WO2007039614A1 - Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige substanzen - Google Patents

Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige substanzen Download PDF

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WO2007039614A1
WO2007039614A1 PCT/EP2006/067012 EP2006067012W WO2007039614A1 WO 2007039614 A1 WO2007039614 A1 WO 2007039614A1 EP 2006067012 W EP2006067012 W EP 2006067012W WO 2007039614 A1 WO2007039614 A1 WO 2007039614A1
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WO
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discharge
closure element
outlet opening
metering device
longitudinal axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/067012
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English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Lüchinger
Siegfried Zeiss
Sandra Ehrbar
Original Assignee
Mettler-Toledo Ag
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Publication date
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Priority to CN2006800009688A priority patent/CN101166956B/zh
Priority to EP06806949.1A priority patent/EP1931952B1/de
Priority to US11/817,822 priority patent/US8141751B2/en
Priority to PL06806949T priority patent/PL1931952T3/pl
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F13/00—Apparatus for measuring by volume and delivering fluids or fluent solid materials, not provided for in the preceding groups
    • G01F13/001—Apparatus for measuring by volume and delivering fluids or fluent solid materials, not provided for in the preceding groups for fluent solid material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B39/00—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers
    • B65B39/001—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers with flow cut-off means, e.g. valves
    • B65B39/004—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers with flow cut-off means, e.g. valves moving linearly

Definitions

  • the invention relates to a metering device for powder or pasty
  • Substances which have a dosing head which can be connected to or connected to a source or withdrawal vessel which can be connected to or connected to a source or withdrawal vessel.
  • Such metering devices find particular use when dosing small amounts, such as toxic substances, with high precision in small target vessels use. Frequently, such target vessels are placed on a scale in order to weigh the amount of substance discharged from the metering device, so that it can subsequently be further processed as intended.
  • the substance to be dosed is located, for example, in a removal vessel, which is in communication with the dosing head and forms a unit for dosing with it - the dosing device. It is desirable to discharge the substance to be metered through a small opening of the metering device, so that it can also be filled in a targeted manner into a vessel with a small opening cross-section.
  • US Pat. No. 5,145,009 A describes a device for dosing which consists of a dispensing container with a closable outlet on its underside.
  • a closure serves a conical, tapering upwards to open an outlet opening vertically downwardly adjustable valve body which rotates in its open position and has means for conveying the goods in the direction of the outlet opening.
  • the device described is less well suited for the dosing of bulk material in vessels with a small opening cross-section.
  • the upwardly tapering structure of the valve body and its rotation result in a radial or horizontal component of the bulk material particles at the outlet and consequently cause a scattering that can extend beyond a relatively wide opening cross-section of a vessel to be filled.
  • US Pat. No. 4,905,525 discloses a method and apparatus for dispensing a sample of powder or paste, for example for atomic absorption spectroscopy.
  • a stamp protrudes from above into the sample material located in the container.
  • a small amount of sample is forced through the molding channel and discharged from the outlet port by forcing the stamp into the sample material so that it compresses above the molding channel.
  • the container is funnel-shaped towards the outlet opening and the stamp is arranged obliquely to the outlet opening.
  • a metering device for filling viscous, pasty, powdery or granular products, with a metering container which tapers in the metering device positioned for operation to its lower end and has an outlet opening arranged there.
  • a centrally arranged rotatably configured hollow shaft stripping tools are attached.
  • the metering device has a metering valve, which has a arranged in the hollow shaft and translationally movable up and down valve rod, at its lower end a conically upwardly tapering valve head is arranged so that the outlet quantity of the Ab Glallguts regulated and the outlet opening closed from above can be.
  • the metering valve is designed to be rotatable.
  • the amount to be discharged from the container can not be kept arbitrarily small. Since the outlet opening is annular, the minimum width of the annular gap that can be used for metering is limited to at least the extent of a smallest bulk material unit, for example a powder grain, whereby a plurality of bulk material units can emerge from the annular gap at the same time. Furthermore, there is a risk that, depending on the nature of the bulk material, a part of the gap can become clogged. This can be done especially when towards the end of the
  • the object of the invention is to provide a metering device with which very small amounts of powdered or pasty substances can be filled in a targeted manner in a vessel. Another object is to be able to discharge strongly coagulating substances or pastes with the metering device.
  • a metering device for powdery or paste-like substances is provided with a removal vessel and an associated or connectable metering head, which has a housing which has a circular cross-section provided with outlet opening. Furthermore, the dosing head has a discharge and closure element, which comprises a closure region serving to close the outlet opening. It is a feed tool which serves at least one of the feed line of the substance to the outlet opening
  • Feed element comprises, present.
  • the outlet opening and the discharge and closure element are arranged on the central longitudinal axis of the dosing.
  • the feed tool is rotatable relative to the housing about the central longitudinal axis and thus the at least one feed element designed to be movable on a circular path about the central longitudinal axis.
  • the discharge and closure element comprises a discharge region serving for dosing substance and is rotatable relative to the housing about the central longitudinal axis and is designed to be translationally displaceable along the central longitudinal axis relative to the outlet opening, can therefore out of the outlet opening, or in the outlet opening and retracted become.
  • the at least one feed element of the feed tool is inclined for discharging substance at an acute angle to the plane of its orbit in its direction of rotation.
  • a translational displacement of the discharge and closure element along the central longitudinal axis of the metering device can be an effective outlet opening, that is, the region of the outlet opening, through which in - A -
  • Dosing the substance to be discharged passes from the metering device, so at least one passage opening, continuously increased or reduced in a defined manner.
  • a variable passage allows a discharge of larger or smaller amounts of substance as needed.
  • smallest amounts of substance for example powder in the microgram range, can be discharged.
  • a large amount of substance can thus initially be discharged at a relatively large passage opening and, when approaching a predetermined target quantity, the at least one passage opening be reduced by the translational movement of the discharge and closure element in such a way that only a small amount of substance is discharged and the target quantity is reached can be extremely accurate.
  • the substance to be discharged is also fed to the outlet opening by being subjected to a force component downwards by the shape and arrangement of the feed tool in the dosing head and, to a certain extent, pressed out of the passage opening.
  • the supply tool also causes a loosening of the substance, especially if it is a powder.
  • the feed tool Due to the fact that the feed tool is mounted and guided in a translationally movable manner relative to the discharge and closure element along the central longitudinal axis, it is always in loose contact with the edge of the housing surrounding the outlet opening in the operating state of the metering device, hereinafter referred to as the edge of the outlet opening. It is thus ensured that even with the smallest passage opening always sufficient substance to be metered is supplied to the same. Therefore, it is possible in the interaction of feed tool and discharge and closure element, to dose highly coagulating powders and powders with charged particles or pastes, by loosening these substances, the
  • Passage opening supplied controlled and stripped from the edge of the outlet opening.
  • the direction of rotation of the discharge and closure element and the feed tool is determined by the configuration of the discharge area and / or the arrangement and configuration of the cooperating with the Austragungs Colour
  • the at least one feed element comprises a flat region, which preferably has a blade-like curvature in one direction or in two directions.
  • a further aspect of the invention provides that the feed tool has at least one feed element, the area of which is aligned at an acute angle to the radius of its circular path and tangentially contacts the edge of the housing surrounding the outlet opening, hereinafter referred to as the edge of the outlet opening.
  • the supply element may be inclined at an acute angle relative to the central longitudinal axis.
  • this has a tip, which is always in loose contact with the edge of the outlet opening in the operating state of the metering device.
  • this tip can still be slightly curved towards the central longitudinal axis.
  • the feed element can also have a cutting edge on its edge facing the outlet opening, which prevents it from sticking to the discharge opening or the discharge area when dosing highly coagulating substances.
  • the feed tool can be pressed by means of spring force against the edge of the outlet opening and has in special copy a spring clip as a feed element.
  • the discharge and closure element can be configured in many ways. In a preferred manner, it has a cylindrical shape in its basic form and has a cylindrical opening serving to close the outlet opening
  • the discharge area is in the ready state of the metering device in the lower region of the discharge and closure element, wherein the end surface located there runs obliquely with respect to a plane orthogonal to the central longitudinal axis. It forms the lowest point of this end face a point by coinciding with a point of the cylinder surface, wherein the highest point also coincides with a point of the cylinder surface.
  • the discharge and closure element is cylindrical in its basic form and has at least one serving for closing the outlet opening cylindrical closure portion and a neighboring thereto, the discharge of substance to be metered Austragungs Scheme with at least one outgoing from the cylindrical surface recess ,
  • the discharge area of the discharge and closure element accordingly has a shape which leaves at least one eccentrically arranged and non-concentrically formed effective outlet opening, ie a passage opening, for a discharge and closure element located with its discharge area in the outlet opening.
  • a passage opening for a discharge and closure element located with its discharge area in the outlet opening.
  • This variable effective outlet opening or passage allows a discharge of larger or smaller amounts of substance as needed.
  • smallest amounts of substance for example powder in the microgram range, can be discharged.
  • a large amount of substance can thus be initially discharged at a relatively large passage opening and at
  • the passage opening can be reduced in such a way that only little substance is still discharged and reaching the target amount can be extremely accurate.
  • the passage opening thus always has a defined, if the outlet opening is not completely closed
  • the at least one recess of the discharge area starting from the cylinder jacket surface may be in the form of a recess and / or a groove and / or a notch.
  • the width and the depth of the respective recess varies such that it becomes smaller toward the closure area.
  • the discharge and closure element with a arranged along the central longitudinal axis rod which penetrates the removal vessel as the drive shaft, connected, wherein the supply tool on the rod and relative thereto and thus to the discharge and closure element translationally mounted along the longitudinal axis and slidably / or is guided.
  • this has a holding device with which it engages annularly around the rod at two superimposed positions, whereby the feed tool is loosely connected to the rod.
  • a portion of the rod may be provided with one or two grooves extending along its entire length, and the feed tool may comprise a retaining ring loosely disposed about the rod and engaging two grooves in the grooves.
  • the rod In the region of the grooves, the rod can have an enlarged diameter compared to its other regions, forming a driving region.
  • the discharge and closure element and the feed tool can be moved or driven independently of each other.
  • the metering device has a housing which tapers in the direction of the outlet opening
  • 1 shows a metering device with a screwed onto a removal vessel dosing in three-dimensional representation
  • 2a shows a dosing head with a first embodiment of the discharge and closure element in the open position and with a first embodiment of the feed tool in three-dimensional representation, wherein the housing is cut longitudinally;
  • FIG. 2b shows a dosing head with a first embodiment of the discharge and closure element in the closed position and with a first embodiment of the supply tool in a three-dimensional representation, wherein the housing is cut longitudinally;
  • 3a shows a dosing with a second embodiment of the discharge and closure element in the open position in three-dimensional
  • Figure 3b shows a dosing head with a second embodiment of the Austragungsund closure element in the closed position in three-dimensional view, wherein the housing is cut longitudinally;
  • FIG. 4 shows the dosing head from FIG. 3b, wherein a supply tool is present in the first embodiment
  • Figure 5a shows a section through the dosing of Figure 4 with the discharge and closure element in the open position.
  • Figure 5b shows a section through the dosing of Figure 4, wherein the discharge and closure element is shown in the closed position.
  • FIG. 6a shows a dosing head with a third embodiment of the discharge and closure element in the closed position and with a second embodiment of the supply tool in a three-dimensional representation, wherein the housing is cut longitudinally;
  • Figure 6b is a side view of the dosing of Figure 6a, wherein the housing is cut longitudinally;
  • FIG. 6c shows the dosing head from FIG. 6a with the discharge and closure element in the open position;
  • FIG. 6d shows the dosing head from FIG. 6b with the discharge and closure element in the open position
  • Figure 7a shows a dosing head with a fourth embodiment of the discharge and closure element in the closed position and the embodiment of the supply tool of Figure 6a in three-dimensional view, wherein the housing is cut longitudinally.
  • Figure 7b is a side view of the dosing head of Figure 7a, wherein the housing is cut longitudinally;
  • FIG. 8a shows a dosing head with a fifth embodiment of the discharge and closure element in the closed position and with a third embodiment of the supply tool in a three-dimensional representation, wherein the housing is cut longitudinally;
  • Figure 8b is a side view of the dosing head of Figure 8a, wherein the housing is cut longitudinally;
  • FIG. 9a shows a highly schematic view from above into a dosing head, wherein the third discharge and closure element is shown cut in the region of the outlet opening 7;
  • FIG. 9b shows a highly schematic view from above into a dosing head, wherein the fourth discharge and closure element is shown cut in the region of the outlet opening;
  • FIG. 10a shows a section through a further embodiment of a dosing head with an opened outlet opening in the first embodiment of the discharge and closure element and a fourth embodiment of the supply tool
  • FIG. 10b shows the supply tool of FIG. 10a loosely connected to a rod in a three-dimensional representation
  • Figure 1 1 a the feed tool of Figures 6 and 7 in three-dimensional view from the perspective of obliquely from above;
  • FIG. 12a shows the supply tool from FIG. 8 in a three-dimensional representation from the perspective obliquely from above;
  • FIG. 12b shows the supply tool from FIG. 8 in a side view
  • FIG. 13b the first discharge and closure element rotated by 90 ° with respect to the illustration of FIG. 13a;
  • FIG. 13c shows the first discharge and closure element in a three-dimensional representation
  • FIG. 14a shows a sixth embodiment of the discharge and closure element laterally with a view of the discharge surface
  • FIG. 14b shows a sixth embodiment of the discharge and closure element rotated by 90 ° with respect to the representation of FIG. 14a;
  • FIG. 14c shows a sixth embodiment of the discharge and closure element in a three-dimensional representation
  • FIG. 15c shows the third embodiment of the discharge and closure element in a three-dimensional representation
  • Figure 15d shows the third embodiment of the discharge and closure element in a three-dimensional representation
  • Figure 17a shows the fifth embodiment of the discharge and closure element, as shown in Figures 8a and 8b, laterally overlooking the discharge surface.
  • FIG. 7c shows the fifth embodiment of the discharge and closure element in a sectional representation in a plane oriented orthogonally to the central longitudinal axis in the region of the outlet opening;
  • FIG. 18a shows a seventh embodiment of the discharge and closure element, laterally with a view of the discharge surface
  • FIG. 18b shows the seventh embodiment of the discharge and closure element in a three-dimensional representation
  • the seventh embodiment of the discharge and closure element in a sectional view in a plane oriented orthogonal to the central longitudinal axis in the region of the outlet opening.
  • FIG. 1 shows a metering device for powdered or pasty substances which comprises a dosing head 1 and a removal vessel 2.
  • the metering device is designed substantially axially symmetrical and is in its operating position, for example, when metered, or in the ready state, aligned with its central longitudinal axis 4 in the vertical direction. It is placed on the sampling vessel 2 and was screwed before filling the sampling vessel by means of an internal thread 5 of the dosing head 1 and an external thread 8 of the sampling vessel 2 on this.
  • the dosing head can be separably connected to the removal vessel in any manner known from the prior art, or it can also be permanently connected to the removal vessel. For the purpose of facilitated cleaning, however, it is preferable to use a dispensing head 1 which may be screwed on and possibly screwed on.
  • the housing 3 has a projection 23, which for example serves to fasten the metering device in a holder, not shown here.
  • the housing 3 tapers towards the outlet opening 7, whereby the substance to be metered improves the outlet opening 7 is fed.
  • this rejuvenation although preferred, is not essential.
  • FIG. 2 a shows a dosing head 1 with a first embodiment of a discharge and closure element 6 in a three-dimensional representation, the housing 3 of the dosing head 1 being cut lengthwise.
  • the dosing head 1 is shown in FIG. 2a with an opened outlet opening 7.
  • the discharge and closure element 6 is firmly connected to the rod 9, which extends along the central longitudinal axis 4 of the dosing head 1 and the metering device.
  • the rod 9 and thus the discharge and closure element 6 is both rotatable about the central longitudinal axis 4 and designed to be displaceable along this.
  • the rod 9 is preferably driven by a motor.
  • discharge and closure element 6 can also be integrally formed together with the rod 9.
  • FIG. 2b shows the dosing head in the same representation as FIG. 2a, wherein in FIG. 2b the outlet opening 7 is closed by the discharge and closure element 6.
  • the opening and closing of the outlet opening 7 takes place by a displacement of the discharge and closure element 6 along the central longitudinal axis 4, i. in Figures 2a and 2b in the vertical direction.
  • the discharge and closure element 6 has a closure region 27, which is of cylindrical design and, in the case of the closed position (see FIG. 2 b), accurately closes the outlet opening 7.
  • the outlet opening 7 is either completely open, as shown in FIG 2a, or at least partially open, thus forming a passage opening, which corresponds to an effective outlet opening.
  • a discharge surface 10 is formed, wherein in the embodiment of the discharge and closure element 6 shown in FIGS. 2 a and 2 b lowest point of the end face, forming a tip 1 1 coincides with a point of the cylinder surface and the highest point also coincides with a point of the cylinder surface.
  • the discharge surface 10 is drawn in the representation shown here as a flat surface. However, it can also be designed as a in one or in two dimensions, ie orthogonal to each other extending directions, inwardly curved, that is, as a concave surface. Furthermore, a discharge surface is conceivable which has a concave curvature inward in any direction or in two non-mutually orthogonal directions, that is, two arbitrary directions (see, for example, Figures 14a to 14c) and possibly wound around the central longitudinal axis.
  • the discharge and closure element 6 For dosing, ie in the open state of the outlet opening 7, the discharge and closure element 6 is either completely withdrawn from the outlet opening 7, which corresponds to a complete open position, or it projects with its discharge area 28, ie with the area comprising the discharge area 10, partially into the outlet opening 7 and leaves the passage opening for the passage of the substance to be dosed.
  • the discharge and closure element 6 in order to completely close the outlet opening 7, the discharge and closure element 6 must protrude outside the area with the discharge area 10, namely in the closure area 27 into the outlet opening 7.
  • the latter has a diameter which corresponds to the diameter of the discharge and closure element 6 in the closure region 27, so that a precise extension and retraction of the discharge and closure element 6 in or out of the outlet opening 7 and thus a complete closure of the same is possible , If the discharge and closure element 6 is retracted into the discharge opening 7 in the discharge area 28, then this is reduced in size compared with the complete open position. This can be the
  • Discharge of powdery or pasty substance are selectively controlled by each of the discharge region 28 of the discharge and closure element 6 more or less deeply into the outlet opening 7 protrudes into and thus forms a variable in their size passage opening.
  • a volume flow for good free-flowing fine-grained powder can be achieved with the described dosing 1, a volume flow, which
  • a feed tool 12 is arranged inside the metering head 1.
  • This has a holding device, with which it surrounds the rod 9 at two superposed positions annularly, whereby the supply tool 12 is loosely connected to the rod 9.
  • the feed tool 12 has a stirring member 14 and a rakel or Schaufeiförmig formed feed element 15.
  • the shown in Figures 2a and 2b upper retaining ring 29 of the holding device of the feed tool 12 is disposed above a fixed to the rod 9 transverse pin 16, the lower retaining ring 30 below the transverse pin 16.
  • the feed tool 12 is guided in the metering device.
  • the stirring part 14 serves to loosen the substance to be metered while it is in the region of the dosing head 1.
  • the feed element 15 is, as already mentioned, also in the open position of the discharge and closure element 6 in contact with the edge of the outlet opening 7, whereby upon rotation thereof, the substance to be metered is supplied to the passage opening, and if particles stick to the outlet opening 7 , These are replaced and the Dosiergut is discharged.
  • the feed element 15 preferably comprises a flat region, which has a tip 17 facing the edge of the outlet opening 7, this loosely with the edge the outlet opening 7 is in contact.
  • the feed element 15, or its planar region preferably has a curved shape, as a result of which the feed element 15 can take scoop-like powder with a strong coagulation and supply it to the outlet opening 7.
  • the feed element 15 moves in a circular path. It has proved to be advantageous if the position of the feed element 15 has an acute angle of attack in the tangential direction with respect to its circular path when rotating about the central longitudinal axis 4 and / or the feed element 15 is inclined at an acute angle of attack with respect to the central longitudinal axis 4. Furthermore, the feed element 15 is aligned at an acute angle to the radius of its circular path and touches the edge of the outlet opening 7 tangentially. There it has a cutting edge for releasing strongly coagulating and there adhering dosing from the edge.
  • the shape and orientation of the feed element 15 in the feed tool 12, in particular the aforementioned angle of attack of the feed element 15, is adapted to the consistency of the substance to be discharged.
  • one feed tool can be exchanged for another. Due to the shape and orientation of the feed tool 12, the direction of rotation of the discharge and closure element 6, and thus also of the feed tool 12, is predetermined for the embodiment of the metering device shown in FIGS. 2a and 2b. There is a clockwise rotation.
  • FIG. 3 a shows a dosing head 101 with a second embodiment of a discharge and closure element 106 in a three-dimensional representation, the housing 3 of the dosing head 101 being cut lengthwise.
  • the outlet opening 7 is partially open.
  • Components that correspond to those of Figures 1 to 2b are provided with the same reference numerals and not described again here.
  • the feed tool 12, as seen in Figures 2a and 2b, has been omitted here for clarity, the cross pin 16, which serves to drive the feed tool 12 can be seen.
  • the discharge and closure element 106 In the region of the discharge and closure element 106, which is designed to be extendable on movement along the central longitudinal axis 4 into or out of the outlet opening 7, the discharge and closure element 106 has a recess in FIG Shape of a recess 120.
  • the surface of the recess 120 is continuous and forms a Austragungs constitutional 10.
  • the recess 120 is located in the discharge area 128 of the cylindrical in the basic form Austragungs- and closure element 106 and forms it.
  • the closure region 127 is arranged below the discharge region 128 in the metering device arranged for operation, that is to say it forms the outer end of the discharge and closure element 106.
  • the end surface 121 forming the lower edge of the discharge and closure element 106 may be the exit opening 7 of the dosing head 101 flush, as shown in Figure 3b.
  • the outlet opening 7 has a diameter which substantially corresponds to the diameter of the discharge and closure element 106 in the closure region 127, so that an accurate extension and retraction of the discharge and closure element 106 into and out of the outlet opening 7 and thus a complete Closing the same is possible.
  • the outlet opening 7 could also be closed by means of the region of the discharge and closure element 106 arranged above the recess 120.
  • a flush closure of the outlet opening 7 is preferred, since the risk of hanging on Austragungs- and closure element substance is thus reduced.
  • the Austragungs sample 1 10 is an at least simply curved, twisted around the central longitudinal axis surface.
  • the discharge surface could also be curved concavely in the region of the recess 120 in two directions and / or have a torsion about the central longitudinal axis 4.
  • the width and the depth of the recess 120 in the discharge area 128 decreases in the direction of
  • the recess 120 When the discharge and closure element 106 is displaced along the central longitudinal axis 4, the recess 120 reaches the area of the outlet opening 7, as a result of which it is partially opened, forming the passage opening, so that powdered or pasty substance can pass out of this passage opening.
  • a concave curvature of the discharge surface 1 10 and in particular a slight twisting of the recess 120 about the central longitudinal axis causes the substance to be discharged during rotation of the discharge and closure element 106 is specifically taken from the discharge surface 1 10 and discharged. This is particularly favorable in the case of coagulating substances, which could possibly set at a Austragungs simulation 1 10 without curvature between the edge of the outlet opening 7 and the Austragungs Design 1 10 and thus could clog the passage opening.
  • the direction of rotation of the discharge and closure element 106 is adapted to the shape of its discharge area 128.
  • the feed tool 12 is mounted or guided on the rod 9 in such a way that it rotates with it on the one hand, but maintains its position when the rod 9 is displaced along the central longitudinal axis relative to it or to the discharge and closure element that is, with the supply element 15 in particular its tip 17 is always in loose contact with the edge of the outlet opening 7 and thus the powder when discharging leads against this, pushes down and strips from the edge.
  • FIGS. 5a and 5b show a sectional drawing of the dosing head 101.
  • FIGS. 6a to 6d show a third embodiment of the discharge and closure element 206 and its arrangement in the dosing head 201 in the closed position and in the open position.
  • Figures 6a and 6c show the dosing head 201 in a perspective view and the figure 6b and 6d from the side view, wherein the housing 203 is cut open in each case lengthwise.
  • the discharge area 228 has a recess 220 bounded by a concave discharge surface 210.
  • the edges of the recess 220 are not aligned parallel to the orthogonal to the central longitudinal axis 4 extending plane, but include with this any angle.
  • Such a recess 220 can be produced by means of a cylindrical incision at an angle other than 90 ° to the central longitudinal axis 4.
  • the Austragungs Scheme 228 and the closure portion 227 have a slightly different diameter, whereby the outlet opening 7 can be hermetically sealed, but still has enough clearance for the movement of the Austragungs- and closure element 206 in the open state.
  • the feed tool 212 shown in Figures 6a to 6d has a feed element 215 which is similar to that shown in Figures 4, 5a and 5b.
  • the orientation of the feed element 215 with respect to the central longitudinal axis 4 has an acute angle of attack in the tangential direction with respect to its circular path when rotating about the central longitudinal axis 4 and is inclined at an acute angle of attack with respect to the central longitudinal axis 4.
  • the feed element 215 is arranged at an angle to the radius of its circular path and touches the edge of the outlet opening 7 tangentially.
  • the storage and guidance of the feed tool 212 is a driving portion 31 of the rod 9, which has at least one over its entire length extending groove 32.
  • a retaining ring 33 of the feed tool 212 is loosely arranged, which engages with a pin 34 in the groove 32.
  • a pin 34 in the groove 32.
  • two opposing grooves 32 and pins 34 are present, the second in each case would not be seen here in the figure, as hidden by the rod 9.
  • the feed tool 212 is forced to rotate with the rod 9, but is translationally freely movable along the central longitudinal axis 4.
  • On the retaining ring 33 are a plurality of radially extending from the central longitudinal axis 4 to the outside Arranged 35, which protrude with a tip 37 in a circular groove 36 on the housing 203 and are movably guided there.
  • Other cantilevers without a tip serve as stirring elements 38.
  • the retaining ring 33, the pin 34, the arm 35 and the stirring elements 38 lie in a plane orthogonal to the central longitudinal axis 4. However, the stirring elements 38 can also be bent upwards or downwards and thus the loosening improve the substance to be dosed.
  • the feed element 215, preferably in one piece, connected The feed tool 212 is preferably made in one piece from a metal sheet or plastic.
  • Closure element 306 can be seen in FIG. 7a in a three-dimensional representation of the dosing head 301 and in FIG. 7b in a side view, wherein the housing 303 is cut open lengthwise.
  • the discharge region 328 of the discharge and closure element 306 is designed as a laterally tapered, that is to say off-center, downwardly tapered notch 46, the width and depth of which decrease towards the closure region 227.
  • the area is discontinuous here. It captures the substance to be dispensed during filling and carries it out by means of rotation.
  • this shape of the pointed downwardly tapered notch 46 simultaneously ensures, depending on the position of the discharge and closure element 306 within the outlet opening 7 a continuously variable passage opening.
  • the discharge area comprises a plurality of cylinder sections, to which the notches 46 adjoin as discharge sections, or these cylinder sections are arranged to be interrupting.
  • the notches 46 can - as shown in Figures 7a and 7b - be aligned with its tip vertically downwards or be incorporated obliquely into the Austragungs Symposium.
  • FIGS. 8a and 8b show a dosing head 401 in an illustration analogous to FIG.
  • This dosing head 401 has a fifth embodiment of the discharge and closure element 406 and a third embodiment of the supply tool 412.
  • the discharge and closure element 406 is in its Closure portion 227 designed like the third and fourth embodiment thereof, however, its Austragungs Society 428 has a plurality of elongated grooves 24 with variable depth and width in the shell of the substantially cylindrically shaped discharge and closure element 406 on. These grooves 24 are aligned in their longitudinal extent at an acute angle with respect to the central longitudinal axis 4 and thus in the opened state of the discharge and closure element 406 a plurality of passage openings for substances to be discharged.
  • the feed tool 412 has three feed elements 415 which are integrally connected to a retaining ring 433.
  • the retaining ring 433 is mounted on the rod 9 in the same way as described above with reference to FIGS. 6a to 6d via a driving region 31 and pins 34 engaging in its grooves 32.
  • the feed tool 412 shown here has no stirring elements 38, although these could also be present.
  • the function of stirring and Aufiockerns the substance to be discharged can also be met by the three arms 435, and the three feed elements 415.
  • the latter are designed substantially like the feed element 215 described above with reference to FIGS. 4 to 7 and aligned in the dosing head.
  • the three arms 435, each of which is connected to a supply element 415 have a tip 37, which are each movably guided in the circular groove 36 of the housing 3.
  • FIGS. 9a and 9b show a highly schematic view from above into the dosing head 201 and 301, wherein the respective discharge and closure element 206, 306 is shown cut in the region of the outlet opening 7. As a result, the shape of the respective passage opening becomes visible. From the feed tool is in the
  • FIGS. 9a and 9b show a feed element 315 which, for the sake of simple illustration, is drawn in the lateral plan view as a sheet delimited by flat surfaces.
  • the feed element 315 is aligned at an acute angle to the radius of its circular path and touches the edge of the outlet opening 7 tangentially and thus results in rotation (see arrow) of the discharge and closure element
  • the orientation of a feed element with respect to the central longitudinal axis 4 can also have an acute angle of attack in the tangential direction with respect to its circular path when rotating about the central longitudinal axis 4 and / or inclined at an acute angle of attack with respect to the central longitudinal axis 4, these angles can be varied depending on the substance to be dosed, for example, by replacing the feed tool in the dosing.
  • FIG. 10 a shows a further form of the dosing head 601 in a sectional drawing.
  • a supply tool 612 an elastic, preferably provided with a helical spring 25 wire or plastic strap 26.
  • the latter is shaped so that it follows the contour of the inner wall of the housing 603 with little play and is adapted at the outlet opening 607 in an acute-angled bend of the contour of the rod 609.
  • the wire or plastic yoke 26 moves following the rotation of the rod 609 following a circular path. It is designed such that it is inclined as a feed tool 612 acting at an acute angle to the plane of its orbit in its direction of rotation.
  • This supply tool 612 is also supported so that it is always in loose contact with the edge of the outlet opening 607, which is caused by the helical spring 25.
  • the discharge and closure member 606 is similar to that shown in Figures 2a and 2b and described above.
  • FIG. 10b shows a perspective view of the supply tool 612 mounted on the rod 609 via the helical spring 25.
  • the holder is provided with a three-way stirring member 614 (only two wings are visible), which is fixedly connected to the rod 609 and two lugs in a wing 39 40, 41 possesses, by which of
  • Wire or plastic strap 26 is loosely passed. Another, the wire or Plastic bracket 26 leading eyelet 42 is slightly below the stirring member 614 and is secured by a ring on the rod 609.
  • the helical spring 25 is supported from below on a wheel 43 consisting of two perforated disks, which wheel is connected to the rod 609 and whose guide is used in the metering head 609.
  • the feed tool 612 rotates with rotation of the rod.
  • the force of the spring 25 which is biased both in the closed and in the open state of the discharge and closure element 606, presses the supply tool 612 against the edge of the discharge opening 607 ,
  • FIGS. 11a and 11b show the feed tool 212 from FIGS. 6 and 7, in a three-dimensional view from obliquely above, and in the side view, and FIGS. 12a and 12b show that feed tool 412, which is shown in FIG can be seen, in appropriate representation.
  • the feed tool 212 has a feed element 215 which is integrally connected to a boom 235. In its region, which is always in loose contact with the edge of the outlet opening, this feed element 215 has a curved tip 44 facing the same, which releases the substance to be discharged from the edge of the outlet opening and supplies it to the respective discharge and closure element.
  • the retaining ring 33 is provided with two pins 34 which, as described with reference to FIG. 6, engage in corresponding grooves 32 on the driving area 31 mounted around the rod 9. As a result, the feed tool 212 is forced to rotate with the rod 9, but is translationally freely movable along the central longitudinal axis.
  • Such a feed tool 412 has three feed elements 415.
  • Such a feed tool 412 is particularly advantageous, for example, when discharging highly coagulating powder, since this can increase the discharge rate.
  • a feed element 215, 415 starting from its connection on the feed tool in the direction of its tip 44, has an inclination with respect to the Has vertical. That is, the feed member 212, 412 of the feed tool 215, 415 is inclined at an acute angle to the plane of its orbit in its rotational direction. Further, the feed tool 212, 412 has an outward inclination and is aligned with the radius of the retainer ring 33 at an angle. As a result, and by a curvature of the surface of the feed element 215, 415, the direction of rotation is substantially predetermined.
  • FIG. 13 the discharge and closure element 6 from FIGS. 2a and 2b is shown in different views. Shown is the Austragungs- and closure element 6 with the bolt 18 for attachment in the rod 9.
  • Figure 13a shows the discharge and closure element 6 from the side with a view of the
  • FIG. 14 shows a seventh embodiment of a discharge and closure element 706 with a tip, wherein the discharge region 728 has a discharge surface 710 concave in two directions.
  • This embodiment of the discharge surface 710 has the advantage that it supplies the substance to be discharged to the outlet opening 7.
  • the discharge and closure element 706 is shown in Figure 14 in various views; FIG. 14a is rotated laterally with respect to the discharge surface 710, FIG. 14b is rotated by 90 ° relative to the illustration of FIG. 14a, FIG. 14c is shown in a three-dimensional representation.
  • FIG. 15 the embodiment of the discharge and closure element 206, as has already been described with reference to FIGS. 6 a 6 d, can be seen in different views; FIG. 15a is rotated laterally with respect to the discharge surface 210, FIG. 15b is rotated by 90 ° relative to the illustration of FIG. 15a, FIG. 15c and FIG. 15d in a three-dimensional representation.
  • the recess 220 in the discharge area 228 is bounded by a concave discharge surface 210, the edges of which are not are aligned parallel to the orthogonal to the central longitudinal axis 4 aligned plane, but enclose with this any angle.
  • Such a recess can be produced by means of a cylindrical incision at an angle different from 90 ° to the central longitudinal axis 4.
  • FIGS. 15a to 15d the diameter at the discharge area 228 is somewhat smaller than at the closure area 227. It goes without saying that the outlet opening 7 of the dosing head has a diameter adapted to the closure area 227, as a result of which they are hermetically sealed can, however, in the open state has enough play for the rotation. This shape of a closure region with a diameter which is changed relative to the respective dispensing region is also conceivable and feasible for the dispensing and closure elements shown in the preceding figures.
  • FIG. 16 shows the fourth embodiment of the closure element 306, as illustrated in FIGS. 7a and 7b, in different views; FIG. 16a, laterally with a view of the discharge surface, FIG. 16b, in a three-dimensional representation.
  • the notch 46 which may otherwise also be oriented obliquely in relation to the direction of the central longitudinal axis 4, detects the substance to be dispensed during filling and supplies it by means of rotation of the outlet opening 7.
  • this embodiment of the discharge and closure element 306 also ensures a continuous opening and closing of the outlet opening 7.
  • FIG. 16c shows, a section through a discharge and closure element 306 according to FIGS. 16a and 16b in the region of the partially closed discharge opening 7 ,
  • the cross section of the passage opening is triangular, with one side, namely, bounded by the edge of the outlet opening 7
  • FIGS. 16a to 16c only one notch 46 is arranged in the discharge area 328.
  • two such notches 46 can be mounted, for example, opposite one another on the discharge and closure element.
  • the diameter at the discharge area 328 is somewhat smaller than at the closure area 327.
  • the fifth embodiment of the discharge and closure element 406, as shown in FIGS. 8a and 8b, can be seen laterally in view 17a with respect to the discharge surface and in FIG. 17b in a three-dimensional representation.
  • FIG. 17c shows, which represents a section through a discharge and closure element 406 according to FIGS. 17a and 17b in the region of the partially closed outlet opening 7, the cross section of the passage openings is continuously variable.
  • Figure 18 shows a seventh embodiment of the discharge and closure element 806, in different views; 18a in a three-dimensional representation, FIG. 18c in a sectional view in a plane oriented orthogonally to the central longitudinal axis in the region of the outlet opening 7.
  • Three elongated recesses 820 with mirror-symmetrical circular segment-shaped edges are parallel to the central longitudinal axis 4 with their plane of symmetry extending around the discharge area 828.
  • FIG. 18c it becomes particularly clear how three regions of the outlet opening 7 for discharging the substance are available when the discharge and closure element 806 is opened and continuously variable in their size by translational displacement of the discharge and closure element 806.
  • variable width and depth of the recess which reduces in the direction of the closure area results in a variable in its size
  • the feed tool can also have its own drive and be moved both translationally and rotationally independently of the discharge and closure element, wherein at least in the case of discharging substance to be metered, the supply tool is in loose contact with the edge of the exit opening.
  • the rod with the discharge and closure element can be biased in a further embodiment in the direction of the central longitudinal axis, so that when the drive is decoupled, the outlet opening is automatically closed.

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Abstract

Eine Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen weist einen Verschlussbereich (27, 127, 227, 627, 727) und einen Ausgangsbereich umfassendes Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 10 406, 606, 706, 806) auf. Die Dosiereinrichtung weist ferner ein mindestens ein der Zuleitung der Substanz zu einer Austrittsöffnung (7, 607) dienendes Zufuhrelement (15, 215, 315, 415, 615) umfassendes Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) auf, wobei die Austrittsöffnung (7, 607) und das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) auf der Mittellängsachse (4) des Dosierkopfs (1, 101, 201, 15 301, 401, 601) angeordnet sind, und wobei das Zufuhrwerkzeug relativ zum Gehäuse um die Mittellängsachse (4) rotierbar und damit das mindestens eine Zufuhrelement auf einer Kreisbahn um die Mittellängsachse (4) bewegbar ausgestaltet ist. Das Austragungs- und Verschlusselement ist relativ zum Gehäuse um die Mittellängsachse (4) rotierbar und entlang der Mittellängsachse (4) translatorisch relativ zur Austrittsöffnung verschiebbar ausgestaltet. Das mindestens eine Zufuhrelement des Zufuhrwerkzeugs ist für das Austragen von Substanz unter einem spitzen Winkel zur Ebene seiner Kreisbahn in seiner Drehrichtung geneigt.

Description

Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen
Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige
Substanzen, welche einen mit einem Quell- oder Entnahmegefäss verbindbaren oder mit diesem verbundenen Dosierkopf aufweist.
Solche Dosiereinrichtungen finden insbesondere beim Dosieren kleiner Mengen, beispielsweise toxischer Substanzen, mit hoher Präzision in kleine Zielgefässe Verwendung. Häufig sind solche Zielgefässe auf einer Waage platziert, um die Menge der aus der Dosiereinrichtung ausgetragenen Substanz zu verwiegen, so dass sie anschliessend bestimmungsgemäss weiter verarbeitet werden kann.
Die zu dosierende Substanz befindet sich beispielsweise in einem Entnahmegefäss, welches mit dem Dosierkopf in Verbindung steht und für das Dosieren mit diesem eine Einheit - die Dosiereinrichtung - bildet. Dabei ist es wünschenswert, die zu dosierende Substanz durch eine kleine Öffnung der Dosiereinrichtung auszutragen, so dass sie auch gezielt in ein Gefäss mit einem kleinen Öffnungsquerschnitt abgefüllt werden kann.
Dosiereinrichtungen für trockenes und/oder pulverförmiges Schüttgut, beispielsweise Farbstoff pulver sind bekannt und im Einsatz. So wird in der US 5 145 009 A eine Vorrichtung zum Dosieren beschrieben, die aus einem Ausgabebehälter mit einem verschliessbaren Auslass an seiner Unterseite besteht. Als Verschluss dient ein kegelförmiger, sich nach oben verjüngender zum Öffnen einer Austrittöffnung vertikal nach unten verstellbarer Ventilkörper, der in seiner Offenstellung rotiert und Mittel zum Fördern des Gutes in Richtung der Auslassöffnung besitzt.
Die beschriebene Einrichtung eignet sich weniger gut für das Dosieren von Schüttgut in Gefässe mit einem kleinen Öffnungsquerschnitt. Die sich nach oben verjüngende Struktur des Ventilkörpers sowie dessen Rotation ergeben eine Radial- bzw. Horizontalkomponente der Schüttgutpartikel am Auslass und verursachen demzufolge eine Streuung, die selbst über einen relativ breiten Öffnungsquerschnitt eines abzufüllenden Gefässes hinausreichen kann.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austragen einer pulver- oder pastenförmigen Kleinstmengenprobe, beispielsweise für die Atomabsorptionsspektroskopie, offenbart die US 4 905 525 A. In einem Vorratsbehälter mit einer Auslassöffnung am Ende eines Formkanals ragt von oben her ein Stempel in das im Behälter befindliche Probenmaterial. Eine kleine Probenmenge wird durch den Formkanal gepresst und aus der Auslassöffnung ausgetragen, indem der Stempel in das Probenmaterial gedrückt wird, so dass es sich oberhalb des Formkanals verdichtet. In einer speziellen Ausführungsform ist der Behälter zur Auslassöffnung hin trichterförmig ausgebildet und der Stempel ist schräg zur Auslassöffnung angeordnet.
In der DE 198 41 478 A1 ist eine Dosiereinrichtung zum Abfüllen von viskosen, pastösen, pulverförmigen oder granulatförmigen Produkten beschrieben, mit einem Dosierbehälter, der in der für den Betrieb positionierten Dosiereinrichtung sich zu seinem unteren Ende hin verjüngt und eine dort angeordnete Austrittsöffnung aufweist. An einer zentral angeordneten rotierbar ausgestalteten Hohlwelle sind Abstreifwerkzeuge befestigt. Die Dosiereinrichtung verfügt über ein Dosierventil, das eine in der Hohlwelle angeordnete und translatorisch auf und ab bewegbare Ventilstange aufweist, an deren unterem Ende ein kegelförmig sich nach oben verjüngender Ventilkopf angeordnet ist, so dass die Austrittsmenge des Abfüllguts geregelt und die Austrittsöffnung von oben her geschlossen werden kann. In einigen der beschriebenen Ausführungsformen ist auch das Dosierventil rotierbar ausgebildet.
Bei einer Dosiereinrichtung gemäss der DE 198 41 478 A1 oder gemäss der US 5 145 009 A kann die aus dem Behälter auszutragende Menge nicht beliebig klein gehalten werden. Da die Austrittsöffnung ringförmig ist, ist die minimal zum Dosieren verwendbare Breite des Ringspaltes auf mindestens die Ausdehnung einer kleinsten Schüttguteinheit - beispielsweise eines Pulverkorns - begrenzt, wodurch gleichzeitig mehrere Schüttguteinheiten aus dem Ringspalt austreten können. Ferner besteht die Gefahr, dass je nach Beschaffenheit des Schüttgutes ein Teil des Spalts verstopft werden kann. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn gegen Ende des
Dosiervorgangs durch Reduktion der Breite des Ringspalts die Austragungsrate reduziert werden soll, da dabei dessen Breite im Verhältnis zu dessen Länge beziehungsweise Umfang stetig ungünstiger wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosiereinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welcher Kleinstmengen von pulver- oder pastenförmigen Substanzen gezielt in ein Gefäss eingefüllt werden können. Eine weitere Aufgabe besteht darin, stark koagulierende Substanzen oder Pasten mit der Dosiereinrichtung austragen zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
Eine Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen ist mit einem Entnahmegefäss und einem damit verbundenen oder verbindbaren Dosierkopf versehen, der ein Gehäuse aufweist, welches eine mit kreisförmigem Querschnitt versehene Austrittsöffnung besitzt. Ferner weist der Dosierkopf ein Austragungs- und Verschlusselement auf, welches einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung dienenden Verschlussbereich umfasst. Es ist ein Zufuhrwerkzeug, welches mindestens ein der Zuleitung der Substanz zur Austrittsöffnung dienendes
Zufuhrelement umfasst, vorhanden. Die Austrittsöffnung und das Austragungs- und Verschlusselement sind auf der Mittellängsachse des Dosierkopfs angeordnet. Das Zufuhrwerkzeug ist relativ zum Gehäuse um die Mittellängsachse rotierbar und damit das mindestens eine Zufuhrelement auf einer Kreisbahn um die Mittellängsachse bewegbar ausgestaltet. Das Austragungs- und Verschlusselement umfasst einen der Austragung von zu dosierender Substanz dienenden Austragungsbereich und ist relativ zum Gehäuse um die Mittellängsachse rotierbar und ist entlang der Mittellängsachse relativ zur Austrittsöffnung translatorisch verschiebbar ausgestaltet, kann demnach aus der Austrittsöffnung, beziehungsweise in die Austrittsöffnung aus- und eingefahren werden. Das mindestens eine Zufuhrelement des Zufuhrwerkzeugs ist für das Austragen von Substanz unter einem spitzen Winkel zur Ebene seiner Kreisbahn in seiner Drehrichtung geneigt.
Durch eine translatorische Verschiebung des Austragungs- und Verschlusselements entlang der Mittellängsachse der Dosiereinrichtung kann eine wirksame Austrittsöffnung, das heisst der Bereich der Austrittsöffnung, durch welchen im - A -
Dosierbetrieb die auszutragende Substanz aus der Dosiereinrichtung gelangt, also mindestens eine Durchtrittsöffnung, kontinuierlich in definierter Weise vergrössert beziehungsweise verkleinert werden. Eine variable Durchtrittsöffnung ermöglicht ein Austragen grosserer oder kleiner Substanzmengen je nach Bedarf. Insbesondere können kleinste Substanzmengen, beispielsweise Pulver im Mikrogrammbereich, ausgetragen werden. Während eines Dosiervorgangs kann somit zunächst bei relativ grosser Durchtrittsöffnung eine grosse Substanzmenge ausgetragen werden und bei Annäherung an eine vorgegebene Zielmenge durch die Translationsbewegung des Austragungs- und Verschlusselements die mindestens eine Durchtrittsöffnung derart verkleinert werden, dass nurmehr noch wenig Substanz ausgetragen wird und das Erreichen der Zielmenge äusserst genau erfolgen kann. Vermittels des Zufuhrwerkzeugs wird zudem die auszutragende Substanz der Austrittsöffnung zugeführt, indem sie durch die Form und Anordnung des Zufuhrwerkzeugs im Dosierkopf eine Kraftkomponente nach unten erfährt und gewissermassen aus der Durchtrittsöffnung gepresst wird. Gleichzeitig bewirkt das Zufuhrwerkzeug auch eine Auflockerung der Substanz, insbesondere, wenn es sich dabei um ein Pulver handelt.
Dadurch, dass das Zufuhrwerkzeug relativ zum Austragungs- und Verschlusselement entlang der Mittellängsachse translatorisch bewegbar gelagert und geführt ist, befindet es sich im Betriebszustand der Dosiereinrichtung stets in losem Kontakt mit der die Austrittsöffnung umgebenden Kante des Gehäuses, im Folgenden als Rand der Austrittsöffnung bezeichnet. Es ist somit gewährleistet, dass auch bei kleinster Durchtrittsöffnung immer genügend zu dosierende Substanz derselben zugeführt wird. Daher ist es im Zusammenwirken von Zufuhrwerkzeug und Austragungs- und Verschlusselement möglich, stark koagulierende Pulver sowie Pulver mit geladenen Partikeln oder Pasten zu dosieren, indem diese Substanzen aufgelockert, der
Durchtrittsöffnung kontrolliert zugeführt und vom Rand der Austrittsöffnung abgestreift werden.
Die Richtung der Rotation des Austragungs- und Verschlusselement sowie des Zufuhrwerkzeugs ist durch die Ausgestaltung des Austragungsbereichs und/oder die Anordnung und Ausgestaltung des mit dem Austragungsbereich zusammenwirkendem
Zufuhrwerkzeugs vorgegeben. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Zufuhrwerkzeugs umfasst das mindestens eine Zufuhrelement einen flächigen Bereich, welcher bevorzugt in einer Richtung oder in zwei Richtungen eine schaufelartige Krümmung aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Zufuhrwerkzeug mindestens ein Zufuhrelement aufweist, dessen flächiger Bereich unter einem spitzen Winkel zum Radius seiner Kreisbahn ausgerichtet ist und die die Austrittsöffnung umgebende Kante des Gehäuses, im Folgenden als Rand der Austrittsöffnung bezeichnet, tangential berührt. Alternativ oder gleichzeitig kann das Zufuhrelement unter einem spitzen Winkel gegenüber der Mittellängsachse geneigt sein. Diese Massnahmen, insbesondere wenn kombiniert, verbessern im hohen Masse das Austragen von pappigen Pulvern oder pastösen Substanzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des mindestens einen Zufuhrelements des Zufuhrwerkzeugs weist dieses eine Spitze auf, die im Betriebszustand der Dosiereinrichtung stets mit dem Rand der Austrittsöffnung in losem Kontakt ist. Insbesondere kann diese Spitze noch leicht zur Mittellängsachse hin gekrümmt sein. Das Zufuhrelement kann auch an seiner der Austrittsöffnung zugewandten Kante eine Schneide aufweisen, wodurch beim Dosieren stark koagulierender Substanzen ein Festkleben derselben an der Austragungsöffnung oder am Austragungsbereich verhindert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Zufuhrwerkzeug mittels Federkraft gegen den Rand der Austrittsöffnung gedrückt werden und weist in spezieller Ausfertigung einen Federbügel als Zufuhrelement auf.
Das Austragungs- und Verschlusselement kann in vielfältiger Weise ausgestaltet sein. In bevorzugter Weise ist es in seiner Grundform zylinderförmig ausgebildet und weist einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung dienenden zylinderförmigen
Verschlussbereich und einen diesem benachbart angeordneten, der Austragung von zu dosierender Substanz dienenden Austragungsbereich auf. Der Austragungsbereich befindet sich im betriebsbereiten Zustand der Dosiereinrichtung im unteren Bereich des Austragungs- und Verschlusselements, wobei die dort befindliche Endfläche gegenüber einer Ebene orthogonal zur Mittellängsachse schräg verläuft. Dabei bildet der tiefstgelegene Punkt dieser Endfläche eine Spitze, indem sie mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt, wobei der höchstgelegene Punkt ebenfalls mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Austragungs- und Verschlusselement in seiner Grundform zylinderförmig ausgebildet und weist mindestens einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung dienenden zylinderförmigen Verschlussbereich und einen diesem benachbart angeordneten, der Austragung von zu dosierender Substanz dienenden Austragungsbereich mit mindestens einer von der Zylindermantelfläche ausgehenden Vertiefung auf.
Der Austragungsbereich des Austragungs- und Verschlusselements weist demnach eine Form auf, die für ein sich mit seinem Austragungsbereich in der Austrittsöffnung befindlichen Austragungs- und Verschlusselement mindestens eine aussermittig angeordnete und nicht konzentrisch ausgebildete wirksame Austrittsöffnung, das heisst eine Durchtrittsöffnung freilässt. Durch eine translatorische Verschiebung des Austragungs- und Verschlusselements entlang der Mittellängsachse der Dosiereinrichtung kann die Durchtrittsöffnung, das heisst ein Bereich der Austrittsöffnung, durch welchen im Dosierbetrieb die auszutragende Substanz aus der Dosiereinrichtung gelangt, kontinuierlich in definierter Weise vergrössert beziehungsweise verkleinert werden. Ausserdem wird ihre Orientierung bezüglich der Mittellängsachse durch Rotation ständig verändert.
Diese variable wirksame Austrittsöffnung oder Durchtrittsöffnung ermöglicht ein Austragen grosserer oder kleiner Substanzmengen je nach Bedarf. Insbesondere können kleinste Substanzmengen, beispielsweise Pulver im Mikrogrammbereich, ausgetragen werden. Während eines Dosiervorgangs kann somit zunächst bei relativ grosser Durchtrittsöffnung eine grosse Substanzmenge ausgetragen werden und bei
Annäherung an eine vorgegebene Zielmenge durch die Translationsbewegung des Austragungs- und Verschlusselements die Durchtrittsöffnung derart verkleinert werden, dass nurmehr noch wenig Substanz ausgetragen wird und das Erreichen der Zielmenge äusserst genau erfolgen kann. Die Durchtrittsöffnung weist somit, sofern die Austrittsöffnung nicht vollständig verschlossen ist, immer einen definierten
Querschnitt auf, optimiert auf die zu dosierende Substanz. Die mindestens eine von der Zylindermantelfläche ausgehende Vertiefung des Austragungsbereichs kann in Form einer Aussparung und/oder einer Nut und/oder einer Kerbe ausgebildet sein. Insbesondere variiert die Breite und die Tiefe der jeweiligen Vertiefung derart, dass sie zum Verschlussbereich hin kleiner wird.
In spezifischer Ausformung ist das Austragungs- und Verschlusselement mit einer entlang der Mittellängsachse angeordneten Stange, welche das Entnahmegefäss als Antriebswelle durchdringt, verbunden, wobei das Zufuhrwerkzeug an der Stange und relativ zu dieser und damit zum Austragungs- und Verschlusselement translatorisch entlang der Mittellängsachse verschiebbar gelagert und/oder geführt ist.
Zur Lagerung und Führung des Zufuhrwerkzeugs an der Stange weist dieses eine Haltevorrichtung auf, mit welcher es die Stange an zwei übereinander angeordneten Positionen ringförmig umgreift, wodurch das Zufuhrwerkzeug mit der Stange lose verbunden ist. Alternativ kann ein Bereich der Stange mit einer oder mit zwei sich über ihre gesamte Länge erstreckenden Nuten versehen sein und das Zufuhrwerkzeug einen Haltering aufweisen, der lose um die Stange angeordnet ist und mit zwei Zapfen in die Nuten eingreift. Im Bereich der Nuten kann die Stange gegenüber ihren übrigen Bereichen - einen Mitnahmebereich bildend - einen vergrösserten Durchmesser aufweisen.
Prinzipiell können das Austragungs- und Verschlusselement und das Zufuhrwerkzeug unabhängig von einander bewegbar beziehungsweise antreibbar sein.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Dosiereinrichtung ein Gehäuse auf, welches sich in Richtung zur Austrittsöffnung hin verjüngt
Die Dosiereinrichtung wird anhand von Beispielen, wie sie schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind, im Folgenden beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Dosiereinrichtung mit einem auf ein Entnahmegefäss aufgeschraubten Dosierkopf in dreidimensionaler Darstellung; Figur 2a einen Dosierkopf mit einer ersten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Offenstellung und mit einer ersten Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 2b einen Dosierkopf mit einer ersten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Geschlossenstellung und mit einer ersten Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 3a einen Dosierkopf mit einer zweiten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Offenstellung in dreidimensionaler
Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 3b einen Dosierkopf mit einer zweiten Ausführungsform des Austragungsund Verschlusselements in der Geschlossenstellung in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 4 den Dosierkopf aus Figur 3b, wobei ein Zufuhrwerkzeug in der ersten Ausführungsform vorhanden ist;
Figur 5a einen Schnitt durch den Dosierkopf aus Figur 4 mit dem Austragungs- und Verschlusselements in der Offenstellung;
Figur 5b einen Schnitt durch den Dosierkopf aus Figur 4, wobei das Austragungs- und Verschlusselement in der Geschlossenstellung gezeigt ist;
Figur 6a einen Dosierkopf mit einer dritten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Geschlossenstellung und mit einer zweiten Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 6b eine Seitenansicht des Dosierkopfs aus Figur 6a, wobei dessen Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist; Figur 6c den Dosierkopf aus Figur 6a mit dem Austragungs- und Verschlusselement in der Offenstellung;
Figur 6d den Dosierkopf aus Figur 6b mit dem Austragungs- und Verschlusselement in der Offenstellung;
Figur 7a einen Dosierkopf mit einer vierten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Geschlossenstellung und der Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs aus Figur 6a in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 7b eine Seitenansicht des Dosierkopfs aus Figur 7a, wobei dessen Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 8a einen Dosierkopf mit einer fünften Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements in der Geschlossenstellung und mit einer dritten Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 8b eine Seitenansicht des Dosierkopfs aus Figur 8a, wobei dessen Gehäuse der Länge nach aufgeschnitten ist;
Figur 9a eine stark schematisiert Sicht von oben in einen Dosierkopf, wobei das dritte Austragungs- und Verschlusselement im Bereich der Austrittsöffnung 7 geschnitten gezeigt ist;
Figur 9b eine stark schematisiert Sicht von oben in einen Dosierkopf, wobei das vierte Austragungs- und Verschlusselement im Bereich der Austrittsöffnung geschnitten gezeigt ist;
Figur 10a einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dosierkopfs mit geöffneter Austrittsöffnung in der ersten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements und einer vierten Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs; Figur 10b das mit einer Stange lose verbundene Zufuhrwerkzeug aus Figur 10a in dreidimensionaler Darstellung;
Figur 1 1 a das Zufuhrwerkzeug aus den Figuren 6 und 7 in dreidimensionaler Darstellung aus der Sicht von schräg oben;
Figur 1 1 b das Zufuhrwerkzeug aus den Figuren 6 und 7 in der Seitenansicht;
Figur 12a das Zufuhrwerkzeug aus der Figur 8 in dreidimensionaler Darstellung aus der Sicht von schräg oben;
Figur 12b das Zufuhrwerkzeug aus der Figur 8 in der Seitenansicht;
Figur 13a das erste Austragungs- und Verschlusselement seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche;
Figur 13b das erste Austragungs- und Verschlusselement gegenüber der Darstellung von Figur 13a um 90° gedreht;
Figur 13c das erste Austragungs- und Verschlusselement in einer dreidimensionalen Darstellung;
Figur 14a eine sechste Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche;
Figur 14b eine sechste Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements gegenüber der Darstellung von Figur 14a um 90° gedreht;
Figur 14c eine sechste Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
Figur 15a die dritte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements, wie sie in den Figuren 6a bis 6d gezeigt ist seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche; Figur 15b die dritte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements gegenüber der Darstellung von Figur 15a um 90° gedreht;
Figur 15c die dritte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
5 Figur 15d die dritte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
Figur 16a die vierte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements, wie sie in den Figuren 7a und 7b gezeigt ist, seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche,
O Figur 16b die vierte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
Figuri 6c die vierte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer Schnittdarstellung in einer orthogonal zur Mittellängsachse ausgerichteten Ebene im Bereich der Austrittsöffnung.
5 Figur 17a die fünfte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements, wie sie in den Figuren 8a und 8b gezeigt ist, seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche;
Figur 17b die fünfte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
0 Figuri 7c die fünfte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer Schnittdarstellung in einer orthogonal zur Mittellängsachse ausgerichteten Ebene im Bereich der Austrittsöffnung;
Figur 18a eine siebte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements, seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche; Figur 18b die siebte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer dreidimensionalen Darstellung;
Figur18c die siebte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements in einer Schnittdarstellung in einer orthogonal zur Mittellängsachse ausgerichteten Ebene im Bereich der Austrittsöffnung.
Figur 1 zeigt eine Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen, welche einen Dosierkopf 1 und ein Entnahmegefäss 2 umfasst. Die Dosiereinrichtung ist im Wesentlichen axialsymmetrisch ausgestaltet und ist in ihrer Betriebsstellung, beispielsweise wenn dosiert werden soll, beziehungsweise im betriebsbereiten Zustand, mit ihrer Mittellängsachse 4 in vertikaler Richtung ausgerichtet. Der ein Gehäuse 3 aufweisende Dosierkopf 1 befindet sich in der Figur 1 unterhalb des Entnahmegefässes 2. Er ist auf das Entnahmegefäss 2 aufgesetzt und wurde vor dem Befüllen des Entnahmegefässes mittels eines Innengewindes 5 des Dosierkopfs 1 und eines Aussengewindes 8 des Entnahmegefässes 2 auf dieses aufgeschraubt. Der Dosierkopf kann prinzipiell in jeder aus dem Stand der Technik bekannten Weise trennbar mit dem Entnahmegefäss verbunden sein, oder auch fest mit dem Entnahmegefäss verbunden sein. Zum Zwecke einer erleichterten Reinigung ist jedoch ein aufsetz- und gegebenenfalls aufschraubbarer Dosierkopf 1 vorzuziehen.
Das Gehäuse 3 weist einen Vorsprung 23 auf, der beispielsweise dem Befestigen der Dosiereinrichtung in einem hier nicht gezeigten Halter dient. Das Gehäuse 3 verjüngt sich zur Austrittsöffnung 7 hin, wodurch die zu dosierende Substanz verbessert der Austrittsöffnung 7 zugeleitet wird. Diese Verjüngung, wenngleich bevorzugt, ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Eine mit einem Austragungs- und Verschlusselement 6 verbundene Stange 9 durchsetzt - eine Antriebswelle bildend - das Entnahmegefäss 2 und ragt in der Figur 1 mit einem Ende aus dem Entnahmegefäss 2 heraus. Dort weist die Stange 9 einen Kupplungsbereich 19 für eine hier nicht gezeigte Antriebsvorrichtung auf, sei dies ein Handantrieb oder ein motorischer Antrieb. In der Figur 2a ist ein Dosierkopf 1 mit einer ersten Ausführungsform eines Austragungs- und Verschlusselements 6 in dreidimensionaler Darstellung gezeigt, wobei das Gehäuse 3 des Dosierkopfs 1 der Länge nach aufgeschnitten ist. Der Dosierkopf 1 ist in der Figur 2a mit geöffneter Austrittsöffnung 7 gezeigt. Das Austragungs- und Verschlusselement 6 ist mit der Stange 9, welche sich entlang der Mittellängsachse 4 des Dosierkopfes 1 bzw. der Dosiereinrichtung erstreckt, fest verbunden. Die Stange 9 und damit das Austragungs- und Verschlusselement 6 ist sowohl um die Mittellängsachse 4 rotierbar als auch entlang dieser verschiebbar gestaltet. Dabei wird die Stange 9 vorzugsweise motorisch angetrieben.
Es versteht sich von selbst, dass das Austragungs- und Verschlusselement 6 zusammen mit der Stange 9 auch einstückig ausgebildet sein kann.
Die Figur 2b zeigt den Dosierkopf in gleicher Darstellung, wie die Figur 2a, wobei in der Figur 2b die Austrittsöffnung 7 durch das Austragungs- und Verschlusselement 6 verschlossen ist. Das Öffnen und Schliessen der Austrittsöffnung 7 erfolgt durch ein Verschieben des Austragungs- und Verschlusselements 6 entlang der Mittellängsachse 4, d.h. in den Figuren 2a und 2b in vertikaler Richtung.
Das Austragungs- und Verschlusselement 6 weist einen Verschlussbereich 27 auf, welcher zylinderförmig ausgestaltet ist und im Fall der Geschlossenstellung (siehe Figur 2b) passgenau die Austrittsöffnung 7 verschliesst. Im Fall des Dosierens, ist die Austrittsöffnung 7 entweder ganz geöffnet, wie es die Figur 2a zeigt, oder zumindest teilweise geöffnet und bildet so eine Durchtrittsöffnung, welche einer wirksamen Austrittsöffnung entspricht. Dabei ragt ein dem Verschlussbereich 27 benachbart angeordneter, der Austragung von zu dosierender Substanz dienender Austragungsbereich 28 des Austragungs- und Verschlusselements 6 in die Austrittsöffnung 7 hinein.
Der sich im betriebsbereiten Zustand der Dosiereinrichtung im unteren Bereich des Austragungs- und Verschlusselements befindende Austragungsbereich 28 weist eine Endfläche auf, welche gegenüber einer Ebene orthogonal zur Mittellängsachse schräg verläuft. Dabei wird eine Austragungsfläche 10 gebildet, wobei in der in den Figuren 2a und 2b gezeigten Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements 6 der tiefstgelegene Punkt der Endfläche, eine Spitze 1 1 bildend, mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt und der höchstgelegene Punkt ebenfalls mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt.
Die Austragungsfläche 10 ist in der hier gezeigten Darstellung als ebene Fläche gezeichnet. Sie kann jedoch auch als eine in einer oder in zwei Dimensionen, also orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen, nach innen gewölbte, das heisst als konkave Fläche ausgebildet sein. Ferner ist eine Austragungsfläche denkbar, welche eine konkave Wölbung nach innen in einer beliebigen Richtung oder in zwei nicht zueinander orthogonalen Richtungen, also zwei beliebigen Richtungen, besitzt (siehe z.B. Figuren 14a bis 14c) und gegebenenfalls um die Mittellängsachse verwunden ist.
Zum Dosieren, das heisst im geöffneten Zustand der Austrittsöffnung 7 ist das Austragungs- und Verschlusselement 6 entweder vollständig aus der Austrittsöffnung 7 zurückgezogen, was einer vollständigen Offenstellung entspricht, oder es ragt mit seinem Austragungsbereich 28, also mit dem Bereich der die Austragungsfläche 10 umfasst, teilweise in die Austrittsöffnung 7 hinein und lässt die Durchtrittsöffnung für den Durchtritt der zu dosierenden Substanz frei. Um jedoch die Austrittsöffnung 7 vollständig zu verschliessen muss das Austragungs- und Verschlusselement 6 ausserhalb des Bereichs mit der Austragungsfläche 10, namentlich im Verschlussbereich 27 in die Austrittsöffnung 7 hineinragen. Dabei besitzt Letztere einen Durchmesser, der dem Durchmesser des Austragungs- und Verschlusselements 6 im Verschlussbereich 27 entspricht, so dass ein passgenaues Ein- und Ausfahren des Austragungs- und Verschlusselements 6 in die bzw. aus der Austrittsöffnung 7 und damit ein vollständiges Verschliessen derselben möglich ist. Ist das Austragungs- und Verschlusselement 6 im Austragungsbereich 28 in die Austrittsöffnung 7 eingefahren, so ist diese gegenüber der vollständigen Offenstellung verkleinert. Damit kann die
Austragung von pulver- oder pastenförmiger Substanz gezielt gesteuert werden, indem jeweils der Austragungsbereich 28 des Austragungs- und Verschlusselements 6 mehr oder weniger tief in die Austrittsöffnung 7 hinein ragt und damit eine in ihrer Grosse variable Durchtrittsöffnung bildet. Für gut rieselfähiges feinkörniges Pulver kann mit dem beschriebenen Dosierkopf 1 ein Volumenstrom erreicht werden, welcher
Dosierungen im Mikrogrammbereich ermöglicht. Zur Bestimmung der ausgetragenen Substanzmenge wird bevorzugt eine - hier nicht dargestellte, da nicht Gegenstand der Erfindung - Waage verwendet.
Für den Fall des Dosierens von pulverförmigen Substanzen, die eine schlechte Rieselfähigkeit besitzen, also beispielsweise pappige Pulver oder für das Dosieren pastenförmiger Substanzen, ist ein Zufuhrwerkzeug 12 innerhalb des Dosierkopfs 1 angeordnet. Dieses weist eine Haltevorrichtung auf, mit welcher es die Stange 9 an zwei übereinander angeordneten Positionen ringförmig umgreift, wodurch das Zufuhrwerkzeug 12 mit der Stange 9 lose verbunden ist. Ferner besitzt das Zufuhrwerkzeug 12 einen Rührteil 14 und ein rakel- oder schaufeiförmig ausgebildetes Zufuhrelement 15. Der in den Figuren 2a und 2b gezeigte obere Haltering 29 der Haltevorrichtung des Zufuhrwerkzeugs 12 ist oberhalb eines mit der Stange 9 fest verbundenen Querbolzens 16 angeordnet, der untere Haltering 30 unterhalb des Querbolzens 16. Damit ist das Zufuhrwerkzeug 12 in der Dosiervorrichtung geführt. Beim translatorischen Verschieben der Stange 9 entlang der Mittellängsachse 4, wenn die Austrittsöffnung 7 geöffnet oder geschlossen werden soll, ist durch die lose
Verbindung des Zufuhrwerkzeugs 12 mit der Stange 9 gewährleistet - hier vermittels der Schwerkraft, dass die Stange 9 gegenüber dem Zufuhrwerkzeug 12 verschiebbar ist und dieses somit stets in losem Kontakt mit der die Austrittsöffnung umgebenden Kante 20 des Gehäuses 3, im Folgenden als der Rand der Austrittsöffnung 7 bezeichnet, bleibt. Ausserdem bewirkt ein bei Rotation der Stange 9 entstehender Kontakt des Querbolzens 16 mit dem Rührteil 14, dass sich das Zufuhrwerkzeug 12 mitdreht.
Das Rührteil 14 dient der Auflockerung der zu dosierenden Substanz, während sie sich im Bereich des Dosierkopfs 1 befindet.
Das Zufuhrelement 15 befindet sich, wie bereits erwähnt, auch in der Offenstellung des Austragungs- und Verschlusselements 6 in Kontakt zum Rande der Austrittsöffnung 7, wodurch beim Drehen desselben die zu dosierende Substanz der Durchtrittsöffnung zugeführt wird, und sofern Partikel an der Austrittsöffnung 7 hängen bleiben, diese abgelöst werden und das Dosiergut ausgetragen wird. Das Zufuhrelement 15 umfasst vorzugsweise einen flächigen Bereich, der eine dem Rande der Austrittsöffnung 7 zugewandte Spitze 17 aufweist, wobei diese lose mit dem Rand der Austrittsöffnung 7 in Kontakt ist. Das Zufuhrelement 15, beziehungsweise dessen flächiger Bereich weist bevorzugt eine gekrümmte Form auf, wodurch das Zufuhrelement 15 stark koagulierendes Pulver schaufelartig mitnehmen und der Austrittsöffnung 7 zuführen kann.
Infolge der Rotation des Zufuhrwerkzeugs 12 um die Mittellängsachse 4, bewegt sich das Zufuhrelement 15 auf einer Kreisbahn. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Position des Zufuhrelements 15 einen spitzen Anstellwinkel in tangentialer Richtung bezüglich seiner Kreisbahn bei Rotation um die Mittellängsachse 4 aufweist und/oder das Zufuhrelement 15 unter einem spitzen Anstellwinkel gegenüber der Mittellängsachse 4 geneigt ist. Ferner ist das Zufuhrelement 15 unter einem spitzen Winkel zum Radius seiner Kreisbahn ausgerichtet und berührt den Rand der Austrittsöffnung 7 tangential. Dort weist es eine Schneide auf zum Lösen von stark koagulierendem und dort haftendem Dosiergut vom Rand. Die Form und Ausrichtung des Zufuhrelements 15 im Zufuhrwerkzeug 12, insbesondere die erwähnten Anstellwinkel des Zufuhrelements 15, ist der Konsistenz der auszutragenden Substanz angepasst. Gegebenenfalls kann ein Zufuhrwerkzeug gegen ein anderes ausgetauscht werden. Aufgrund der Form und Ausrichtung des Zufuhrwerkzeugs 12, ist für die in den Figuren 2a und 2b gezeigten Ausführungsform der Dosiervorrichtung die Drehrichtung des Austragungs- und Verschlusselements 6, und damit hier auch des Zufuhrwerkzeugs 12, vorgegeben. Es erfolgt eine Drehung im Uhrzeigersinn.
In der Figur 3a ist ein Dosierkopf 101 mit einer zweiten Ausführungsform eines Austragungs- und Verschlusselements 106 in dreidimensionaler Darstellung gezeigt, wobei das Gehäuse 3 des Dosierkopfs 101 der Länge nach aufgeschnitten ist. Die Austrittsöffnung 7 ist teilweise geöffnet. Bauteile, die mit jenen der Figuren 1 bis 2b übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und hier nicht noch einmal beschrieben. Das Zufuhrwerkzeug 12, wie es in den Figuren 2a und 2b zu sehen ist, wurde der Übersichtlichkeit halber hier weggelassen, der Querbolzen 16, der dem Antrieb des Zufuhrwerkzeugs 12 dient, ist zu sehen.
Im Bereich des Austragungs- und Verschlusselements 106, der bei Bewegung entlang der Mittellängsachse 4 in die Austrittsöffnung 7 ein- bzw. aus dieser ausfahrbar gestaltet ist, weist das Austragungs- und Verschlusselement 106 eine Vertiefung in Form einer Aussparung 120 auf. Die Oberfläche der Aussparung 120 ist stetig und bildet eine Austragungsfläche 1 10. Die Aussparung 120 liegt im Austragungsbereich 128 des in der Grundform zylindrischen Austragungs- und Verschlusselements 106 und formt diesen. Der Verschlussbereich 127 ist bei dieser Ausführungsform in der für den Betrieb angeordneten Dosiereinrichtung unterhalb des Austragungsbereichs 128 angeordnet, das heisst er bildet das äussere Ende des Austragungs- und Verschlusselements 106. Auf diese Weise kann die die Unterkante des Austragungsund Verschlusselements 106 bildende Stirnfläche 121 die Austrittsöffnung 7 des Dosierkopfs 101 bündig abschliessen, wie in der Figur 3b gezeigt wird. Dabei besitzt die Austrittsöffnung 7 einen Durchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Austragungs- und Verschlusselements 106 im Verschlussbereich 127 entspricht, so dass ein passgenaues Ein- und Ausfahren des Austragungs- und Verschlusselements 106 in die bzw. aus der Austrittsöffnung 7 und damit ein vollständiges Verschliessen derselben möglich ist.
Prinzipiell könnte in der gezeigten Variante des Austragungs- und Verschlusselements 106 natürlich auch die Austrittsöffnung 7 vermittels des sich oberhalb der Aussparung 120 angeordneten Bereichs des Austragungs- und Verschlusselements 106 verschlossen werden. Ein bündiges Verschliessen der Austrittsöffnung 7 wird jedoch bevorzugt, da die Gefahr von am Austragungs- und Verschlusselement hängen gebliebener Substanz damit reduziert ist.
Die Austragungsfläche 1 10 ist eine zumindest einfach gekrümmte, um die Mittellängsachse verwundene Fläche. Die Austragungsfläche könnte jedoch auch im Bereich der Aussparung 120 in zwei Richtungen konkav gekrümmt sein und/oder eine Verwindung um die Mittellängsachse 4 aufweisen. Die Breite sowie die Tiefe der Aussparung 120 im Austragungsbereich 128 verkleinert sich in Richtung des
Verschlussbereichs 127.
Beim Verschieben des Austragungs- und Verschlusselements 106 entlang der Mittellängsachse 4 gelangt die Aussparung 120 in den Bereich der Austrittsöffnung 7, wodurch diese, die Durchtrittsöffnung bildend, teilweise geöffnet wird, so dass pulver- oder pastenförmige Substanz aus dieser Durchtrittsöffnung gelangen kann. Eine konkave Krümmung der Austragungsfläche 1 10 und insbesondere eine leichte Verwindung der Aussparung 120 um die Mittellängsachse bewirkt, dass die auszutragende Substanz beim Rotieren des Austragungs- und Verschlusselements 106 gezielt von der Austragungsfläche 1 10 mitgenommen und ausgetragen wird. Dies ist besonders günstig im Fall von koagulierenden Substanzen, die möglicherweise bei einer Austragungsfläche 1 10 ohne Krümmung sich zwischen dem Rand der Austrittsöffnung 7 und der Austragungsfläche 1 10 festsetzen könnten und somit die Durchtrittsöffnung verstopfen könnten. Für das Austragen der Substanz ist der Drehsinn des Austragungs- und Verschlusselements 106 der Ausformung seines Austragungsbereichs128 angepasst.
Im Fall von stark koagulierenden Pulvern ist es von erheblichem Vorteil, wenn von einem Zufuhrwerkzeug 12 mit einem rakel- oder schaufeiförmig ausgebildeten Zufuhrelement 15, wie es die Figur 4 in Zusammenhang mit einem Austragungs- und Verschlusselement 106 gemäss den Figuren 3a und 3b zeigt, Gebrauch gemacht wird, wobei dieses mit dem Austragungs- und Verschlusselement 106 zusammenwirkt.
Wie bereits oben erwähnt ist das Zufuhrwerkzeug 12 derart an der Stange 9 gelagert beziehungsweise geführt, dass es sich einerseits mit dieser mit dreht, andererseits aber bei einer Verschiebung der Stange 9 entlang der Mittellängsachse relativ zu dieser bzw. zum Austragungs- und Verschlusselement seine Position beibehält, das heisst mit dem Zufuhrelement 15 insbesondere seiner Spitze 17 stets in losem Kontakt mit dem Rand der Austrittsöffnung 7 steht und so das Pulver beim Austragen gegen diesen führt, nach unten drückt und vom Rand abstreift. Dies ist in den Figuren 5a und 5b dargestellt, welche eine Schnittzeichnung des Dosierkopfs 101 zeigen.
In der für die Figuren 5a und 5b gewählten Darstellung ist auch die Verbindung des Austragungs- und Verschlusselements 106 mit der Stange 9 zu erkennen. Dabei greift ein Bolzen 18 mit gegenüber dem Durchmesser des Austragungs- und Verschlusselements 106 verringertem Durchmesser in die Stange 9 ein und ist beispielsweise mit dieser verschraubt, verklebt, verlötet oder in sonstiger Weise fest verbunden. Die Figuren 6a bis 6d zeigen eine dritte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements 206 und dessen Anordnung im Dosierkopf 201 in der Geschlossenstellung sowie in der Offenstellung. Die Figuren 6a und 6c zeigen den Dosierkopf 201 in einer perspektivischen Darstellung und die Figur 6b und 6d aus der Seitenansicht, wobei das Gehäuse 203 jeweils der Länge nach aufgeschnitten ist. Der Austragungsbereich 228 weist eine Aussparung 220 auf, die von einer konkaven Austragungsfläche 210 begrenzt ist. Die Ränder der Aussparung 220 sind nicht parallel zur orthogonal zur Mittellängsachse 4 verlaufenden Ebene ausgerichtet, sondern schliessen mit dieser einen beliebigen Winkel ein. Eine solche Aussparung 220 lässt sich vermittels eines zylindrischen Einschnitts unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Mittellängsachse 4 herstellen. Der Austragungsbereich 228 und der Verschlussbereich 227 weisen einen geringfügig unterschiedlichen Durchmesser auf, wodurch die Austrittsöffnung 7 hermetisch verschlossen werden kann, jedoch im geöffneten Zustand noch genügend Spiel für die Bewegung des Austragungs- und Verschlusselements 206 besitzt.
Das in den Figuren 6a bis 6d gezeigte Zufuhrwerkzeug 212 weist ein Zufuhrelement 215 auf, welches ähnlich dem in den Figuren 4, 5a und 5b gezeigten ausgestaltet ist. Insbesondere weist die Ausrichtung des Zufuhrelements 215 in Bezug auf die Mittellängsachse 4 einen spitzen Anstellwinkel in tangentialer Richtung bezüglich seiner Kreisbahn bei Rotation um die Mittellängsachse 4 auf und ist unter einem spitzen Anstellwinkel gegenüber der Mittellängsachse 4 geneigt. Ferner ist das Zufuhrelement 215 unter einem Winkel zum Radius seiner Kreisbahn angeordnet und berührt den Rand der Austrittsöffnung 7 tangential. Der Lagerung und Führung des Zufuhrwerkzeugs 212 dient ein Mitnahmebereich 31 der Stange 9, welcher mindestens eine über ihre gesamte Länge sich erstreckende Nut 32 aufweist. Um den
Mitnahmebereich 31 ist ein Haltering 33 des Zufuhrwerkzeugs 212 lose angeordnet, welcher mit einem Zapfen 34 in die Nut 32 eingreift. Bevorzugt sind zwei einander gegenüber liegende Nuten 32 und Zapfen 34 vorhanden, wobei die jeweils zweiten hier in der Figur nicht zu sehen wären, da durch die Stange 9 verdeckt. Dadurch ist das Zufuhrwerkzeug 212 gezwungen, sich mit der Stange 9 mitzudrehen, ist jedoch translatorisch entlang der Mittellängsachse 4 frei beweglich. Am Haltering 33 sind mehrere strahlenförmig sich von der Mittellängsachse 4 nach aussen erstreckende Ausleger 35 angeordnet, welche mit einer Spitze 37 in eine Kreisnut 36 am Gehäuse 203 hineinragen und dort beweglich geführt sind. Weitere Ausleger ohne Spitze dienen als Rührelemente 38. Der Haltering 33, der Zapfen 34, die Ausleger 35 und die Rührelemente 38 liegen in einer Ebene orthogonal zur Mittellängsachse 4. Allerdings können die Rührelemente 38 auch nach oben oder nach unten gebogen sein und damit die Auflockerung der zu dosierenden Substanz verbessern. Mit einem Ausleger 235 ist das Zufuhrelement 215, vorzugsweise einstückig, verbunden Das Zufuhrwerkzeug 212 ist bevorzugt einstückig aus einem Blech oder aus Kunststoff hergestellt.
Eine vierte Form des die Austrittsöffnung 7 verschliessenden Austragungs- und
Verschlusselements 306 ist in der Figur 7a in einer dreidimensionalen Darstellung des Dosierkopfs 301 und in der Figur 7b in der Seitenansicht zu sehen, wobei das Gehäuse 303 jeweils der Länge nach aufgeschnitten ist. Dabei ist der Austragungsbereich 328 des Austragungs- und Verschlusselements 306 als eine seitlich, das heisst aussermittig angeordnete nach unten spitz zulaufende, das heisst in ihrer Breite und Tiefe variable Kerbe 46 ausgestaltet, wobei die Breite und die Tiefe zum Verschlussbereich 227 hin abnehmen. Die Austragungsfläche ist hier unstetig. Sie erfasst beim Abfüllen die auszutragende Substanz und trägt sie vermittels Rotation aus. Dabei gewährleistet diese Form der spitz nach unten zulaufenden Kerbe 46 gleichzeitig je nach Position des Austragungs- und Verschlusselements 306 innerhalb der Austrittsöffnung 7 eine kontinuierlich variable Durchtrittsöffnung. Es können auch mehrere Kerben 46, vorzugsweise in gleichmässiger Verteilung um den Umfang des Austragungsbereichs, an diesem angeordnet sein. Das heisst der Austragungsbereich umfasst mehrere Zylinderabschnitte, an welche die Kerben 46 als Austragungsabschnitte angrenzen, beziehungsweise diese Zylinderabschnitte unterbrechend angeordnet sind. Die Kerben 46 können - wie in den Figuren 7a und 7b gezeigt - mit ihrer Spitze vertikal nach unten ausgerichtet sein oder auch schräg in den Austragungsbereich eingearbeitet sein.
In den Figuren 8a und 8b ist ein Dosierkopf 401 in zur Figur 7 analoger Darstellung gezeigt. Dieser Dosierkopf 401 weist eine fünfte Ausführungsform des Austragungsund Verschlusselements 406 und eine dritte Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs 412 auf. Das Austragungs- und Verschlusselement 406 ist in seinem Verschlussbereich 227 gestaltet, wie die dritte und vierte Ausführungsform desselben, sein Austragungsbereich 428 weist jedoch mehrere längliche Nuten 24 mit variabler Tiefe und Breite im Mantel des im wesentlichen zylinderförmig ausgestalteten Austragungs- und Verschlusselements 406 auf. Diese Nuten 24 sind in ihrer Längsausdehnung unter einem spitzen Winkel bezüglich der Mittellängsachse 4 ausgerichtet und stellen somit in geöffnetem Zustand des Austragungs- und Verschlusselements 406 mehrere Durchtrittsöffnungen für auszutragende Substanzen dar.
Das Zufuhrwerkzeug 412 besitzt drei Zufuhrelemente 415, welche einstückig mit einem Haltering 433 verbunden sind. Der Haltering 433 ist in gleicher Weise, wie bereits oben anhand der Figuren 6a bis 6d beschrieben, über einen Mitnahmebereich 31 und in dessen Nuten 32 eingreifende Zapfen 34 an der Stange 9 gelagert. Im Gegensatz zur dort dargestellten Ausführungsform, besitzt das hier gezeigte Zufuhrwerkzeug 412 keine Rührelemente 38, obwohl diese auch vorhanden sein könnten. Die Funktion der Rührens und Aufiockerns der auszutragenden Substanz kann jedoch auch durch die drei Ausleger 435, sowie die drei Zufuhrelemente 415 erfüllt werden. Letztere sind im wesentlichen wie das weiter oben anhand der Figuren 4 bis 7 beschriebene Zufuhrelement 215 gestaltet und im Dosierkopf ausgerichtet. Die drei Ausleger 435, von denen jeder mit einem Zufuhrelement 415 verbunden ist, weisen eine Spitze 37 auf, welche jeweils in der Kreisnut 36 des Gehäuses 3 beweglich geführt sind.
Die Figuren 9a und 9b zeigen stark schematisiert eine Sicht von oben in den Dosierkopf 201 und 301 , wobei das jeweilige Austragungs- und Verschlusselement 206, 306 im Bereich der Austrittsöffnung 7 geschnitten gezeigt ist. Dadurch wird die Form der jeweiligen Durchtrittsöffnung erkennbar. Vom Zufuhrwerkzeug ist in den
Figuren 9a und 9b ein Zufuhrelement 315 sichtbar, welches der einfachen Illustration halber als ein von ebenen Flächen begrenztes Blech in der seitlichen Aufsicht gezeichnet ist. Das Zufuhrelement 315 ist unter einem spitzen Winkel zum Radius seiner Kreisbahn ausgerichtet und berührt den Rand der Austrittsöffnung 7 tangential und führt somit bei Rotation (siehe Pfeil) des Austragungs- und Verschlusselements
206, 306 sowie des Zufuhrwerkzeugs die zu auszutragende Substanz der jeweiligen Durchtrittsöffnung zu. Wie bereits oben erwähnt, kann die Ausrichtung eines Zufuhrelements in Bezug auf die Mittellängsachse 4 auch einen spitzen Anstellwinkel in tangentialer Richtung bezüglich seiner Kreisbahn bei Rotation um die Mittellängsachse 4 aufweisen und/oder unter einem spitzen Anstellwinkel gegenüber der Mittellängsachse 4 geneigt sein, wobei diese Winkel je nach zu dosierender Substanz variiert werden können, beispielsweise durch Austausch des Zufuhrwerkzeugs im Dosierkopf.
Mittels gestrichelter Linien sind im Bereich der Austrittsöffnung 7 - von links oben nach rechts unten in der Figur - weitere eine wirksame Austrittsöffnung beziehungsweise Durchtrittsöffnung begrenzende Positionierungen des Austragungs- und Verschlusselements 206, 306 angedeutet. Es versteht sich von selbst, dass diese lediglich repräsentativ für eine kontinuierliche Variation der Durchtrittsöffnung stehen.
In der Figur 10a ist eine weitere Form des Dosierkopfs 601 in einer Schnittzeichnung gezeigt. Dieser ist gegenüber den vorgängig beschriebenen Ausführungsformen eines Dosierkopfs etwas verlängert und weist als Zufuhrwerkzeug 612 einen elastischen, bevorzugt mit einer Schraubfeder 25 versehenen Draht- oder Kunststoffbügel 26 auf. Letzterer ist derart geformt, dass er mit geringem Spiel der Kontur der Innenwand des Gehäuses 603 folgt und an der Austrittsöffnung 607 in einem spitzwinkligen Knick der Kontur der Stange 609 angepasst ist. Im Falle des Austragens von zu dosierender Substanz bewegt sich der Draht- oder Kunststoffbügel 26 der Rotation der Stange 609 folgend auf einer Kreisbahn. Er ist derart ausgestaltet, dass er als Zufuhrwerkzeug 612 wirkend unter einem spitzen Winkel zur Ebene seiner Kreisbahn in seiner Drehrichtung geneigt ist. Dieses Zufuhrwerkzeug 612 ist ebenfalls derart gelagert, dass es sich stets in losem Kontakt mit dem Rand der Austrittsöffnung 607 befindet, was durch die Schraubfeder 25 bewirkt wird. Das Austragungs- und Verschlusselement 606 entspricht in etwa jenem, welches in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist und anhand dieser weiter oben beschrieben wurde.
Die Figur 10b zeigt in perspektivischer Darstellung das an der Stange 609 über die Schraubfeder 25 gelagerte Zufuhrwerkzeug 612. Der Halterung dient ein dreiflügliches Rührteil 614 (nur zwei Flügel sind sichtbar), welches fest mit der Stange 609 verbunden ist und in einem Flügel 39 zwei Ösen 40, 41 besitzt, durch welche der
Draht- oder Kunststoffbügel 26 lose hindurch geführt ist. Eine weitere, den Draht- oder Kunststoffbügel 26 führende Öse 42 befindet etwas unterhalb des Rührteils 614 und ist mittels eines Rings an der Stange 609 befestigt. Die Schraubfeder 25 stützt sich von unten an einem aus zwei durchbrochenen Scheiben bestehenden Rad 43 ab, welches mit der Stange 609 verbunden ist und deren Führung im Dosierkopf 609 dient. Damit dreht sich das Zufuhrwerkzeug 612 bei Rotation der Stange mit. Im Falle einer translatorischen Verschiebung der Stange 609 und damit des Austragungs- und Verschlusselements 601 drückt die Kraft der Feder 25 , welche sowohl im geschlossenen als auch im offenen Zustand des Austragungs- und Verschlusselements 606 vorgespannt ist, das Zufuhrwerkzeug 612 gegen den Rand der Austrittsöffnung 607.
Die Figuren 1 1 a und 1 1 b zeigen das Zufuhrwerkzeug 212 aus den Figuren 6 und 7, in dreidimensionaler Darstellung aus der Sicht von schräg oben, sowie in der Seitenansicht und die Figuren 12a und 12b zeigen jenes Zufuhrwerkzeug 412, das in der Figur 8 zu sehen ist, in entsprechender Darstellung.
Das Zufuhrwerkzeug 212 besitzt ein Zufuhrelement 215, welches mit einem Ausleger 235 einstückig verbunden ist. Dieses Zufuhrelement 215 weist in seinem stets mit dem Rand der Austrittsöffnung in losem Kontakt befindlichen Bereich eine selbiger zugewandte gekrümmte Spitze 44 auf, welche die auszutragende Substanz vom Rand der Austrittsöffnung löst und dem jeweiligen Austragungs- und Verschlusselement zuführt. Der Haltering 33 ist mit zwei Zapfen 34 versehen, welche, wie anhand der Figur 6 beschrieben, in entsprechende Nuten 32 an dem um die Stange 9 angebrachte Mitnahmebereich 31 eingreifen. Dadurch ist das Zufuhrwerkzeug 212 gezwungen, sich mit der Stange 9 mitzudrehen, ist jedoch translatorisch entlang der Mittellängsachse frei beweglich.
Die in den Figuren 12a und 12b gezeigte dritte Ausführungsform des Zufuhrwerkzeugs
412 weist drei Zufuhrelemente 415 auf. Ein solches Zufuhrwerkzeug 412 ist beispielsweise besonders vorteilhaft beim Austragen von stark koagulierendem Pulver, da hiermit die Austragungsrate erhöht werden kann.
Es wird deutlich, dass ein Zufuhrelement 215, 415 ausgehend von seiner Verbindung am Zufuhrwerkzeug in Richtung seiner Spitze 44 eine Neigung in Bezug auf die Vertikale aufweist. Das heisst, das Zufuhrelement 212, 412 des Zufuhrwerkzeugs 215, 415 ist unter einem spitzen Winkel zur Ebene seiner Kreisbahn in seiner Drehrichtung geneigt. Ferner besitzt das Zufuhrwerkzeug 212, 412 eine Neigung nach aussen und ist gegenüber dem Radius des Halterings 33 um einen Winkel ausgerichtet. Dadurch und durch eine Wölbung der Fläche des Zufuhrelements 215, 415 ist die Drehrichtung im wesentlichen vorgegeben.
In der Figur 13 ist das Austragungs- und Verschlusselement 6 aus den Figuren 2a und 2b in verschiedenen Ansichten gezeigt. Dargestellt ist das Austragungs- und Verschlusselement 6 mit dem Bolzen 18 zur Befestigung in der Stange 9. Figur 13a zeigt das Austragungs- und Verschlusselement 6 von der Seite mit Blick auf die
Austragungsfläche 10, Figur 13b selbiges in gegenüber der Darstellung von Figur 13a um 90° gedreht und Figur 13c das Austragungs- und Verschlusselement 6 in einer dreidimensionalen Darstellung.
Die Figur 14 zeigt eine siebte Ausgestaltung eines Austragungs- und Verschlusselements 706 mit einer Spitze, wobei der Austragungsbereich 728 eine in zwei Richtungen konkav geformte Austragungsfläche 710 besitzt. Diese Ausgestaltung der Austragungsfläche 710 hat den Vorteil, dass sie die auszutragende Substanz der Austrittsöffnung 7 zuführt. Das Austragungs- und Verschlusselement 706 ist in Figur 14 in verschiedenen Ansichten dargestellt; Figur 14a seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche 710, Figur 14b gegenüber der Darstellung von Figur 14a um 90° gedreht, Figur 14c in einer dreidimensionalen Darstellung.
Auch hier verkleinert sich die Breite und die Tiefe der aufgrund der konkaven Ausformung des Austragungsbereichs 728 entstehenden Ausnehmung im Austragungsbereich in Richtung des Verschlussbereichs 727.
In Figur 15 ist die Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements 206, wie sie bereits anhand der Figuren 6a bist 6d beschrieben wurde, in verschiedenen Ansichten zu sehen; Figur 15a seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche 210, Figur 15b gegenüber der Darstellung von Figur 15a um 90° gedreht, Figur 15c und Figur 15d in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Aussparung 220 im Austragungsbereich 228 ist von einer konkaven Austragungsfläche 210 begrenzt, deren Ränder nicht parallel zur orthogonal zur Mittellängsachse 4 ausgerichteten Ebene ausgerichtet sind, sondern mit dieser einen beliebigen Winkel einschliessen. Eine solche Aussparung lässt sich vermittels eines zylindrischen Einschnitts unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Mittellängsachse 4 herstellen.
Aus den Figuren 15 a bis 15d geht ausserdem hervor, dass der Durchmesser am Austragungsbereich 228 etwas geringer ist als am Verschlussbereich 227. Es versteht sich von selbst, dass die Austrittsöffnung 7 des Dosierkopfs einen dem Verschlussbereich 227 angepassten Durchmesser besitzt, wodurch sie hermetisch verschlossen werden kann, jedoch im geöffneten Zustand genügend Spiel für die Rotation aufweist. Diese Form eines Verschlussbereichs mit gegenüber dem jeweiligen Austragungsbereich verändertem Durchmesser ist auch für die in den vorhergehenden Figuren dargestellten Austragungs- und Verschlusselemente denkbar und realisierbar.
Die Figur 16 zeigt die vierte Ausgestaltung des Verschlusselements 306, wie sie in den Figuren 7a und 7b dargestellt ist, in verschiedenen Ansichten; Figur 16a seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche, Figur 16b in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Kerbe 46, welche im Übrigen auch schräg gegenüber der Richtung der Mittellängsachse 4 ausgerichtet sein kann, erfasst beim Abfüllen die auszutragende Substanz und führt sie vermittels Rotation der Austrittsöffnung 7 zu. Ferner gewährleistet auch diese Ausführungsform des Austragungs- und Verschlusselements 306 eine kontinuierliches Öffnen und Verschliessen der Austrittsöffnung 7. Wie die Figur 16c zeigt, die einen Schnitt durch ein Austragungs- und Verschlusselement 306 gemäss den Figuren 16a und 16b im Bereich der teilweise verschlossenen Austrittsöffnung 7 darstellt, ist der Querschnitt der Durchtrittsöffnung dreieckförmig, wobei eine Seite, namentlich, die durch den Rand der Austrittsöffnung 7 begrenzte
Seite, einen Kreisbogen bildet. Selbstredend ist auch hier die Durchtrittsöffnung kontinuierlich vergrösser- und verkleinerbar. In den Figuren 16a bis 16c ist lediglich eine Kerbe 46 im Austragungsbereich 328 angeordnet. Es können jedoch auch zwei solcher Kerben 46 beispielsweise einander gegenüberliegend am Austragungs- und Verschlusselement angebracht sein. Auch hier ist, wie bereits anhand der Figur 15 beschrieben, der Durchmesser am Austragungsbereich 328 etwas geringer ist als am Verschlussbereich 327. In der Figur 17 ist die fünfte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements 406, wie sie in den Figuren 8a und 8b gezeigt ist, in der Ansicht 17a seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche und in 17b in einer dreidimensionalen Darstellung zu sehen. Die in dieser Ausführungsform mehrfach angeordneten länglichen Nuten mit variabler Tiefe und Breite 24 im Mantel des im Wesentlichen zylinderförmig ausgestalteten Austragungs- und Verschlusselements 406 werden beispielsweise mittels Kugelfräsen erzeugt. Wie die Figur 17c zeigt, die einen Schnitt durch ein Austragungs- und Verschlusselement 406 gemäss den Figuren 17a und 17b im Bereich der teilweise verschlossenen Austrittsöffnung 7 darstellt, ist der Querschnitt der Durchtrittsöffnungen kontinuierlich variierbar.
Figur 18 zeigt eine siebte Ausgestaltung des Austragungs- und Verschlusselements 806, in verschiedenen Ansichten; Figur 18a seitlich mit Blick auf die Austragungsfläche, Figur 18b in einer dreidimensionalen Darstellung, Figur 18c in einer Schnittdarstellung in einer orthogonal zur Mittellängsachse ausgerichteten Ebene im Bereich der Austrittsöffnung 7. Drei längliche Aussparungen 820 mit spiegelsymmetrischen kreisabschnittförmigen Rändern sind mit ihrer Symmetrieebene parallel zur Mittellängsachse 4 verlaufend um den Austragungsbereich 828 angeordnet. Besonders deutlich wird anhand der Figur 18c, wie sich dadurch bei geöffnetem Austragungs- und Verschlusselement 806 drei Bereiche der Austrittsöffnung 7 zum Austragen der Substanz zur Verfügung stehen und durch translatorisches Verschieben des Austragungs- und Verschlusselements 806 kontinuierlich in ihrer Grosse veränderbare Durchtrittsöffnungen bilden.
Je nachdem, wie weit ein Austragungs- und Verschlusselement in die Austrittsöffnung hinein verschoben ist, kommt durch die variable Breite und Tiefe der sich in Richtung Verschlussbereich verkleinernden Aussparung eine in ihrer Grosse variable
Durchtrittsöffnung zustande.
Varianten des Gehäuses des Dosierkopfs ebenso wie verschiedene Ausführungsformen des Antriebs sind vorstellbar. Prinzipiell kann das Zufuhrwerkzeug auch einen eigenen Antrieb haben und unabhängig vom Austragungs- und Verschlusselement sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt werden, wobei zumindest im Falle des Austragens von zu dosierender Substanz das Zufuhrwerkzeug in losem Kontakt mit dem Rand der Austrittsöffnung ist.
Die Stange mit dem Austragungs- und Verschlusselement kann in weiterer Ausgestaltung in Richtung der Mittellängsachse vorgespannt sein, so dass bei entkoppeltem Antrieb die Austrittsöffnung selbsttätig verschlossen wird.
Bezugszeichenliste
1, 101,201,301,401,601 Dosierkopf
2 Entnahmegefäss
3, 203, 303, 603 Gehäuse
4 Mittellängsachse
5 Innengewinde
6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806 Austragungs- und Verschlusselement
7,607 Austrittsöffnung
8 Aussengewinde
9,609 Stange
10, 110,210,710 Austragungsfläche
11 Spitze
12,212,412,612 Zufuhrwerkzeug
14 Rührteil
15,215,315,415,615 Zufuhrelement
16 Querbolzen
17 Spitze des Zufuhrelements
18 Bolzen
19 Kupplungsbereich
120,220,820 Aussparung
121 Stirnfläche
22 Kerbe
23 Vorsprung
24 Nut mit variabler Tiefe und Breite
25 Schraubfeder
26 Draht- oder Kunststoffbügel
27, 127,227,627,727 Verschlussbereich
28, 128, 228, 328, 428, 628, 728, 828 Austragungsbereich
29 Oberer Haltering
30 Unterer Haltering
31 Mitnahmebereich
32 Nut
33, 433 Haltering
34 Zapfen
35, 235, 435 Ausleger
36 Kreisnut
37 Spitze
38 Rührelement
39 Flügel
40 Öse
41 Öse
42 Öse
43 Rad
44 Gekrümmte Spitze
46 Kerbe

Claims

Patentansprüche
1. Dosiereinrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen mit einem
Entnahmegefäss (2) und einem damit verbindbaren oder verbundenen Dosierkopf (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 601 ), der ein Gehäuse (3, 203, 303, 603) mit einer mit kreisförmigem Querschnitt versehenen Austrittsöffnung (7, 607) und ein einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung (7, 607) dienenden Verschlussbereich (27, 127, 227, 627, 727) umfassendes Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206,
306, 406, 606, 706, 806) und ein mindestens ein der Zuleitung der Substanz zur Austrittsöffnung (7, 607) dienendes Zufuhrelement (15, 215, 315, 415, 615) umfassendes Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (7, 607) und das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) auf der Mittellängsachse (4) des Dosierkopfs (1 ,
101 , 201 , 301 , 401 , 601 ) angeordnet sind, und wobei das Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) relativ zum Gehäuse (3, 203, 603) um die Mittellängsachse (4) rotierbar und damit das mindestens eine Zufuhrelement (12, 212, 412, 612) auf einer Kreisbahn um die Mittellängsachse (4) bewegbar ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206,
306, 406, 606, 706, 806) einen der Austragung von zu dosierender Substanz dienenden Austragungsbereich (28, 128, 228, 328, 428, 628, 728, 828) umfasst, und dass das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) relativ zum Gehäuse (3, 203, 303, 603) um die Mittellängsachse (4) rotierbar und entlang der Mittellängsachse (4) translatorisch relativ zur
Austrittsöffnung (7, 607) verschiebbar ausgestaltet ist, und dass das mindestens eine Zufuhrelement (15, 215, 315, 415, 615) des Zufuhrwerkzeugs (12, 212, 412, 612) für das Austragen von Substanz unter einem spitzen Winkel zur Ebene seiner Kreisbahn in seiner Drehrichtung geneigt ist.
2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) derart im Dosierkopf (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 601 ) gelagert ist, dass das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) und das Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) relativ zueinander translatorisch entlang der Mittellängsachse (4) bewegbar sind.
3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 , oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zufuhrelement (15, 215, 315, 415, 615) des Zufuhrwerkzeugs (12, 212, 412, 612) einen flächigen Bereich umfasst.
4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet der flächige Bereich in einer Richtung oder in zwei Richtungen eine schaufelartige Krümmung aufweist.
5. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Bereich des Zufuhrelements (15, 215, 315, 415, 615) unter einem spitzen Winkel gegenüber der Mittellängsachse (4) geneigt ist.
6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Bereich des mindestens einen Zufuhrelements (15, 215, 315, 415, 615) unter einem spitzen Winkel zum Radius der Kreisbahn des Zufuhrelements (15, 215, 315, 415, 615) ausgerichtet ist und den Rand der Austrittsöffnung (7, 607) tangential berührt.
7. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) im Betriebszustand der Dosiereinrichtung stets in losem Kontakt mit dem Rand der Austrittsöffnung (7, 607) befindet.
8. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zufuhrelement (15, 215, 315, 415, 615) des Zufuhrwerkzeugs (12, 212, 412, 612) eine Spitze (17, 44) besitzt, die im Betriebszustand der Dosiereinrichtung stets mit dem Rand der Austrittsöffnung (7, 607) in losem Kontakt ist.
9. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zufuhrelement (15, 215, 315, 415) an seiner der Austrittsöffnung (7) zugewandten Kante eine Schneide aufweist.
10. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrwerkzeug (612) federnd gelagert ist.
1 1. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Austragungs- und Verschlusselement (6, 606,706) in seiner Grundform zylinderförmig ausgebildet ist und einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung dienenden zylinderförmigen Verschlussbereich(27, 627, 727) und einen diesem benachbart angeordneten der Austragung von zu dosierender Substanz dienenden Austragungsbereich (28, 628, 728) aufweist, welcher Austragungsbereich (28, 628, 728) sich im betriebsbereitem Zustand der Dosiereinrichtung im unteren Bereich des Austragungs- und Verschlusselements
(6, 606,706) befindet und die dort befindliche Endfläche gegenüber einer Ebene orthogonal zur Mittellängsachse (4) schräg verläuft, wobei der tiefstgelegene Punkt dieser Endfläche, eine Spitze (11 ) bildend, mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt und der höchstgelegene Punkt ebenfalls mit einem Punkt der Zylindermantelfläche zusammenfällt.
12. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Austragungs- und Verschlusselement (106, 206, 306, 406, 806) in seiner Grundform zylinderförmig ausgebildet ist, mindestens einen dem Verschliessen der Austrittsöffnung (7) dienenden zylinderförmigen Verschlussbereich (127,227) und einen diesem benachbart angeordneten der Austragung von zu dosierender
Substanz dienenden Austragungsbereich (128, 228, 328, 428, 828) mit mindestens einer vom Zylindermantel ausgehenden Vertiefung aufweist.
13. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Austragungsbereich des Austragungs- und Verschlusselements (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) eine Form aufweist, die für ein sich mit seinem
Austragungsbereich (28, 128, 228, 328, 428, 628, 728, 828) in der Austrittsöffnung (7) befindliches Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) mindestens eine aussermittig angeordnete und nicht konzentrisch ausgebildete Durchtrittsöffnung freilässt.
14. Dosiereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung durch eine Aussparung (20, 220, 820), eine Kerbe (46) und/oder eine Nut (24) gebildet wird.
15. Dosiereinrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und/oder die Tiefe der mindestens einen Vertiefung des
Austragungsbereichs (128, 228, 328, 428, 728, 828) sich in Richtung zum Verschlussbereich (127, 227, 727) verkleinernd variiert.
16. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Austragungs- und Verschlusselement (6, 106, 206, 306, 406, 606, 706, 806) mit einer entlang der Mittellängsachse (4) angeordneten Stange (9, 609), welche das Entnahmegefäss (2) als Antriebswelle durchdringt, verbunden ist.
17. Dosiereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrwerkzeug (12, 212, 412, 612) an der Stange (9, 609) und relativ zu dieser translatorisch entlang der Mittellängsachse (4) verschiebbar gelagert und/oder geführt ist.
18. Dosiereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrwerkzeug (12) eine Haltevorrichtung aufweist, mit welcher es die Stange (9) an zwei übereinander angeordneten Positionen ringförmig umgreift, wodurch das Zufuhrwerkzeug (12) mit der Stange (9) lose verbunden ist.
19. Dosiereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (9) mit mindestens einer sich über einen Teil ihrer Länge sich erstreckenden Nut (32) versehen ist und dass das Zufuhrwerkzeug (212, 412) einen Haltering (33) besitzt, der lose um den mit der Nut versehenen Teil der Stange (9) angeordnet ist und mit zwei Zapfen (34) in die Nut (32) eingreift.
20. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass das Austragungs- und Verschlusselement und das Zufuhrwerkzeug unabhängig von einander bewegbar beziehungsweise antreibbar sind.
21. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3, 203, 303 603) sich in Richtung zur Austrittsöffnung (7, 607) verjüngt.
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