SE466765B - Pump- och doseringsanordning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 2 šáâšäiggâšbe uppfinning syftar till att åstadkomma en för- bättrad pump- och doseringsanordning, i vilken det ovannämnda problemet med flödesinstabilitet på grund av kast hos skruven eliminerats och som således kan fås att motsvara mycket högt ställda krav vad gäller flödesstabilitet.

Detta uppnås enligt uppfinningen med en pump- och dose- ringsanordning, som har en i ett chassi eller stomme uppburen vätskebehållare med en förskjutbart anordnad kolv, medelst vilken vätska kan utpressas ur behållaren. Kolven är förbunden med en löpare som via ett mutterparti är i gängingrepp med enl skruv roterbart lagrad i stommen och förbunden med en driv- motor. Den av drivmotorn orsakade rotationen av skruven åstad- kommer längsförflyttning av löparen och därmed förskjutning av kolven i behållaren; Uppfinningen löparens mutterparti utgör en separat del som är förbunden med resten av löparen pà sådant sätt att mutterpartiet är fixerat relativt resten av löparen i skruvens axialriktning, men rörligt relativt resten av löparen i skruvens radialriktning.

Härigenom àstadkommes självcentrering av löparens mutterparti på skruvens centrumaxel, varigenom alla tendenser till vandring pà skruvens gångflank, t.ex. pà grund av en inte helt rak skruv eller att skruven är snedställd relativt motoraxeln, elimineras så att utomordentlig flödesstabilitet uppnås.

Med radiell rörlighet avses i föreliggande sammanhang rör- lighet i alla radialriktningar. Sådan radiell rörlighet för löparens mutterparti, samtidigt med styvhet i axiell led, kan åstadkommas på olika sätt inom ramen för uppfinningen, varvid uttrycket mutterparti här skall uppfattas i vid bemärkelse och även kan utgöra större delen av eller väsentligen hela löpa- ren.

Enligt en utföringsform (som kommer att belysas mer i detalj längre fram) är radiellt överlappande partier av en separat mutter och ett löparelement förbundna med varandra medelst styva axiella förbindelseorgan som sträcker sig genom axiella hål i muttern, varvid den radiella rörligheten i förbindelsen säkerställs genom att hålen i muttern har större diameter än förbindelseorganen och förbindelseorganen medger axiell rörlighet mellan mutterpartiet och löparen som hålls förspända mot varandra, företrädesvis genom fjäderförspänning.

Enligt en annan utföringsfornm är' mutterpartiet radiellt kännetecknas av att iä 10 15 20 25 30 35 3 466 765 rörligt fäst i löparen via minst ett radiellt löpande styvt förbindelseorgan, såsom stift, flänsorgan på löparen eller muttern, eller liknande. Dessa förbindelseorgan kan antingen vara fast anordnade på den ena av löparen och mutterpartiet och sträcka sig in i en eller flera radiella urtagningar i den andra eller vara separata organ som sträcker sig in i radiella urtagningar i både löparen och mutterpartiet, varvid urtagningarna i båda fallen har tillräckliga dimensioner i radiell led för att tillåta den önskade radiella rörligheten hos muttern relativt löparen.

Enligt ytterligare en utföringsform är muttern förbunden med löparen via ett parti av ett material som är elastiskt i skruvens radialriktning men åtminstone väsentligen oelastiskt i skruvens axialriktning.

För att man i full utsträckning ska kunna utnyttja för- delarna med den enligt uppfinningen åstadkomna självcentre- ringen av löparen på skruven bör förbindelsen mellan driv- motorn och skruven vara styv. I annat fall kommer, såsom antytts tidigare, energi att lagras upp, vilket kan ge upphov till störningar när den utlöses.

Vidare är det, där mycket små flöden krävs, föredraget att använda en stegmotor, eftersom man härigenom eliminerar risk för flödesstörningar på grund av glapp i den för en likströms- motor nödvändiga växellådan.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är mutterparti av typen glappfri mutter. En standardtyp av sådan mutter består av två halvor, som medelst ett mellanliggande styvt eller elastiskt distanselement hålls förspända mot skruvens gängflanker.

I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare vidare löparens med avseende på en föredragen utföringsform, varvid det hän- visas till de bifogade ritningarna. I dessa är Fig. 1 en sidovy, delvis i sektion och med partier bort- skurna, av en pump- ningen, och och doseringsanordning enligt uppfin- Fig. 2 en förenklad sektionsvy av själva förbindelsepar- tiet mellan mutterdel och löpare i Fig. 1.

Den i Fig. 1 illustrerade pump- och doseringsanordningen 10 15 20 25 30 35 466 765 4 har en stomme 1, bestående av en bottenplatta 2 och en topp- platta 3 förbundna via två vertikala stödstänger 4 (endast en visas). I stommens överdel 3 uppbärs en drivmotor 5, här en stegmotor, för drivning av en vertikal skruv 6, som är roter- bart lagrad i bottenplattan 2 via ett kullager 7 och styvt förbunden med motorns 5 drivaxel via kopplingsorgan 8.

En kolvpumpanordning 9 uppbärs i stommens 1 överdel via en hållare 10. Kolvpumpanordningen 9 består av ett anslutnings- block ll med en utlopps/insugningsöppning 12, i vilket den öppna änden av en sprutcylinder 13 är fixerbar för kommunika- tion med öppningen 12. I sprutcylindern 13 är en sprutkolv (ej visad) förskjutbart lagrad och förbunden med en kolvstång 14 roterbart lagrad i ett manöverelement 15.

Den av drivmotorn 5 åstadkomna rotationsrörelsen hos skruven 6 överförs till manöverelementet 15 via en överfö- ringsanordning bestående av en mutter 16 i ingrepp med skruven 6 och en med muttern 16 förbunden löpare 17, i vars nedre del kolvstångens manöverelement 15 är fäst med en skruv 18. Löpa- ren 17 är via kulbussningar 19, 20 glidbart anordnad kring en vertikal stång 21, som sträcker sig mellan stommens topp- och bottenplattor 2, 3 och som styr löparen 17 linjärt, så att rotation förhindras.

Muttern 16 är av glappfri typ och består av en undre halva 22 och en övre halva 23, vilka är inbördes isärspända av en fjäder 24, så att respektive mutterhalva pressas mot skruvens 6 gängflank och glapp därmed elimineras. Den glappfria mut- terns 16 översta del är ett plant triangelformat parti 25, vars hörn på ett flänsliknande sätt skjuter ut över mutter- kroppens sida och i vilket ett överliggande flänsparti 26 hos löparen 17 med en central urtagning 27 för skruven 6 är fäst med speciella bultförband på sådant sätt att muttern 16 är rörlig i radiell led relativt löparen 17. Denna rörliga in- fästning av muttern 16 i löparen 17 visas mer detaljerat i Fig. 2.

Som framgår av Fig. 2 har löparens 17 flänsparti 26 och mutterns 16 överdel 25 i linje med varandra anordnade hål 28 29, genom vilka tre axiellt rörliga stângelement 30 löper (i. Fig. resp. 2 visas endast tyå sådana stângelement 30), l0 15 20 25 30 35 s 466 765 varvid hålen 29 är anordnade i mutterfästplattans 25 utskju- tande hörn och är något större än stångdiametern, så att muttern 16 får radiell rörlighet relativt stångelementen. Den radiella rörelsen begränsas av elastiska element 31, t.ex. O- ringar, anordnade i mellanrummet mellan stångelement 30 och fästhâl 29. Stångelementen 30 är i sina båda ändar försedda med övre och undre stopporgan 32 resp. 33, t.ex. stoppbrickor.

Medan de undre stopporganen 33 anligger mot fästplattans 25 undersida, är det mellan de övre stopporganen 32 och löparen 17 anordnat fjädrande element 34, såsom skruvfjädrar. Genom förspänning av fjädrarna kommer muttern 16 hela tiden att pressas axiellt mot löparens flänsparti 26, samtidigt som den kan röra sig radiellt.

Tack vare denna radiella rörlighet kommer muttern 16 hela tiden att centreras på skruvens 6 centrumaxel. Härigenom undviker man att mutterns och skruvens centra förskjuts i förhållande till varandra, när skruven kastar, t.ex. på grund av ej fullständig linjäritet hos skruven, vilken förskjutning skulle få muttern att vandra upp och ned på gängflanken. Det kan påpekas att till och med så små kast som 5/100 mm i från- varo av denna självcentrering kan orsaka oacceptabla stör- ningar i pumpflödet.

Vid användning av den i ritningarna illustrerade pump- och doseringsanordningen mikrostegas stegmotorn 5 för drivning av skruven 6. Tack vare den styva direktkopplingen mellan skruv och drivmotoraxel erhålls en exakt överföring av rotationen, varigenom risk för töjningar och upplagrad energi med slip- stick-fenomen som följd elimineras. Skruven 6 överför sin rotation till vertikal rörelse hos löparen 17 via den glapp- fria muttern 16. Denna rörelse överförs av löparen till sprut- kolven i sprutcylindern 13.\Som ovan nämnts medför den genom den radiella rörligheten hos muttern 16 erhållna självcentre- ringen på skruvens centrumaxel frihet från vandring på gäng- flanken vid kast hos skruven 6, varför sprutkolvens rörelse blir mycket stabil och ett flöde från öppningen 12 väsentligen fritt från flödesinstabiliteter uppnås även vid extremt låga flöden. Således kan man med den illustrerade anordningen med exempelvis en sprutvolym på 500 pl erhålla flöden varierande 10 15 20 25 466 765 6 mellan l och 105 ul/min med utomordentlig stabilitet och precision, och pump- och doseringsanordningen är därför väl lämpad för tillämpningar med högt ställda krav på flödesstabi- litet, såsom inom biosensorteknik och liknande.

I den illustrerade konstruktionen är 0-ringarna 31 i mutterns 16 fästhål 29 inte nödvändiga för att störningsfri åkrörelse skall uppnås, men O-ringarna 31 minimerar det vänd- sprâng som erhålls vid övergången uppsugning/utsprutning när pumpen används som doseringsenhet.

I den i ritningarna visade pump- och doseringsanordningen kan den av fjädrarna 34 erhållna förspänningen av muttern 16 och löparen 17 istället åstadkommas med dragfjädrar, som verkar mellan löparen 17 och stommens bottenplatta 2. I detta fall kommer dock förspänningen att variera med löparens läge utmed skruven. Vidare kan muttern 16 alternativt vara fäst på löparens 17 ovansida istället för på undersidan som i Fig. 1 och 2. Fjäderelementen 34 kan alternativt vara anordnade mellan de undre stopporganen 33 och. mutteröverdelen 25. I detta fall kan stângelementen 30 vara fast anordnade i löpa- rens flänsparti 26.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den ovan spe- ciellt beskrivna och i ritningarna visade utföringsformen, utan många variationer och modifieringar är möjliga inom ramen för den allmänna uppfinningstanken, följande patentkraven. sådan den anges i de »fil

Claims (10)

7 PATENTKRAV 466 765

1. Pump- och doseringsanordning, innefattande en stomme (1) uppbárande en vätskebehállare (13) med en dâri förskjutbart anordnad kolv, medelst vilken vätska kan utpressas ur behållaren, varvid kolven i och för förskjutning i behållaren (13) är förbunden med en löpare (17), som med ett mutterparti (16) är i gängingrepp med en i stommen (1) roterbart lagrad skruv (6) kopplad till en drivmotor (5), k ä n n e t e cik- n a d av att löparens (17) mutterparti (16) utgör en separat 10 del som är förbunden med resten av löparen (17) pà sådant sätt' att mutterpartiet (16) är fixerat relativt resten av löparen i skruvens (6) axialriktning men rörligt relativt resten av löparen i skruvens (6) radialriktning, så att mutterpartiet 15 20 25 30 35 "5. (16) blir självcentrerande pà skruvens (6) centrumaxel,

2. k ä n n e t e c k n a d av Anordning enligt patentkravet l, att i och) för nämnda radiella (16) detta är axiellt rörligt förbundet med ett radiellt utskjutande parti (26) hos löparen (17) medelst axiella styva förbindelseorgan (30), som sträcker rörlighet hos mutterpartiet sig genom axiella hål (29) i mutterpartiet (16) med större diameter än förbindelseorganen,.varvid mutterpartiet (16) och löparen (17) är förspända mot varandra medelst förspännings- organ.

3. Anordning enligt patentkravet 2,_ k ä n n e t e c k n a d av (34) som verkar mellan nämnda förbindelseorgan (30) och löparen (17). att nämnda förspänningsorgan är fjäderorgan 4. k ä n n e t e c k n a d av

4. Anordning enligt något av patentkraven l till 3, ~ att det är anordnat elastiska organ (31) i mellanrummet mellan förbindelseorganen (30) och mutterhålens (29) begränsningsyta.

5. Anordning enligt patentkravet 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda förbindelseorgan är stänger (30) som sträcker sig genom axiella hål (28) i löparen (17) i linje med nämnda hål (29) i mutterpartiet (16). 10 15 20 25 466 765 8

6. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att i och för nämnda radiella rörlighet hos mutterpartiet detta är förbundet med löparen via minst ett radiellt löpande styvt förbindelseorgan, son! an- tingen är fast anordnat på den ena av löparen och mutterpar- tiet och sträcker sig in i en motsvarande radiell urtagning på den andra, eller är ett separat organ som sträcker sig in i motsvarande radiella urtagningar i både löparen och muttera partiet, varvid nämnda urtagningar har tillräckliga dimen- sioner i radiell/horisontell led för att tillåta nämnda ra- diella rörlighet hos mutterpartiet relativt löparen.

7. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att i och för nämnda radiella rörlighet hos mutterpartiet detta är förbundet med löparen via ett parti av material som är elastiskt i skruvens radialrikt- ning men åtminstone väsentligen oelastiskt i skruvens axial- riktning.

8. Anordning enligt något av patentkraven 1 till 7, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar i stommen (1) fast anordnade organ (21) för linjär styrning av löparen (17).

9. Anordning enligt något av patentkraven 1 till 8, k ä n n e t e c k n a d av att mutterpartiet (16) glappfri typ innefattande två mutterhalvor (22, 23) förspända från varandra mot skruvens (6) gängflank medelst ett mellan- liggande styvt eller elastiskt distanselement. är av

10. Anordning enligt något av patentkraven l till 9, k ä n n e t e c k n a d av' att drivmotorn (5) är en stegmotor.