DE7826740U1

DE7826740U1 - Vorrichtung zum dosieren fluessiger und pastoeser medien

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Publication number: DE7826740U1
Application number: DE19787826740
Authority: DE
Original assignee: WALTER STOECKLIN AG DORNACH (SCHWEIZ)
Current assignee: WALTER STOECKLIN AG DORNACH (SCHWEIZ)
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1980-09-04
Also published as: CH636702A5; DE2839204B1

Description

Gebrauchsmusterarvtfe„ldung 'G.7"Q.26 *7Λ'ο\ρ* BACHER AG

Vorrichtung zum Dosieren flüssiger und pastöser Medien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren flüssiger und pastöser Medien, wobei die Medien von einem Vorratsbehälter einer Dosierstation zugeführt werden, die für jedes zu dosierende Medium, beispielsweise einen Farbstoff, ein Dosierorgan aufweist, mit einem eine Auslaßöffnung umgebenden Sitz und einem in bezug auf den Sitz beweglich gelagerten Verschlußorgan.

Beim Dosieren von Farbstoffen kommt es bekanntlich u. a. darauf an, eine ganz bestimmte Farbstoffmenge unter Beachtung relativ enger Gewichtstoleranzen so genau abzumessen, daß eine einmal realisierte Farbnuance mit Sicherheit reproduziert werden kann. Dies ist schon deshalb ein immer noch ungelöstes Problem, weil die bekannten Dosiervorrichtungen keineswegs geeignet sind, den Farbstoff in einem zusammenhängenden, fein dosierbaren Strahl beliebig wählbaren Querschnittes austreten zu lassen.

Bekannt sind beispielsweise Absperrvorrichtungen, welche den Durchflußquerschnitt durch eine Drehung des Absperrorganes freigeben. Der Kugelhahnj welcher zu dieser Kategorie von Absperrorganen gehört, weist eine mit einer rechtwinkelig verlaufenden Durchgangsbohrung versehene rostfreie Kugel auf, welche zwischen zwei Teflonsitzen eingespannt ist. Beim Drehen der Kugel verengt (bzw. er-

(Fortsetzung Seite 5 ursprüngliche Beschreibung)

weitert) sich der Durchflussquerschnitt, was eine gewisse Grobdosierung gestattet, Dabei wird aber einerseits der Strahl des austretenden Mediums mit zunehmender Querschnitt sverminderung seitlich abgelenkt, und beim Versuch einer Feindosierung ergibt sich ein Versprühen des Strahles, der somit im Extremfalle überhaupt nicht mehr aufgefangen werden kann. Andererseits wird aber das Spiel zwischen der Kugel und den Teflonsitzen im Laufe der Zeit mit Farbstoff verklebt, was die Funktion des Kugelhahns beeinträchtigt und die Erzielung reproduzierbarer Farbmischungen nicht gestattet.

a Aehnliche Nachteile weisen auch die mit zylindrischen Absperrorganen ausgestatteten Drehschieber auf.

Man ist daher teilweise zur Verwendung linear beweglicher Absperrorgane übergegangen, wobei insbesondere ein Absperrkonus gegen einen kreisförmigpn Sitz gepresst wird. Aber auch hier ist keine Feindosierung möglich, da sich ein sehr kleiner Durchflussspalt kaum realisieren ^ lässt und bei etwas grösserer Spaltbreite der Durchfluss-

querschnitt bereits stark anwächst, Ausserdem setzt sich der Farbstoff am Sitz und an der Oberfläche des Absperrkonus fest und lässt sich erfahrungsgemäss auch durch abruptes Herabstossen desselben nicht restlos abschütteln.

Ein weiterer beträchtlicher Nachteil der bestehenden Dosierdüsen liegt darin, dass sie den Farbstoff nicht in geschlossenem Kreislauf umwälzen. Dadurch können die flüchtigen Anteile des Farbstoffes, insbesondere Lösungsmittel und Wasser, verdunsten; der Farbstoff verän-

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dert seine Konsistenz und es wird unmöglich, eine Farbnuance exakt zu reproduzieren.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Dosierung flüssiger und pastöser Medien, insbesondere Farbstoffe, vorzuschlagen, welche eine exakte Reproduzierbarkeit einer einmal ausgeführten Farbmischung gewährleisten und im Hinblick auf dieses Ziel einerseits eine einwandfreie Feindosierung gestatten und andererseits eine gewisse Selbstreinigungsfunktion ausüben.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Verschlußorgan von einem Umlaufkanal umgeben ist, der durch querverlaufende Verbindungskanäle bis an die Auslaßöffnung(en) bzw. die in deren Durchflußbereich liegenden Abschnitte des Verschlußorganes herangeführt ist und zusammen mit dem das Medium enthaltenden Vorratsbehälter einen geschlossenen Kreislauf bildet.

Zweckmäßig ist

(Fortsetzung Seite 7 ursprüngliche Beschreibung)

eine Vorrichtung zum Dosieren flüssiger und pastöser Medien, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb des genannten Verschlussorganes ein Sitz für ein zweites Verschlussorgan kleineren Querschnitts angeordnet ist und die beiden Verschlussorgane so mit einem Antrieb verbunden

sind, dass beim Oeffnen der Dosiervorrichtung zunächst das Verschlussorgan kleineren Querschnitts und anschliessend dasjenige grösseren Querschnitts geöffnet wird und beim Schliessen der Dosiervorrichtung die umgekehrte Reihenfol-( \ 10 ge auftritt.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.

Fig. 1 ist ein vereinfachter Vertikalschnitt einer Vorrichtung zum Dosieren von Farbstoff mit zweistufiger Düsenausbildung,

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und die

, Figt 3 bis 6 zeigen den Durchflussbereich der

Vorrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen.

Die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Dosierung von Farbstoffen, welche sich zweifellos aber auch zur Dosierung anderer, hoch- bis niederviskoser Flüssigkeiten eignet, weist ein kreiszylindrisches Gehäuse 2 auf, das mit einer Durchgangsbohrung 3 versehen ist. In dieser Bohrung 3 ist - in Richtung des Doppelpfeiles 4 axial verschieblich gelagert - ein gesamt-Baft mit 5 bezeichnetes, zweistufig arbeitendes Dosierag-

gregat angeordnet,

Das Dosieraggregat 5 weist ein erstes Dosierorgan β auf, das als abgestufter Zylinder ausgebildet ist und seinerseits eine zentrale Stufenbohrung zur Aufnahme eines zweiten Dosierorganes 7 besitzt. Das letztere setzt sich aus einem unteren, mit einem Dosierkegel versehenen Abschnitt 7a und einem Führungsschaft 7b zusammen, der starr mit einer Betätigungsstange 8 verbunden ist. Am nicht sichtbaren oberen Ende der Betätigungsstange 3 greift ein an sich bekanntes Antriebsorgan an, das in einer einfachen Ausführungsform ein durch Schalthebel von Hand verschwenkbares Ritzel aufweist, das mit einer in die Betätigungsstange 8 eingearbeiteten Zahnung kämmt. Dadurch ist es möglich, die Betätigungsstange 8 - und mit dieser das Dosierorgan 7 - nach Bedarf auf und ab zu bewegen. Eine Druckfeder 9 trachtet danach, das Dosierorgan 7, soweit keine äusseren Kräfte auf dasselbe einwirken, in der unteren Stellung nach Fig. 1 zu halten.

Auch am Umfang des grösseren Dosierorganes 6 ist eine auf Druck beanspruchte Schraubenfeder 10 angeordnet. Diese Feder 10 stützt sich einerseits auf eine am Doierorgan 5 eingearbeitete Schulter 11, andererseits auf die untere, ringförmige Stirnfläche 12b eines im Gehäuse 2 mittels Schrauben 12a befestigten Flansches 12. Auch das Dosierorgan 6 steht somit unter einer ständigen, nach unten gerichteten elastischen Vorspannung.

Etwa in seinem Mittelbereich ist im Dosierorgan 5 ein durchgehender Längsschlitz 13 angebracht, in welchen

ein im Dosierorgan 7 befestigter Mitnehmerbolzen 1*1 hineinragt .

Bei Betätigung des nicht dargestellten, mit der Stange 8 gekoppelten Antriebs wird sich somit zunächst das innere Dosierorgan 7 um den Hub h^ nach oben bewegen, bis der Mitnehmerbolzen 1*1 auf die Ringfläche 13a auftrifft und von nun an, bei weiterer Aufwärtsbewegung, das grössere Dosierorgan 6 mitnimmt. Begrenzt wird diese Aufwärtsbewe-C gung durch den Anschlag des Dosierorganes 6 ar. der unteren Stirnfläche 15a eines Lagerblockes 15, d.h. sobald das Dosierorgan 6 den Hub h„ durchlaufen hat.

Der untere Abschnitt des Dosierorganes 6 ist gemass Pig. 1 so abgestuft, dass sich zwei zusammenwirkende Dichtflächen ergeben, d.h.

- eine zylindermantelförmige Dichtfläche F,, welche zur gemeinsamen Vertikalachse der beiden Dosierorgane 6 und 7 koaxial verläuft und

(· - eine quer zur Dichtfläche F, verlaufende und in diese einmündende, leicht geneigte zweite Dichtfläche F~.

Dementsprechend ist auch der im Gehäuse 2, genauer gesagt in einem hülsenförmigen Einsatz 2a desselben vorgesehene Sitz S-, (Fig, 3) ausgebildet, so dass die Fläche F„ in der geschlossenen Stellung nach Fig. 1 satt und dichtend auf dem Sitz S, aufliegt und dabei auch im Bereich der Dichtfläche F₁ ein möglichst kleines Spiel verbleibt.

Nach dem gleichen Bauprinzip ist der untere Abpchnjtt des Dosierorganes 7 ausgebildet, was der Uebersichtlichkeit halber in Fig, 3 bezeichnet ist, Auch hier ist am Abschnitt 7a. eine erste, kreiszylinderförmige
Dichtfläche F., vorgesehen, an welche sich eine geneigte, d.h. kegelstumpfförmige zweite Dichtfläche F₂, anschliesst. Den Umrissen dieser beiden Dichtflächen entsprechend ist auch der im Dosierorgan 6 vorgesehene Sitz Sp ausgebildet.

( Wie nun Fig. 1 im Zusammenhang mit Fig. 2 zeigt,

ist in den Gehäuseeinsatz 2a ein Umlaufkanal 16 eingearbeitet, der über Anschlussstutzen 17 und 18 (Fig. 2) mit einem nicht dargestellten Farbstoff-Vorratsbehälter verbunden ist und mit diesem einen luftdichten, in sich geschlossenen Kreislauf bildet. Von diesem Umlaufkanal 16
verlaufen acht radiale Verbindungskanäle 19 bis zum Umfang

des Dosierorganes 6, während im Dosierorgan 6 vier radiale Verbindungskanäle 20 bis zum Umfang des Dosierorganes 7_S in den Bereich der Abflussöffnung A (Fig. 4), geführt sind.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermassen:

Beim Betätigen des nicht dargestellten, auf die
Stange 8 wirkenden Antriebs hebt sich zunächst das innere Dosierorgan 7 um das Mass h,, wobei das durch den Ringkanal l6 und die Verbindungskanäle 19 und 20 einströmende
Medium durch die dadurch freigewordene, zentrale Abflussöffnung A nach unten strömt (Fig. 4), Anschliessend wird das Dosierorgan 6 durch den Mitnehmerbolzen 14 angehoben und gibt den grossen Abflussquerschnitt B (Fig. 5) frei,

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wobei selbstverständlich auch je nach Bedarf beliebige Zwischenstellungen möglich sind.

Ihre Hauptfunktion erfüllt die beschriebene zweistufige Dosierung allerdings erst beim Schliessvorgang, der ja in bezug auf die exakte Gewichtsbestimmung ausschlaggebend ist. Hierbei bewegt sich zunächst das Dosierorgan 6 unter dem Einfluss der Feder 10 nach unten, wäh-.rend das Dosierorgan 7 zunächst seine relative Lage zum ( > Dosierorgan 6 (vgl. Pig. 5) beibehält, Bei dieser Abwärtsbewegung trifft die in Pig, 5 mit K-, bezeichnete Kante in einem bestimmten Moment auf die darunterliegende Kante K„ des Sitzes S-, auf und verschliesst damit den grossen Abflussquerschnitt. Bei fortschreitender Abwärtsbewegung streift die Kante K^ das Farbmaterial ab, das sich auf der Fläche F, unterhalb der Kante K~ durch Adhäsion angesammelt hatte. Sobald dann die geneigte Dichtfläche Fp auf die entsprechende Ringfläche des Sitzes S-, auftrifft, ist

- der grosse Ablaufquerschnitt B verschlossen,

- die Dichtheit des Systems durch die beiden Dicht-

' 20 flächen F,, F_?, insbesondere aber die unter dem

Einfluss der Feder 10 unter Druck stehende Dichtfläche F„, gewährleistet und

- der Ringspalt im Bereich der Dichtfläche F, von Farbresten befreit.

Ausgehend von der Stellung nach Fig. 5 ist aber noch folgendes zu beachten:

Bei der gemeinsamen Abwärtsbewegung der beiden

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Dosierorgane 6 und 7 werden die in Pig, 5 noch verschlossenen Verbindungskanäle 20 frei, so dass das Medium vom Ringkanal l6 durch die Verbindungskanäle 19 und 20 durch die kleinere Abflussöffnung A abströmen kann. Dieser kleine, zentrale Strom fliesst auch weiter, nachdem die Kante K-, die Kante Kp passiert und damit den grossen Durchflussquerschnitt B verschlossen hat. Dadurch ergeben sich zwei für die einwandfreie Dosierung ausschlaggebende Vorteile:

) Erstens fliesst in der Endphase des Dosiervor-

ganges pro Zeiteinheit eine kleine Substanzmenge ab, was eine präzise Regulierung gestattet. Das Freifallgewicht, d.h. das Gewicht der nach dem völligen Verschliessen der . Vorrichtung noch in der Luft befindlichen und auf die Waage fallenden Substanz ist relativ klein und lässt bich leichter abschätzen. Hierdurch werden die noch auftretenden Gewichtsabweichungen auf ein Minimum beschränkt.

Zweitens übt der durch die Oeffnung A nach unten abfliessende Strom (Fig. *O auf die ihn benachbarte, kon-, ν kav gekrümmte Fläche F₁- eine Sogwirkung aus. Die an dieser Fläche F₁- noch haftenden Farbreste werden durch Adhäsion vom Farbstoff strom A mitgenommen; die Fläche F₁- wird somit nach jedem Dosiervorgang selbsttätig gereinigt, was für den nachfolgenden Dosiervorgang sehr wichtig ist,

In der letzten Phase des beschriebenen Schliess-Vorganges dringt der Kegel 7 a in die Abflussöffnung A ein. Auch hier wird die Kante K·., (Fig. 4) beim und nach dem Passieren der Kante Kj, eine Reinigungsfunktion durch Abstreifen der Farbstoffreste ausüben, während die Dichtflä-

ehe Fj. unter dem Druck der Feder 9 absolute Dichtheit gewährleistet .

Dank der Anordnung der beiden federbelasteten Dichtflächen F₂ und F^ (Fig. 3) kann der im Kreislaufsystern befindliche Farbstoff auch bei längeren Betriebsunterbrechungen nicht mit Luft in Berührung kommen und behält somit die einmal gewählte, für die Reproduzierbarkeit der Farbmischung so wichtige Konsistenz bei.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, gelangt die im Ringraum 16 zirkulierende Farbmasse durch die Verbindungskanäle 19 und 20 bis an die kritischen Stellen der beiden Dosierorgane, an denen sich nach jedem Vordosiervorgang Farbrückstände ansetzen. Die dargestellte Anordnung gestattet es nun, den Farbstoff vor dem Dosiervorgang während einer bestimmten Zeitdauer zirkulieren zu lassen. Dabei dringt der Farbstoffstrom zum Teil auch in die Verbindungskanäle ein (Pfeil P); es kommt zu Wirbelbildungen und die angrenzenden Wandungen werden dadurch gereinigt.

Die beschriebene Vorrichtung gestattet es somit, bei längeren Stillstandszeiten periodisch die Umwälzpumpe einzuschalten, um dadurch Farbstoffsegmentation und Verkrustungen zu vermeiden.

Das in Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine zweistufige Dosiervorrichtung. Um noch höheren Ansprüchen an die Feindosierung zu genügen, wäre es aber beispielsweise auch möglich, gemäss Fig. 6 eine dreistufige Dosierung zu realisieren. Innerhalb des Do-

sierorganes 7a/7b wäre bei dieser Variante ein drittes Dosierorgan 21 angeordnet, dessen Oeffnung C durch einen Kegel 22 verschliessbar ist. Querkanäle 23 verbinden die Oeffnung C über die Kanäle 20 und 19 mit dem Mediumzulauf.

Die Betätigung dieser dreistufigen Anordnung ist so gewählt j dass zuerst die kleinste Oeffnung C, dann die mittlere A und schliesslich die grösste B geöffnet wird und dass beim Schliessvorgang die umgekehrte Reihenfolge gilt.

Die beschriebene Zwei- oder Mehrstufigkeit der Dosierung lässt sich auch ohne die mittels des Ringkanals 16 erzielte Möglichkeit der Umlaufreinigung realisieren, indem beispielsweise statt des Ringkanals direkt in die Verbindungskanäle 19 mündende Zuleitungen vorgesehen werden. Auch ist die Anbringung des Ringkanals 16 nicht an die beschriebene mehrstufige Dosierung gebunden, sondern könnte beispielsweise mit einem entsprechend ausgebildeten Drehschieber kombiniert sein.

Die beschriebene Anordnung kann vom Fachmann in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden, ohne dass dadurch der in den Hauptansprüchen definierte Schutzbereich überschritten würde. So wäre es beispielsweise möglich, die mit F, bis Fj. bezeichneten Dichtflächen mit einem Tefloneinsatz zu versehen oder im Dichtflächenbereich zur weiteren Verbesserung der Dichtwirkung O-Ringe anzubringen.

Die Betätigung der Stange 8 (Fig. 1) kann von Hand, pneumatisch oder auf anderem Wege erfolgen.

Der Patentanwalt

Claims

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Gebrauchsmusteranmeidung G 78 26 74o.o BACHER AG

SCHUTZANSPRUCH

Vorrichtung zum Dosieren flüssiger und pastöser Medien, wobei die Medien von einem Vorratsbehälter einer Dosierstation zugeführt werden, die für jedes zu dosierende Medium, beispielsweise einen Farbstoff, ein Dosierorgan aufweist, mit einem eine Auslaßöffnung umgebenden Sitz und einem in bezug auf den Sitz beweglich gelagerten Verschlußorgan, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (6) von einem Umlaufkanal (16) umgeben ist, der durch querverlaufende Verbindungskanäle (19) bis an die Auslaßöffnung(en) bzw. die in deren Durchflußbereich liegenden Abschnitte des Verschlußorganes herangeführt ist und zusammen mit dem das Medium enthaltenden Vorratsbehälter einen geschlossenen Kreislauf bildet.

Der Patentanwalt