DE7423955U - Kolbenzylindervorrichtung zur Überwindung von Druckwiderständen, insbesondere in Filtriereinrichtungen - Google Patents

Description

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SCHLEICHER & SCHÜLL GmbH, Einbeck

Kolben-Zylindervorrichtung zur Überwindung von Druckwiderständen, insbesondere in Filtrier ein richtungen

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindervorrichtung zur Überwindung von Druckwiderständen, insbesondere in Filtrier einrichtungen, mit einem Kolben, der mittels einer Kolbenstange in einem Zylinder verschiebbar angeordnet ist, wobei beim Hochziehen des Kolbens ein .insbesondere flüssiges Medium in das Zylinderinnere eingefüllt wird und durch Niederdrücken der Kolbenstange das Medium dem Zylinder entnommen wird.

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Derartige Kolben-Zylindervorrichtungen kommen beispielsweise bei Injektionsspritzen mit vorgeschalteten Filtern zur Anwendung. Das Filterpaket befindet sich hierbei in einem Filterhalter, der an den Ausgang der Spritze angeschlossen ist- Derartige Anordnungen verwendet man beispielsweise bei der Reinigung oder Sterilfiltration kleiner Flüssigkeitsmengen. Um nun die Flüssigkeit beispielsweise in eher Menge von 1 bis 50 ml durch das Filterpaket, das an die Injektionsspritze angeschlossen ist, hindurchcutreiben, benötigt man einen relativ hohen Druck, der von Hand erzeugt wird. Bei den bekannten Kolben-Zylindervorrichtungen für die Injektionsspritzen wird die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. das zu filtrierende Medium durch Niederdrücken der Kolbenstange und damit Niederdrücken des im Zylinder befindlichen Kolbens durch das Filterpaket hindurchgetrieben. Es muß hierbei von Hand eine verhältnismäßig hohe Krait aufgewendet werden. Bei sehr dichten Fiitermateriaiien bzw. mehrfach hintereinander geschal-

teten Filtermaterialien, insbesondere Membranfiltern, ist eine Filtration unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolben-Zylindervorrichtung zu zeigen, mit der man Druckwiderstände mit verringerter Kraftaufwendung überwinden kann.

Diese Aufgabe wird bei der Kolben-Zylindervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zylinderinneren ein Druckraum mit einem gegenüber dem Zylinderquerschnitt verringerten Querschnitt vorhanden ist, in welchem beim Niederdrücken der Kolbenstange ein Überdruck herrscht und der bei vorhandenein Überdruck mit dem Zylinderraum, in welchem das zu entnehmende Medium sich befindet, mittels einer äbsperrbiren Verbindungseinrichtung verbindbar ist.

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Der Druckraum kann im Kolbeninneren angeordnet sein und das in ihm befindliche Gasmedium kann Luft sein. Einen einfachen Aufbau erhält man dadurch, daß der Druckraum als in Hubrichtung der Kolbenstange verlaufender Kanal ausgebildet sein kann, in welchem die Kolbenstange geführt ist. Ferner kann das im Kolbeninnere sich befindende Ende der Kolbenstange mit einem im Kanal verschiebbaren Kolben versehen sein, der die eine Endbegrenzung des Druckraumes bildet, während an der anderen Endbegrenzung des Druckraumes die absperrbare Verbindungseinrichtung liegt.

Diese absperrbare Verbindungseinrichtung kann ein Ventil sein, das bei m Hochziehen des Kolbens geschlossen und infolge des Überdruckes im Druckraum geöffnet ist. Hierdurch wird der im Druckraum durch das Niederdrücken der Kolbenstange erzeugte Überdruck auf das vor dem Kolben im Zvünderraum befindliche zu entnehmende Medium zur

] Einwirkung gebracht.

Ferner kann auch der im Kolbeninneren verschiebliche Kolben mit einem Ventil versehen sein, das beim Hochziehen des Kolbens im Zylinder und beim Hochziehen und beim Niederdrücken de r Kolbenstango im Kolbeninneren geschlossen ist und dann geöffnet ist, wenn es mit einem Einlaß für das Druckmedium in Verbindung gebracht wird. Der Kolben und die Kolbenstange im Kolbeninneren der Kolben-Zylinderanordnung können abwechselnd hochgezogen und niedergedrückt werden, wodurch eine Pumpwirkung auf das zu entnehmende Medium zur Auswirkung kommt und das Medium aufgrund dieser Pumpwirkung durch die Filteranordnung hindurchgetrieben werden kann bzw. den Druckwiderstand überwindet.

Um ein funktionsgerechtes Öffnen und Verschließen der Ventile zu gewährleisten, kann man die Verschlnßelemente der Ventile mit einer einstell-

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baren Federkraft beaufschlagen.

Die Federkraft des Ventiles, das dem im Kolbeninneren verschieblichen Kolben zugeordnet ist, kann hierbei so bemessen werden, daß dieses Ventil so lange geschlossen bleibt, bis es zum Einlaß für das Druckmedium gelangt und infolge des Unterschiedes des am Einlaß herrschenden Druckes und des im Druckraum infolge des Hochziehens des Kolbens entstandenen Unterdruckes geöffnet wird.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß man mit einem geringen Kraftaufwand beispielsweise einen in einem Filterpaket herrschenden hohen Druckunterschied überwinden kann. So kann bei sehr dichten Filtermaterialien bzw. bei mehrfach hintereinander geschalteten Filtermaterialien, insbesondere Membranfiltern, eine Filtration durchgeführt werden, was bisher nicht möglich war. Durch mehrmaliges Hin- und Herbewegen der Kolbenstange und der hierbei ausgeübten Pumpwirkung auf das zu entnehmende Medium kann die gesamte zu filtrierende Flüssigkeit aus dem Zylinderinneren entfernt und durch die Filteranordnung hindurchgepveßt werden. Auch lassen sich fei η eingestellte Dosierungen mit Hilfe der Erfindung aus dem Zyiinderinneren entnehmen.

Die Verwendbarkeit der Kolben-Zylindervorrichtung gemäß der Erfindung ist äußerst vielseitig. Beispi eisweise kann sie zur Steriliiltration von pharmazeutischen Flüssigkeiten, wie z. B. Augentropfen, parenteralen Lösungen, Verwendung finden. Darüber hinaus kann man sie z. B. bei homöopathischen Dosierungen verwenden. Auch bei der Aufbereitung und Sterilfiltration von Wasser, insbesondere auch von Trinkwasser, läßt sich die Erfindung vorteilhaft anwenden. Darüber hinaus kann sie zur Abfiltration von Partikelverunreinigvugen aller Art aus Flüssigkeiten, insbesondere Spülflüssigkeiten, beispielsweise in der elektronischen

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Industrie, bei der Herstellung von Transistorteilchen, Fotolacken und dgl. Verwendung finden. Auch für klinische Zwecke, insbesondere bei Injektionsspritzen, ist die Verwendung der Erfindung möglich.

Darüber hinaus ist die Ko Ib en-Zy linder vor richtung gemäß derErfindung auch als ganz normal wirkende Spritzenvorrichtung verwendbar, d. h. man kann mittels des Hochziehens des Kolbens ein flüssiges Medium in das Zylinderinnere einfüllen und durch Niederdrücken der Kolbenstange zusammen mit dem Kolben und der darin befindlichen Ventilanordnung die zu filtrierende Flüssigkeit aus dein Zylinder entnehmen. Diese Verwendung ist dann die gleiche wie bei herkömmlichen Spritzenvorrichtungen. Auch hieraus wird die allgemeine Verwendbarkeit der Kolbenzylindervorrichtung gemäß vorliegender Erfindung deutlich.

Anhand der beiliegenden Figur soll an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Kolben-Zylindervorrichtung für eine Spritze.

Die dargestellte Kolben-Zylinderanordnung weist einen Zylinder 1 auf, in weichemein Kolben 2 verschiebbar angeordnet ist. Zur Verschiebung des Kolbens dient eine Kolbenstange 3. Im Kolbeninneren des Kolbens 2 ist ein weiterer Kolben 4 mittels der Kolbenstange 3 verschiebbar angeordnet. Sowohl der Kolben 2 als auch der Kolben 4 sind an ihren Enden, welche dem Zylinderauslaß zugewendet sind, mit Ventilen 5 und 6 versehen.

Der Kolben 4 ist innerhalb des Kolbens 2 in einer Längsbohrung 7 des Kolbens 2 verschiebbar angeordnet. An der Seite des Kolbens 4, an welcher das Ventil 5 angeordnet ist, befindet sich ein Druckraum 8.

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Dieser Druckraum 8 liegt zwiscten den beiden Ventilen 5 und 6.

Zur Abdichtung des Kolbens 2 gegenüber der Wand des Zylinders i sind Dichtringe 9 vorgesehen. Zur Abdichtung des Kolbens 4 gegenüber der Wand der Längsbohrung 7 sind Dichtringe 10 vorgesehen.

Die Kolbenstange ist zur Betätigung derselben mit einem Griff 1 versehen. Der Zylinder ist an seinem geschlossenen Ende mit einem Zylinderdeckel 12 versehen, wobei dieser Zylinderdeckel eine Öffnung 17 aufweist, durch welche der Kolben 2 geführt ist. Die Längsbohrung 7 des Kolbens 2 ist mittels eines Kolbendeckels 13 nach außen hin verschlossen. Der Kolben 2 ist ferner mit einem Anschlag 14 versehen. Im Zylinderraum 16 zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderauslaß, der mit einem Zylinderansatz 15 versehen ist, befindet sich das Medium bzw. die Flüssigkeit, welche beispielsweise gefiltert werden soll oder welche durch die Druckwirkungen der Druckeinrichtung innerhalb des Zylinders 1 aus dem Zylinder entfernt werden soll. An den Zylinderansatz kann beispielsweise eine nicht näher dargestellte Filtereinrichtung in Form eines Filterhalters befestigt werden.

Das Ventil 6 besteht aus einem Ventilverschlußelement 18 und einer Feder 19. Das Ventil ist in einer Bohrung 26 des Kolbens 2 angeordnet. Das Ventil 5 besteht ebenfalls aus einem Verschlußelement 21 und einer Feder 20. Das Ventil 5 ist in einer Bohrung 27 des Kolbens 4 angeordnet. Die Federn 19 bzw. 20 drücken die Verschlußelemente 18 bzw. 21 in ihre Schließstellungen.

Als Druckmedium für den Druckraum 8 dient Luft, welche durch einen Einlaßkanal 22 durch das geöffnete Ventil in den Druckraum 8 gelangen kann.

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Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist die folgende:

Durch Hochziehen der Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles A wird auch der Kolben 2 bei verschlossenen Ventilen 5 und 6 in Richtung des Pfeiles A innerhalb des Zylinders 1 verschoben. Diese. Verschiebung kann solange erfolgen, bis der Kolben mit einem Anschlag 14 am Zylinderdeckel 12 anschlägt. Hierbei wird durch die Öffnung im Zylinderansatz beispielsweise eine zu filtrierende Flüssigkeit in den Zylinderraum 16 angesaugt. Der Kolben 2 verschiebt sich hierbei durch die Öffnung 17 im Zylinderdeckel 12.

Beim Entnehmen der Flüssigkeit im Zylinderraum 16 nützt man die Pumpwirkung aus, welche mit Hilfe des in der Längsbohrung 7 verschieblichen Kolbens 4 erzeugt werden kann. Diese Pumpwirkung ergibt sich beim Hin- und Herbewegen der Kolbenstange 3 und damit des Kolbens

Bewegt man die Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles A, so entsteht innerhalb des Druckraumes 8 ein Unterdruck, wobei aufgrund der Kraft der Feder 19 das Ventil 6 geschlossen bleibt, so daß keine Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 16 in den Druckraum 8 gelangen kann. Auch das Ventil 5 bleibt aufgrund der Kraft der Feder 20 in seiner geschlossenen Stellung. Sobald nun der Einlaßkanal 22 in die Nähe eines Lufteinlasses, der beispielsweise durch den Zwischenraum zwischen der Kolbenstange und dem Innenrand der Kolbenstangenöffnung 25 im Kolbendeckel 13 gebildet wird, kommt, wird aufgrund des Druckunterschiedes,der zu beiden Seiten des Verschlußelementes 21 des Ventiles herrscht, nämlich aufgrund des Druckunterschiedes des Atmosphärendrucks und des Unterdruckes im Druckraum 8, das Verschlußelement 21 gegen die Kraft der Feder 20 verschoben, so daß das Ventil 5 geöffnet ist. Die Außenluft kann dann in den Druckraum 8 einströmen, bis etwa im Druckraum 8 ebenfalls Atmosphärendruck herrscht.

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Durch Niederdrücken der Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles B entsteht im Druckraum 8 ein Überdruck, durch den das V erschlußelemen.t 18 gegen die Kraft der Feder 19 in seine Geöffnetstellung verschoben wird, so daß das Ventil 6 im Kolben 2 geöffnet wird. Der Druckraum 8 steht sodann in Verbindung mit dem Zylinderraum 16 vor dem Kolben 2, in welchem sich die zu entnehmende Flüssigkeit befindet. Durch weiteres Niederdrücken der Kolbenstange 3 wird dann die Flüssigkeit, welche sich im Zylinderraum 16 befindet, durch die Öffnung im Zylinderansatz 15 hindurchgetrieben gegen den Druckwiderstand, der beispielsweise von einer nicht näher dargestellten Filter einrichtung aufgebaut wird. Dieser Druckwiderstand wird infolge des Überdruckes im Druckraum 8, welcher auf die zu entnehmende Flüssigkeit zur Auswirkung kommt, überwunden. Man kann mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung ohne weiteres einen Überdruck von 15 atü erzielen. Nachdem der Kolben 4 innerhalb der Längsbohrung 7 vollständig nach unten gedrückt ist, wird der Kolben 4 durch Betätigen der Kolbenstange 3 wieder in Richtung des Pfeiles A hochgezogen, wodurch dann der im vorstehenden geschilderte Ablauf sich wiederholt. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Pumpbewegungen kann der Zylinderraum 16 vollständig entleert werden. Auch ist es möglich, eine genaue Dosierung während der Pump bewegungen zu erzielen. Die Kraft der Federn 19 und 20 in den beiden Ventilkammern der Ventile 5 und 6 kann mittels Einstellungsschrauben 24 und 25 reguliert werden. Diese Federkrafteinstellung wi rd in Abhängigkeit von dem gewünschten Druck, der beim Entnehmen der Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 16 zur Wirkung kommen woll, gewählt. Demgemäß können natürlich auch geringere Überdrucke als 15 atü einreguliert werden, wobei beim Entnehmen der zu filtrierenden Flüssigkeit immer der gleiche Kraftaufwand benötigt wird.

Der Zylinder 1 sowie der Kolben 2 können aus Kunststoff gefertigt sein.

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Falls es der Anwendungszweck erfordert, bestehen sie aus einem physiologisch einwandfreien Material.

Die dargestellte Kolben-Zylinderanordnung kann auch als ganz normale Sprit.y.finvoi'rinhtung verwendet werden, indem die im Zyiinderraum befindliche Flüssigkeit durch Niederdrücken des Kolbens 2 ausgetrieben wird.

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Claims (8)

• ι ■ · ι Schut zansprüche

1. Kolben-Zylindervorrichtung zur Überwindung von Druckwiderständen, insbesondere in Filtriereinrichtungen, mit einem Kolben, der mittels einer Kolbenstange in einem Zylinder verschiebbar angeordnet ist, wobei beim Hochziehen des Kolbens ein insbesondere flüssiges Medium in das Zylinderinnere eingefüllt wird und durch Niederdrücken der Stange das Medium dem Zylinder entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderinneren ein Druckraum (8) mit einem gegenüber dem Zylinderquerschnitt verringerten Querschnitt vorhanden ist, in welche beim Niederdrücken der Kolbenstange (3) ein Überdruck herrscht und der bei vorhandenem Überdrück mit dem Zylinderraum (16), in welchem das zu entnehmende Medium sich befindet, über eine absperrbare Verbindungseinrichtung (6) verbindbar ist.

2. Kolben- Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da ß der Druckraum (8) im Inneren des Kolbens (2) angeordnet ist und das in ihm befindliche Druckmedium Luft ist.

3. Kolben-Zylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum als in Hübrichtung der Kolbenstange (3) verlaufender Kanal ausgebildet ist, in welchem die Kolbenstange geführt ist.

4. Kolben-Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im !Kolbeninneren verlaufende Ende der Kolbenstange (3) mit einem in einer Längsbohrung (7) verschieblichen Kolben (4) versehen ist, der die eine Endbegrenzung des Druckraumes (8)

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bildet, während an der anderen Endbegrenzung des Druckraume s die absperrbare Verbindungseinrichtung (6) liegt.

5. Kolben-Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die absperrbare Verbindungseinrichtung (3) als Ventil ausgebildet ist, das beim Hochziehen des Kolbens (2) geschlossen und infolge des Überdruckes im Druckraum (8) geöffnet ist.

6. Kolben-Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kolbeninneren verschiebliche Kolben (4) mit einem Ventil (5) versehen ist, das beim Hochziehen des Kolbens (2) im Zylinder (1) und beim Hochziehen und beim Niederdrücken der Kolbenstange (3) im Kolbeninneren geschlossen ist und dann geöffnet ist, wenn es mit einem Einlaß für das Druckmedium in Verbindung gebracht ist.

7. Kolben-Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente (17 bzw. 21) der Ventile (6 bzw. 5) mit einer einstellbaren Federkraft beaufschlagt sind.

8. Kolben-Zylindervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Ventiles (5), das dem im Kolbeninnern verschieblichen Kolben (4) zugeordnet ist, so bemessen ist, daß das Ventil so lange geschlossen bleibt, bis es infolge des Hochziehens des im Kolbeninnern verschieblichen Kolbens zum Einlaß für das Druckmedium gelangt und infolge des Untersohi3des des am Einlaß herrschenden Druckes und des im Druckraum (8) herrschenden Unterdnsckes geöffnet wird.

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