der verschiebbare Kolben mit Kolbenstange q.. Die Kolbenstange
ist hohl, und zu ihrer Führung ist eine Stange 12 vorgesehen, die am Maschinenrahmen
13 befestigt ist. Die Kolbenstange 4. ist unten mit waagerechten Nuten (Fig. 5)
versehen, in welchen Gleitstücke verschiebbar sind, die durch Zapfen i5 bewegt werden,
die in der Gabel 16 gelagert sind, welche ihrerseits das Ende des um eine feste
Achse i8 drehbaren Hebels 17 bildet.
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Der Hebel 17 ruht mittels eines kugeligen Teiles ig (Fig. 6 und ;)
auf der Rampe 5 auf und wird durch eine Feder 2o festgehalten.
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Die Rampe 5 ist um eine waagerechte Achse 6 drehbar und kann längs
der Nut 2-2 des Maschinenrahmens 13 mittels des Hebels 23 horizontal verschoben
werden. In diese Nut greifen zwei Führungszapfen 2111 ein, die mit dem Wagen 21
fest verbunden sind. Eine durch einen Handgriff 25 betätigte Klinke 24. (Fig. 5),
die unter dem Einfluß einer Feder 26 steht, greift in die Zahnstange 27 und arretiert
den Wagen 21 in der Stellung, die er hat, wenn man aufhört, den Griff 25 zu betätigen.
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Die Rampe 5 hat an ihrem einen Ende einen Sektor 28, der in einer
Nut der Strebe 29 des Wagens 2i geführt und mit Verzahnung 30 versehen ist.
Eine Welle 31, die auf einem Teil ihrer Länge mit Zähnen versehen ist, steht in
ständigem Eingriff mit der Verzahnung 3o. Sie ist in den Lagern 32 gelagert, die
am Maschinenrahmen 13 befestigt sind. Sie trägt ein Zahnrad 33 (Fig. 6), welches
mit einer Rückhalteklinke 31. in Eingriff steht und von einer Feder 35 beeinflußt
und mit einem Handgriff 36 versehen ist und ferner mit einer Vorschubklinke 37,
die unter dem Einfluß der Feder 38 steht und um einen Hebel 39 drehbar ist,
der um die Achse schwingt. Eine Feder 40 ist dazu bestimmt, den Hebel
39 ständig in seine Ruhestellung zurückzuführen.
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In dieser Stellung ist die Vorschubklinke 37 durch einen Stift .1i
angehoben, so daß sie in das Zahnrad nur im Moment der Betätigung eingreifen kann.
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Die Welle 31 trägt eine Nadel 42 (Fig. q. und 5), die vor einer Skalenscheibe
spielt, deren Nullpunkt der horizontalen Einstellung der Rampe und deren jede Zahl
einem Zahn des Zahnrades 33 entspricht.
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Mit der hier dargestellten Maschine kann man 2o Teilungen ausführen;
die Einrichtung ist in Ruhestellung, wenn der Wagen 31 völlig nach rückwärts gebracht
ist und die Rampe 5 sowie der Hebel 17 und der Kolben z sich in der niedrigsten
Stellung befinden und die Nadel 4.2 die Zahl 2o auf der Skalenscheibe :43 anzeigt.
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Am Ende des Zylinders i ist eine waagerechte Platte io vorgesehen,
die mit einem Loch 4.4. (Fig. 4. und 8) versehen ist. Ein Schieber ii, der mit einem
ähnlichen Loch 45 versehen ist,
ist auf der Platte vorgesehen. In
der Ruhestellung, welche durch die gezeigte Darstellung verkörpert ist, sind die
Löcher 44 und 45 zur gegenseitigen Deckung gebracht. Der Schieber ii hat
zwei Löcher, in welche die Stifte 46 der Arme 47 eingreifen, die mit einem Rohr
48 fest verbunden sind, das um die Säule 49 drehbar ist, die am Maschinenrahmen
befestigt ist. Auf diese Weise ist der Schieber horizontal geführt. In der vertikalen
Richtung wird er durch einen Hebel 5o beeinflußt, der um den in dem Rohr 48 befestigten
Zapfen 51 drehbar ist, und steht unter dem Einfluß einer Feder 5z, deren anderes
Ende mit dem Rohr 48 verbunden ist.
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Am Rohr 48 ist ein Arm 53 (Fig. 5 und 6) befestigt, auf dem eine Rolle
54 sitzt. An dem Rohr ist ferner ein Arm 55 vorgesehen, der unter der Anzugswirkung
einer Feder 56 steht, welche die Rolle 54 auf einer Stange 57 trägt, die von einer
Welle 58 getragen wird, zu deren Drehung eine Kurbel 59 vorgesehen ist.
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.Wenn man diese Kurbel dreht, dann stößt die Stange 57 an die Rolle
54 an, und es wirkt die Stange 57 auf die Rolle 54 ein, dergestalt, daß das Rohr
58 gedreht wird. Dadurch wird der Schieber ii oben auf dem Tisch io verschoben.
Die beiden Endstellungen des Schiebers entsprechen denen, wo die Öffnung 45 entweder
mit der Öffnung 44 oder mit der Öffnung des Zylinders i zur Deckung gelangt.
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Im Moment, wo der Schieber ii in die letztgenannte Stellung gebracht
ist, hebt ein Bogenstück 6o, das mit der Stange 57 fest verbunden ist, das Ende
61 des Hebels 39 um jene Strecke, die notwendig ist, um das Rad 33 um einen Zahn
zu drehen.
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Die Maschine arbeitet in folgender Weise. Die Stellungen der verschiedenen
Organe sind diejenigen, welche in den Fig. 4 bis 8 dargestellt sind. Man stellt
die Nadel 42 auf jene Zahl ein, die der Anzahl der vorzunehmenden Teilungen entspricht.
Dann verschiebt man den Schieber ii, bis die Öffnung des Zylinders freigelegt ist,
bringt den zu teilenden Stoff hinein und bringt dann den Schieber in die Ruhestellung.
Dann führt man mittels des Hebels 23 den Wagen 21 nach der Vorderseite der :Maschine.
DieRampe5, die hierdurch eine waagerechte Verschiebung erfährt, hebt unter Mitwirkung
des kugeligen Teiles ig (Fig. 7) den Hebel 17 und dabei den Kolben 2. Man hält den
Wagen 21 in einer Stellung an, wo der pulverförmige Stoff leicht in dem Zylinder
i zusammengedrückt ist, ohne den Schieber ii anzuheben. Diese Operation wird erleichtert,
wenn man den Zylinder i, den Tisch io und den Schieber ii aus Glas oder aus einem
anderen durchsichtigen Material macht.
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Man braucht nunmehr nur noch den Handgriff 59 zu drehen. Bei jeder
Drehung stößt die Stange 57 an die Rolle 54; dadurch wird das Rohr 48 gedreht und
die Öffnung 45 des Schiebers zur Deckung mit dem offenen Ende des Zylinders i gebracht.
In diesem Moment hebt das Bogenstück 6o das Ende 61 des Hebels 39, der unter Mitwirkung
der Vorrückklinke 37 das Rad 33 um einen Zahn dreht. Dieses nimmt die gezahnte Welle
31 mit, welche durch Eingriff mit der Verzahnung 3o die Rampe 5 um die vorherbestimmte
Strecke hebt. Die Rampe 5 hebt den Hebel 17 und damit den Kolben 2, welcher durch
die Öffnung 45 des Schiebers ii die betreffende Teilmenge zum Austrag bringt. Bei
weiterer Drehung des Handgriffes 59 gelangt der Hebel 39 und damit der Schieber
ii wieder in die Ruhestellung. Dabei nimmt der Schieber ii die Teilmenge des pulverigen
Stoffes,welche in der Öffnung45 enthalten ist, mit und schiebt sie in das Loch 44,
von wo man sie dann herausnehmen kann.
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Wenn mittels des Handgriffes 59 die vorgesehene Anzahl von
Drehungen vorgenommen worden ist, gelangt die Nadel 4-- zu dem Nullpunkt der Skalenscheibe
43. In diesem Moment erreicht die Rampe 5 ihre waagerechte Stellung, und der Kolben
2 erreicht die Oberfläche der Platte io. Es ist dann kein Material mehr in dem Zylinder
i, und die Operation ist beendet. Dann gelangt der nicht mit Zähnen versehene Teil
des Rades 33 vor die Klinke 37, so daß die Bewegung der Klinke 37 keine Einwirkung
auf das Rad ausüben kann.
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Es ergibt sich, daß die Nadel 42 in jedem Augenblick auf der Scheibe
43 die Anzahl von Teilmengen angibt, die noch zur Abgabe zur Verfügung stehen.
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Um die Maschine wieder in Betriebsstellung zu bringen, braucht man
bloß den Hebel 23
nach hinten zu führen, indem man auf den Handgriff 25 drückt
und dann den Handgriff 36 herunterrückt. Die letztgenannte Bewegung bewirkt ein
Anheben der Rückhaltklinke 34 und eine Freimachung des Rades 33. Die Rampe 5 unterstützt
den Hebel 17 dann nicht mehr, welcher unter dem Einfluß der Feder 2o in seine
niedrigste Stellung geführt wird und dabei den Kolben 2 mitnimmt.