WO2012103870A1 - Flaschendispenser mit digitaler volumenanzeige - Google Patents

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WO2012103870A1
WO2012103870A1 PCT/DE2012/000071 DE2012000071W WO2012103870A1 WO 2012103870 A1 WO2012103870 A1 WO 2012103870A1 DE 2012000071 W DE2012000071 W DE 2012000071W WO 2012103870 A1 WO2012103870 A1 WO 2012103870A1
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piston
housing
measuring device
scale
guide
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PCT/DE2012/000071
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Elmar Swiegot
Alan Shinn
Chiko Fan
David King
Elias Elias
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Witeg Labortechnik Gmbh
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Publication date
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    • B01L2300/025—Displaying results or values with integrated means
    • B01L2300/028—Graduation

Definitions

  • the invention relates to a metering device for the metered intake and / or delivery of a liquid, with a piston device arranged in a housing, and a device for determining the piston travel and / or the position of the piston according to the preamble of patent claim 1.
  • Dosing devices of the type mentioned serve, for example, for metered delivery of liquids from a container, such as chemicals from a bottle.
  • the metering device can be designed as a dispenser, pipette, buret, titration device, dilutor or device for the continuous dispensing of liquid volumes or the like, they are operated manually or operated mechanically.
  • Bottle dispensers are known in which a substantially fixed piston is arranged in a housing, and together with the latter form a reciprocating piston device. If the housing is moved relative to the reciprocating piston, liquid is withdrawn from the container via a valve head and a suction element projecting into a container
  • a metering device which has a gradation applied to the metering cylinder, which can be scanned via an optical scanner.
  • the reading and thus the setting accuracy of this known metering device is improved, but the type of adjustment requires a calibration of the display device. This is necessary not only when the metering device is first put into operation, but every time, for example, when the metering piston is removed from the metering cylinder for cleaning purposes. This is cumbersome and time consuming.
  • the metering device for the metered intake and / or delivery of a liquid comprises, in a manner known per se, firstly a piston device arranged in a housing and a device for determining the piston travel and / or the position of the piston.
  • the piston device may be formed, for example, as a linear reciprocating piston device or as a rotary rotary piston device.
  • the housing can simultaneously represent the piston guide, such as a piston cylinder, or the actual piston guide can be arranged within the housing.
  • the device for determining the piston travel, for example, in a linear reciprocating piston unit, and / or the position of the piston, for example in a rotary piston unit, at least one scale element and at least one measuring device.
  • the scale element is fixedly arranged on the housing of the piston device and the measuring device is indirectly or directly connected to the piston and movable together with this or the scale element is arranged on the piston with this movable, in which case the measuring device is arranged stationary on the housing.
  • the scale element is designed as an absolutely coded scale.
  • connection to the piston should not necessarily mean a rigid coupling, but should also include, for example, a connection in which the measuring device is towed by the piston in one direction only, while the piston or housing is being retracted, the connection to the measuring device can be lifted.
  • the design described above according to the invention means that the relative position of the measuring device relative to the scale element is proportional to the position of the piston in the housing and thus a measure of the volume of liquid to be picked up and / or dispensed. While in the known Dosi ervorplatzen j edoch the scale a of the Skal enel ementes is only an incremental bar scale a, it is the scale element of the invention is an absolute kala S.
  • the exact scale of the invention can be used to determine the exact position of the measuring device or of the piston and thus an exact predetermined volume to be metered. without requiring continued calibration, such as removal of the piston from the housing for cleaning purposes, and re-assembly.
  • a calibration or adjustment must be carried out in a Do si ervorri ere tion according to the invention only prior to the first commissioning to at least a first absolute S kalenwert assign a specific volume Vo.
  • the S kal enelement example can be formed as codi erter Magnetstrei fen, which is read by a corresponding magneto-receptive sensor.
  • the scale element is designed as an optically detectable scale, wherein the measuring device comprises at least one optical sensor.
  • the type of optical sensor is irrelevant as long as the absolute values of the optical scale can be read out.
  • the optical measuring pickup preferably has at least one camera, in particular a CCD camera. With such a camera optical system, a comparatively large area of the scale can be recorded, thereby avoiding measuring errors that are based on optical errors and / or contamination of the scale, or at least reduce them considerably.
  • the optical scale can be designed, for example, as a substantially wedge-shaped beam whose respective widths correspond to the piston position and thus to the volume.
  • the optical scale can be formed as a regular line grid, which has at regular intervals, for example, alphanumeric markings that can be read and processed by the measuring device.
  • the scale is formed as a binary-coded absolute scale, which may optionally be combined with a bar screen. Such a coded scale can be easily and simply recognized by a CCD camera and evaluated accordingly.
  • the scale can be formed in a basically arbitrary manner on a flat surface, applied, printed, glued or produced in any other way or even on an arbitrarily curved surface, for example on the cylinder outer surface of the housing, a piston cylinder or the piston.
  • the scale may be formed in the case of a reciprocating piston as a linear scale and in the case of a rotary piston assembly as an arcuate, in particular arcuate, scale.
  • the measuring device has a microprocessor-controlled evaluation unit and a display unit.
  • the ascertained position mark of the binary scale can be analyzed and, for example, by image comparison and consideration of certain parameters, such as piston or cylinder diameter, zero value, scale factor and lifting height, a certain volume be assigned (parameterization).
  • the volume determined in this way can then be displayed on the display unit as a numerical value or optionally also in particular wirelessly to an external evaluation unit, for example for documentation purposes in the case of an automatic evaluation unit Metering device to be handed over.
  • the measuring device may have at least one illumination element, in particular in the form of an LED, for at least partially illuminating the optically readable scale.
  • the metering device is designed as a bottle dispenser.
  • the metering device has a piston arrangement arranged in the housing and a valve head which can be placed on a container containing a liquid to be dispensed, and a suction channel and an outlet channel for the liquid withdrawn from the container.
  • the reciprocating piston is arranged on the valve head, that when lifting the housing relative to the piston, the liquid is sucked from the container through the intake into the between the piston and the housing wall directly or indirectly with the interposition of an example glass piston cylinder volume and when lowering the Housing relative to the piston, the liquid in volume is discharged through the output channel.
  • a guide track may be arranged on the outer wall of the housing, on which the measuring device is guided displaceably indirectly or directly in the piston direction, wherein the scale element may be arranged on or next to the guide track.
  • the guide track can be of almost any desired shape, for example curved as part of the cylindrical outer wall of the housing or parallel to it or preferably as a flat surface which is arranged substantially tangentially to the cylinder outer surface of the housing at this.
  • the guideway can be milled into the housing, integrally molded, foamed or formed as a separate attachment.
  • the measuring device itself is formed like a carriage and can be moved on the guideway in both directions.
  • a guide carriage which is displaceably guided on the guide track, is provided, on which the measuring device is arranged, the guide carriage being connected to the lifting piston following its movement.
  • the measuring device is structurally substantially independent of the piston arrangement, so that, for example, after damage, the measuring device can be easily exchanged and, in addition, a measuring device can be used on different metering devices.
  • the guidance of the measuring device or of the guide carriage on the guide track can, for example, take place via a guide groove extending centrally in the guide track, into which at least one form-fitting and / or functionally complementary finger engages the measuring device or the guide carriage.
  • the guide track has guide grooves which are arranged on both sides and extend essentially over the entire length of the guide track, into which corresponding guide elements of the measuring device and / or of the guide slide which are complementary in terms of shape and / or function can be brought into engagement.
  • the measuring device is detachably arranged on the guide track or the guide carriage. This can be done for example by screwing or in the manner of a clip connection.
  • the measuring device can be removed from the piston housing arrangement in a particularly simple manner, for example for cleaning purposes, so that it can be easily cleaned or sterilized in an autoclave, without damaging the measuring device takes place.
  • this can remain on the housing, so that the installation effort is kept to a minimum.
  • a locking device can be arranged on the measuring device or the guide carriage with which the measuring device can be fixed in a defined position on the housing.
  • the housing still, in particular adjustable, stop element for the measuring device or the guide carriage, with the one-time in the manufacture or calibration of the metering device, the zero point of the measuring device can be adjusted. It can be ensured that the position mark "zero" of the scale actually the
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive
  • Fig. 2 shows the embodiment of Figure 1 in front view.
  • FIG. 3 shows the embodiment of FIGS. 1 and 2 in
  • Fig. 4 shows the scale of the embodiment of FIGS. 1 to 3 in an enlarged view.
  • the embodiment shown in the figures relates to a bottle dispenser for dispensing liquids from a container, not shown.
  • the bottle dispenser has a conventional valve head, not shown in the figures, with an aspirating tube immersed in the liquid level of the container and an outlet element in the form of an outlet tube through which the liquid withdrawn from the container and metered in the device according to the invention is dispensed.
  • the structure completely corresponds to the dispensers known from the prior art.
  • the bottle dispenser shown also has a housing 1, which is formed substantially cylindrical and receives a piston, not shown.
  • the housing 1 forms either the piston cylinder or the piston cylinder, for example, from a corrosion-resistant, wear-resistant and easy-to-clean material, in particular glass, is disposed within the housing.
  • the piston is arranged with its first end substantially rigidly on the valve head; the housing 1 is movable relative to the valve head and thus also relative to the piston in the axial direction of the piston. For sucking the liquid, the housing 1 is pulled away from the valve head, whereby the volume formed between the piston and the housing inner wall or the inner wall of the piston cylinder fills with the liquid.
  • the housing 1 consists of a plastic material and has on its outer wall an integrally formed guideway 2.
  • the guideway 2 is formed substantially flat in the illustrated embodiment and has a running in the axial direction of the piston, not shown, groove 3, which completely passes through the guideway 2 and the wall of the housing 1 and the interior of the housing 1 and thus to the piston opens.
  • the guideway 2 has on both sides two slot-like guide grooves 4 and 5.
  • a substantially U-shaped guide carriage 6 is further provided, the hook-like locking elements 9 has at its two legs 7 and 8, which engage in the two guide grooves 4 and 5 and engage behind the edge regions of the guideway.
  • the base of the U-shaped guide carriage 6 comes to rest on the guide carriage, so that the guide carriage guided by the latching elements 9 and the support on the surface of the guide track is slidably mounted on the guide track.
  • the base of the U-shaped guide carriage has a pin-like carrier, which projects through the groove 3 into the interior of the housing 1 and there reaches into the region of a stop arranged on the piston. This is designed so that when moving the housing 1 away from the valve head of the stop on the piston on the driver of the guide carriage comes to rest and the guide carriage so relative to the housing 1 and the guide track 2 moves. If the housing 1 is moved in the direction of the valve head for dispensing the liquid, the stop on the piston comes out of contact with the driver of the guide carriage, so that it remains at the position corresponding to the lowest piston position and thus to the dispensing volume dispensed.
  • the leader Further carriage has a locking device, not shown, with which the guide carriage fixed to any position on the guideway 2, for example, clamped, can be.
  • a measuring device 10 is further arranged detachably, for example screwed or clipped.
  • the measuring device 10 for example for cleaning or sterilizing the piston / cylinder arrangement or piston / housing arrangement, can be removed in a simple manner.
  • the guide carriage 6 remains on the housing 1 and the guideway 2.
  • the measuring device has a box-shaped housing or a box-shaped frame 12, in which the actual measuring device is arranged.
  • This has a merely schematically indicated CCD camera assembly 1 1, a display element and a microprocessor device, wherein in the present embodiment, the display element in the form of an LCD display and the microprocessor device are combined to form a microcontroller 13.
  • the measuring device 10 a power supply in the form of a battery device 14 and two actuators 15 and 16, with which the di e measuring device can be activated on the one hand and reset to the other (reset).
  • the rear wall of the housing 12 and the guide carriage 6 have a recess through which the camera can receive the associated surface of the guide track 2.
  • a scale element or a scale element is provided on the guideway 2.
  • a scale 17 arranged.
  • the scale can be imprinted or imprinted directly on the guideway.
  • the scale a 17 j edoch printed on a film element, which is glued to the guideway 2.
  • the scale 17 has a line-scale-like region 18 and a binary-coded region 19.
  • the line scale area can be used for the incremental measurement of the movement of the guide carriage and thus of the measuring device.
  • the binary-coded area 1 assigns a unique value to any position on the scale and supplies the camera arrangement, in conjunction with the evaluation unit, with an unambiguous and absolute position specification of the guide carriage 6, the measuring device 10 and the piston, so that the parameters or cylinder diameter and position an exact volume indication for each position of the piston can be determined.
  • an adjustable stop element for the measuring device 10 can be inserted into the slot-like groove in order to actually set the zero point of the scale to a zero volume of the piston / cylinder arrangement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur dosierten Aufnahme und/oder Abgabe einer Flüssigkeit, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Kolbeneinrichtung, und einer Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenwegs und/oder der Stellung des Kolbens, wobei die Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenweges und/oder der Stellung des Kolbens mindestens ein Skalenelement und mindestens eine Messvorrichtung aufweist, wobei das Skalenelement ortsfest am Gehäuse der Kolbeneinrichtung angeordnet und die Messvorrichtung mittelbar oder unmittelbar mit dem Kolben verbunden und mit diesem beweglich ist oder wobei das Skalenelement am Kolben mit diesem beweglich und die Messvorrichtung ortsfest am Gehäuse angeordnet ist und wobei das Skalenelement als absolut codierte Skala ausgebildet ist.

Description

Flaschendispenser mit digitaler Volumenanzeige
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur dosierten Aufnahme und/oder Abgabe einer Flüssigkeit, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Kolbeneinrichtung, und einer Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenwegs und/oder der Stellung des Kolbens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Dosiereinrichtungen der eingangs genannten Art dienen beispielsweise zur dosierten Abgabe von Flüssigkeiten aus einem Behälter, beispielsweise von Chemikalien aus einer Flasche. Dabei kann die Dosiereinrichtung als Dispenser, Pipette, Bürette, Titriereinrichtung, Dilutor oder Einrichtung zur kontinuierlichen Abgabe von Flüssigkeitsvolumina oder dergleichen, s eien sie manuell betätigt oder maschinell betrieben, ausgebildet sein.
Es sind Flaschendispenser bekannt, bei denen ein im wesentlichen feststehender Kolben in einem Gehäuse angeordnet ist, und die mit diesem zusammen eine Hubkolbeneinrichtung bilden. Wird das Gehäuse gegenüber dem Hubkolben bewegt, wird über einen Ventilkopf und ein in einen Behälter ragendes Ansaugelement Flüssigkeit aus dem Behälter in
Bestätigungskopiel das zwischen dem Kolben und der Gehäuseinnenwand gebildete Volumen gesogen und durch eine darauffolgende gegengerichtete Bewegung des Gehäuses durch ein Ausgabeelement nach außen abgegeben. Die Bewegung des Gehäuses gegenüber dem Kolben bestimmt dabei die Größe des Ansaugvolumens und damit die Dosis der zu dispensierenden Flüssigkeit. Dabei ist es bekannt, einen Anschlag am Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses vorzusehen, der am Gehäuse in unterschiedlichen Positionen zur Voreinstellung des zu dispensierenden Volumens feststellbar ist. Dadurch lässt sich das Gehäuse gegenüber dem Kolben nur um das gewünschte Maß, das proportional zur gewünschten Flüssigkeitsmenge ist, bewegen. Die Einstellung des Anschlags erfolgt über eine Skala an Gehäuse oder Kolben. Dies ist jedoch vergleichsweise ungenau und entspricht regelmäßig nicht den Ansprüchen der Laborchemie.
Aus der DE 35 1 6 596 A I ist eine Dosiereinrichtung bekannt, die eine auf dem Dosierzylinder aufgebrachte Gradierung aufweist, die über einen optischen Abtaster abgetastet werden kann. Dabei ist zwar die Ablese und damit die Einstellgenauigkeit dieser bekannten Dosiereinrichtung verbessert, doch erfordert die Art der Einstellung eine Eichung der Anzeigevorrichtung. Diese ist nicht nur bei der ersten Inbetriebnahme der Dosiervorrichtung erforderlich, sondern j edes Mal, wenn beispielsweise der Dosierkolben zu Reinigungszwecken aus dem Dosierzylinder entnommen wird. Dies ist umständlich und zeitaufwendig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Do siervorrichtung zu schaffen, die eine genaue und zuverlässige Ermittlung der zu dispensierenden Flüssigkeit ermöglicht, wobei zudem der Eichungs- oder Justierungsaufwand erheblich verringert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Dosiervorrichtung zur dosierten Aufnahme und/oder Abgabe einer Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung weist in für sich bekann- ter Weise zunächst einmal eine in einem Gehäuse angeordnete Kolbeneinrichtung und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenwegs und/oder der Stellung des Kolbens auf. Dabei kann die Kolbeneinrichtung beispielsweise als lineare Hubkolbeneinrichtung oder als rotatorische Drehkolbeneinrichtung ausgebildet sein. Das Gehäuse kann dabei gleichzeitig die Kolbenführung, beispielsweise einen Kolbenzylinder, darstellen oder aber die eigentliche Kolbenführung kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenweges, beispi elsweise bei einer linearen Hubkolbeneinheit, und/oder der Stellung des Kolbens, beispielsweise bei einer Drehkolbeneinheit, mindestens ein Skalenelement und mindestens eine Messvorrichtung auf. Dabei ist entweder das Skalenelement ortsfest am Gehäuse der Kolbeneinrichtung angeordnet und die Messvorrichtung ist mittelbar oder unmittelbar mit dem Kolben verbunden und mit diesem zusammen beweglich oder aber das Skalenelement ist am Kolben mit diesem beweglich angeordnet, wobei dann die Messvorrichtung ortsfest am Gehäuse angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dabei das Skalenelement als absolut codierte Skala ausgebildet.
„Mit dem Kolben verbunden" soll hier nicht notwendigerweise eine starre Ankopplung bedeuten. Vielmehr soll darunter beispielsweise auch eine Verbindung fallen, bei der die Messvorrichtung vom Kolben lediglich in eine Richtung geschleppt wird, während beim Zurückfahren des Kolbens bzw. des Gehäuses die Verbindung zur Messvorrichtung aufgehoben sein kann. Zunächst bedeutet die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Gestaltung, dass di e relative Stellung der Messvorrichtung zum Skalenel ement proportional zur Stellung des Ko lbens im Gehäuse und damit ein Maß für das aufzunehmende und/oder abzugebende Flüssigkeitsvolumen ist. Während bei den bekannten Dosi ervorrichtungen j edoch die Skal a des Skal enel ementes eine lediglich inkrementale Strichskal a ist, handelt es sich beim Skalenelement der Erfindung um eine ab solute S kala. Mit anderen Worten, während die bei Dosiervorrichtungen bekannten Skalen l edi gli ch die Relativposition zwischen Skala und Messvorrichtung wiedergeben, kann über die absolute Skala der Erfindung di e genaue Stellung der Messvorrichtung bzw. des Kolbens und damit ein genaues vorbestimmtes zu dosierendes Volumen ermittelt werden, ohne dass es einer fortgesetzten Eichung, beispielsweise nach einer Entfernung des Kolbens aus dem Gehäuse zu Reinigungszwecken, und erneutem Zusam- menbau bedarf. Eine Eichung oder Justage muss bei einer erfindungsgemäßen Do si ervorri chtung lediglich vor der ersten Inbetriebnahme erfolgen, um zumindest einem ersten absoluten S kalenwert ein bestimmtes Vo lumen zuzuordnen.
Das S kal enelement kann beispiel sweise als codi erter Magnetstrei fen ausgebildet sein, der von einem entsprechenden magneto-rezeptiven Sensor ausgelesen wird. Nach einem b esonders bevorzugten Ausführungsb eispiel der Erfindung j edoch ist das Skalenelement al s optisch erfassbare Skala ausgebildet, wobei die Messvorrichtung mindestens einen optischen Messaufnehmer aufwei st. Di e Art des opti schen Auf- nehmers ist dabei unerheblich, solange die Absolutwerte der opti schen Skala auslesbar sind. Vorzugsweise weist der optische Mess aufnehmer mindestens eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera, auf. Mit einem derartigen kamera-opti schen System kann ein vergleichsweis e großer flächi ger Bereich der Skala aufgenommen werden, wodurch sich Mess- fehler, die auf optischen Fehler und/oder Verschmutzungen der Skala beruhen, vermeiden oder zumindest erheb lich verringern l assen . Die optische Skala kann beispielsweise als im wesentlichen keilförmiger Balken ausgebildet sein, dessen jeweilige Breiten der Kolbenstellung und damit dem Volumen entsprechen. Ebenso kann die optische Skala als regelmäßiges Strichraster ausgebildet sein, das in regelmäßigen Abstän- den beispielsweise alphanumerischen Markierungen aufweist, die von der Messeinrichtung gelesen und verarbeitet werden können. Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch ist die Skala als binärcodierte Absolutskala ausgebildet, die gegebenenfalls mit einem Strichraster kombiniert sein kann. Eine derartig codierte Skala ist in leichter und einfacher Weise von einer CCD-Kamera zu erkennen und entsprechend auszuwerten.
Die Skala kann dabei in grundsätzlich beliebiger Weise auf einer ebenen Fläche ausgebildet, aufgetragen, aufgedruckt, aufgeklebt oder auf sonstige Weise hergestellt sein oder aber auch auf einer beliebig gekrümmten Fläche, beispielsweise auf der Zylinderaußenfläche des Gehäuses, eines Kolbenzylinders oder des Kolbens. Die Skala kann im Fall einer Hubkolbenanordnung als linear Skala ausgebildet sein und im Fall einer Drehkolbenanordnung als bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige, Skala. Zur Auswertung weist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel die Messvorrichtung eine mikroprozessorgesteuerte Auswerteeinheit und eine Anzeigeeinheit auf. In dieser mikroprozessorgesteuerten Auswerteeinheit, die beispielsweise durch einen programmierbaren Mikrocontrol- ler gebildet werden kann, kann die ermittelte Positionsmarke der binären Skala analysiert und beispielsweise durch Bildvergleich und Berücksichtigung bestimmter Parameter, wie Kolben- bzw. Zylinderdurchmesser, Nullwert, Skalierfaktor und Hubhöhe, einem bestimmten Volumen zugeordnet werden (Parametriesierung). Das so ermittelte Volumen kann dann auf der Anzeigeeinheit als Zahlenwert dargestellt werden oder gegebenenfalls auch insbesondere drahtlos an eine externe Auswerteeinheit, beispielsweise zu Dokumentationszwecken bei einer automatischen Dosiervorrichtung, übergeben werden.
Um eine ausreichende Erfassbarkeit der Skala durch die Messvorrichtung auch bei ungenügenden Lichtverhältnissen zu ermöglichen, kann die Messvorrichtung mindestens ein Beleuchtungselement, insbesondere in Form einer LED, zur zumindest abschnittsweisen Beleuchtung der optisch ablesbaren Skala aufweisen.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dosiervorrichtung als Flaschendispenser ausgebildet. Dabei weist die Dosiervorrichtung eine im Gehäuse angeordnete Hubkolbeneinrich- tung und einen Ventilkopf, der auf einen di e zu dispensierende Flüssigkeit enthaltenden Behälter aufsetzbar ist, und einen Ansaugkanal und einen Ausgabekanal für die aus dem Behälter entnommene Flüssigkeit auf. Dabei ist der Hubkolben derart am Ventilkopf angeordnet, dass beim Anheben des Gehäuses relativ zum Hubkolben die Flüssigkeit aus dem Behälter durch den Ansaugkanal in das zwischen dem Hubkolben und der Gehäusewand unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage eines beispielsweise gläsernen Kolbenzylinders gebildete Volumen gesaugt wird und beim Absenken des Gehäuses relativ zum Hubkolben die im Volumen befindliche Flüssigkeit durch den Ausgabekanal ausgegeben wird.
Dabei kann an der Außenwand des Gehäuses eine Führungsbahn angeordnet sein, an der die Messvorrichtung in Kolbenrichtung verschieblich mittelbar oder unmittelbar geführt ist, wobei das Skalenelement auf oder neben der Führungsbahn angeordnet sein kann. Die Führungsbahn kann grundsätzlich nahezu beliebig geformt sein, beispielsweise gekrümmt als Teil der zylindrischen Außenwand des Gehäuses bzw. parallel dazu oder aber vorzugsweise als ebene Fläche, die im wesentlichen tangential zur Zylinderaußenfläche des Gehäuses an diesem angeordnet ist. Die Führungsbahn kann in das Gehäuse eingefräst, einstückig angeformt, ange- schäumt oder als separates Anbauteil ausgebildet sein. Im Falle der unmittelbaren Führung der Messvorrichtung an der Führungsbahn ist die Messvorrichtung selbst schlittenartig ausgebildet und ist an der Führungsbahn in beiden Richtungen verfahrbar. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch ist ein an der Füh- rungsbahn verschieblich geführter Führungsschlitten vorgesehen, an dem die Messvorrichtung angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten mit dem Hubkolben dessen Bewegung folgend verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die Messvorrichtung konstruktiv von der Kolbenanordnung im wesentlichen unabhängig, so dass beispielsweise nach Beschä- digung ein leichter Austausch der Messvorrichtung erfolgen kann und zudem eine Messvorrichtung an unterschiedlichen Dosiervorrichtungen Verwendung finden kann.
Die Führung der Messvorrichtung bzw. des Führungsschlittens an der Führungsbahn kann beispielsweise über eine mittig in der Führungsbahn verlaufende Führungsnut erfolgen, in die mindestens ein form- und/oder funktionskomplementärer Finger an der Messvorrichtung oder am Führungsschlitten eingreift. Vorzugsweise jedoch weist die Führungsbahn beidseitig angeordnete im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsbahn verlaufende Führungsnuten auf, in die entsprechende form- und/oder funktionskomplementäre Führungselemente der Messvorrichtung und/oder des Führungsschlittens in Eingriff bringbar sind.
Dadurch wird eine sichere Führung erreicht, wobei ein Verkanten zuverlässig ausgeschlossen oder die Gefahr eines Verkantens zumindest erheblich reduziert werden kann. Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Messvorrichtung an der Führungsbahn oder dem Führungsschlitten lösbar angeordnet. Dies kann beispielsweise durch Verschrauben oder nach Art einer Clipsverbindung erfolgen. Dadurch kann in besonders einfacher Weise die Messvorrichtung beispielsweise zu Reinigungszwe- cken von der Kolben-Gehäuseanordnung abgenommen werden, so dass diese leicht gereinigt oder in einem Autoklaven sterilisiert werden kann, ohne dass eine Beschädigung der Messvorrichtung erfolgt. Bei Verwendung eines Führungsschlittens kann dieser am Gehäuse verbleiben, so dass sich der Montageaufwand auf ein Minimum beschränkt.
Insbesondere wenn das zu dispensierende Flüssigkeitsvolumen voreinge- stellt werden soll, kann an der Messeinrichtung oder dem Führungsschlitten eine Feststelleinrichtung angeordnet sein, mit der die Messeinrichtung in einer definierten Position am Gehäuse feststellbar ist. Zur Einstellung di eses Volumens wird dabei zunächst das Gehäuse relativ zum Hubkolben bewegt, d.h. von diesem abgezogen, wobei sich das Dosiervolumen zwischen Gehäuseinnenwand und dem Kolben vergrös- sert, wobei durch einen am Kolben angeordneten Mitnehmer die Messvorrichtung bzw. der die Messvorrichtung tragende Führungsschlitten mitgeschleppt wird. Zeigt die Messvorrichtung das gewünschte Volumen an, wird die Messvorrichtung durch die Feststelleinrichtung am Gehäuse fixiert und wirkt als Anschlag für den Kolben wenn dieser zum Ansaugen und Ausgeben der Flüssigkeit reversierend hin- und herbewegt wird.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann am Gehäuse noch ein, insbesondere verstellbares, Anschlagelement für die Messeinrichtung oder den Führungsschlitten vorgesehen sein, mit dem einmalig bei der Herstellung bzw. Eichung der Dosiervorrichtung der Nullpunkt der Messvorrichtung eingestellt werden kann. Dabei kann sichergestellt werden, dass die Positionsmarke„Null" der Skala tatsächlich dem
Volumen„Null" entspricht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbei- spiel zeigender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Dosiervorrichtung in perspektivischer schemati - scher Darstellung; Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in Ansicht von vorne;
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 in
Ansicht von oben; und
Fig. 4 die Skala des Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 in vergrößerter Darstellung.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft einen Flaschendispenser zur Ausgabe von Flüssigkeiten aus einem nicht dargestellten Behälter. Der Flaschendispenser weist einen herkömmlichen in den Figuren nicht gezeigten Ventilkopf auf mit einem Ansaugrohr, das in den Flüssigkeitsspiegel des Behälters eintaucht, und einem Ausgabeelement in Form eines Auslassrohres, durch das die aus dem Behälter entnommene und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dosierte Flüssigkeit ausgegeben wird. Insoweit entspricht der Aufbau vollständig den aus dem Stand der Technik bekannten Dispensern.
Der gezeigte Flaschendispenser weist ferner ein Gehäuse 1 auf, das im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und einen nicht dargestellten Kolben aufnimmt. Dabei bildet das Gehäuse 1 entweder den Kolbenzylinder oder der Kolbenzylinder, beispielsweise aus einem korrosionsbe- ständigen, verschleißfesten und leicht zu reinigendem Material, insbesondere Glas, ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Der Kolben ist mit seinem ersten Ende im wesentlichen starr am Ventilkopf angeordnet; das Gehäuse 1 ist gegenüber dem Ventilkopf und damit auch gegenüber dem Kolben in Achsrichtung des Kolbens beweglich. Zum Ansaugen der Flüssigkeit wird das Gehäuse 1 vom Ventilkopf weggezogen, wodurch sich das zwischen dem Kolben und der Gehäuseinnenwand bzw. der Innenwand des Kolbenzylinders gebildet Volumen mit der Flüssigkeit füllt. Wenn die gewünschte Stellung des Kolbens im Gehäuse und damit die gewünschte Flüssigkeitsmenge im Zylinder ist, wird das Gehäuse in Richtung des Ventilkopfs bewegt, wodurch sich das Volumen verkleinert und die Flüssigkeit aus dem Gehäuse bzw. dem Kolbenzylinder durch das Auslassrohr ausgegeben wird. Auch dieser Aufbau und diese Funktion entsprechen vollständig den bekannten Flaschendispensern,
Das Gehäuse 1 besteht aus einem Kunststoffmaterial und weist an seiner Außenwand eine einstückig angeformte Führungsbahn 2 auf. Die Führungsbahn 2 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen eben ausgebildet und weist eine in der Achsrichtung des nicht dargestellten Kolbens verlaufende Nut 3 auf, die die Führungsbahn 2 und die Wand des Gehäuses 1 vollständig durchgreift und sich zum Innenraum des Gehäuses 1 und damit zum Kolben hin öffnet.
Die Führungsbahn 2 weist beidseitig zwei schlitzartige Führungsnuten 4 und 5 auf. Auf der Führungsbahn ist ferner ein im wesentlichen U- förmiger Führungsschlitten 6 vorgesehen, der an seinen beiden Schenkeln 7 und 8 hakenartige Rastelemente 9 aufweist, die in die beiden Führungsnuten 4 und 5 eingreifen bzw. die Randbereiche der Führungsbahn hintergreifen. Die Basis des U-förmigen Führungsschlittens 6 gelangt auf dem Führungsschlitten zur Anlage, so dass der Führungsschlitten geführt durch die Rastelemente 9 und die Auflage auf der Fläche der Führungsbahn auf der Führungsbahn verschieblich angeordnet ist.
Die Basis des U-förmigen Führungsschlittens weist einen zapfenartigen Mitnehmer auf, der durch die Nut 3 in den Innenraum des Gehäuses 1 ragt und dort in den Bereich eines am Kolben angeordneten Anschlags gelangt. Dieser ist so ausgebildet, dass beim Verschieben des Gehäuses 1 vom Ventilkopf weg der Anschlag am Kolben am Mitnehmer des Führungsschlittens zur Anlage gelangt und den Führungsschlitten so relativ zum Gehäuse 1 und zur Führungsbahn 2 bewegt. Wird das Gehäuse 1 zum Abgeben der Flüssigkeit in Richtung Ventilkopf bewegt, gerät der Anschlag am Kolben aus der Anlage am Mitnehmer des Führungsschlit- tens, so dass dieser an der Position verbleibt, die der tiefsten Kolbenstellung und damit dem abgegebenen Dosiervolumen entspricht. Der Füh- rungsschlitten weist ferner eine nicht dargestellte Feststelleinrichtung auf, mit der der Führungsschlitten an beliebiger Position an der Führungsbahn 2 fixiert, beispielsweise geklemmt, werden kann.
Am Führungsschlitten 6 ist ferner eine Messvorrichtung 10 lösbar angeordnet, beispielsweise angeschraubt oder angeclipst. Dadurch kann die Messvorrichtung 1 0, beispielsweise zur Reinigung oder Sterilisierung der Kolben/Zylinder-Anordnung bzw. Kolben/Gehäuse-Anordnung, in einfacher Weise abgenommen werden. Der Führungsschlitten 6 verbleibt dabei am Gehäuse 1 bzw. der Führungsbahn 2.
Die Messeinrichtung weist ein kastenförmiges Gehäuse bzw. einen kastenförmigen Rahmen 12 auf, in dem die eigentliche Messvorrichtung angeordnet ist. Diese weist eine lediglich schematisch angedeutete CCD- Kameraanordnung 1 1 , ein Anzeigelement und eine Mikroprozessoreinrichtung auf, wobei beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das Anzeigeelement in Form eines LCD-Displays und die Mikroprozessoreinrichtung zu einem MikroController 13 zusammengefasst sind. Weiter weist die Messeinrichtung 10 eine Stromversorgung in Form einer Batterieeinrichtung 14 und zwei Betätigungselemente 15 und 16 auf, mit denen di e Messeinrichtung zum Einen aktiviert und zum Anderen zurückgestellt werden kann (Reset).
Im Bereich der Kameraanordnung 1 1 weisen die Rückwand des Gehäuses 12 und der Führungsschlitten 6 eine Ausnehmung auf, durch die die Kamera die zugeordnete Fläche der Führungsbahn 2 aufnehmen kann.
In dem Bereich der Führungsbahn 2, der von der Kameraanordnung aufgenommen wird, ist auf der Führungsbahn 2 ein Skalenelement bzw . eine Skala 17 angeordnet. Die Skala kann dabei unmittelbar auf der Führungsbahn aufgedruckt oder eingeprägt sei. Beim hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Skal a 17 j edoch auf einem Folienelement aufgedruckt, das auf die Führungsbahn 2 geklebt ist. Wie insbesondere aus der Fig. 4 zu ersehen ist, weist die Skala 17 einen strichskalenartigen Bereich 18 und einen binärcodierten Bereich 19 auf. Der Dabei kann der Strichskalenbereich zur inkrementären Messung der Bewegung des Führungsschlittens und damit der Messvorrichtung Ver- wendung finden. Der binärcodierte Bereich 1 weist hingegen jeder beliebigen Position auf der Skala einen eindeutigen Wert zu und liefert der Kameraanordnung in Zusammenhang mit der Auswerteeinheit eine eindeutige und absolute Positionsangabe des Führungsschlittens 6, der Messvorrichtung 10 und des Kolbens, so dass über die Parameter Kol- ben- bzw. Zylinderdurchmesser und Position eine genaue Volumenangabe für j ede Stellung des Kolbens ermittelt werden kann.
Um eine Eichung der Dosiervorrichtung zu ermöglichen kann in die schlitzartige Nut ein verstellbares Anschlagelement für die Messvorrichtung 10 eingesetzt werden, um den Nullpunkt der Skala tatsächlich auf ein Nullvolumen der Kolben-/Zylinderanordnung zu setzen.

Claims

Patentansprüche
Dosiervorrichtung zur dosierten Aufnahme und/oder Abgabe einer Flüssigkeit, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Kolbeneinrichtung, und einer Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenwegs und/oder der Stellung des Kolbens,
dadurch g ek enn z ei ch net,
dass die Vorrichtung zur Ermittlung des Kolbenweges und/oder der Stellung des Kolbens mindestens ein Skalenelement und mindestens eine Mess Vorrichtung aufweist,
wobei das Skalenelement ortsfest am Gehäuse der Kolbeneinrichtung angeordnet und die Messvorrichtung mittelbar oder unmittelbar mit dem Kolben verbunden und mit diesem beweglich ist oder wobei das Skalenelement am Kolben mit diesem beweglich und die Messvorrichtung ortsfest am Gehäuse angeordnet ist und
wobei das Skalenelement als absolut codierte Skala ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch g ek e nn z e i chn et,
dass die Skala als optisch erfassbare Skala ausgebildet ist und die Messvorrichtung mindestens einen optischen Messaufnehmer aufweist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch g ek en n z ei ch n et,
dass der optische Messaufnehmer mindestens eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera, aufweist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gek enn zei ch net,
dass die Skala als binärcodierte Absolutskala ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch g ek e nnz ei ch n et,
dass die Messvorrichtung eine mikroprozessorgesteuerte Auswerteeinheit und eine Anzeigeeinheit aufweist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch g ek e n n z e i ch n e t,
dass die Messvorrichtung mindestens ein Beleuchtungselement, insbesondere in Form einer LED, zur zumindest abschnittsweisen Beleuchtung der optisch ablesbaren Skala aufweist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch g ek enn z e i ch n et,
dass die Dosiervorrichtung als Flaschendispenser ausgebildet ist mit einer im Gehäuse angeordneten Hubkolbeneinrichtung und einem Ventilkopf, der auf einen die zu dispensierende Flüssigkeit enthaltenden Behälter aufsetzbar ist, und einem Ansaugkanal und einem Ausgabekanal für die aus dem Behälter entnommene Flüssigkeit aufweist, wobei der Hubkolben derart am Ventilkopf angeordnet ist, dass beim Anheben des Gehäuses relativ zum Hubkolben die Flüssigkeit aus dem Behälter durch den Ansaugkanal in das zwischen dem Hubkolben und der Gehäusewand unmittelbar oder mittelbar gebildete Volumen gesaugt wird und beim Absenken des Gehäuses relativ zum Hubkolben die im Volumen befindliche Flüssigkeit durch den Ausgabekanal ausgegeben wird.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch g ek enn z ei ch n et,
dass an der Außenwand des Gehäuses eine Führungsbahn angeordnet ist, an der die Messvorrichtung in Kolbenrichtung verschieblich mittelbar oder unmittelbar geführt ist, wobei das Skalenelement auf oder neben der Führungsbahn angeordnet ist.
9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 8,
gekennz eichn et durch
einen an der Führungsbahn verschieblich geführten Führungsschlitten, an dem die Messvorrichtung angeordnet ist, wobei der Führungs- schütten mit dem Hubkolben dessen Bewegung folgend verbunden ist.
10. Dosiervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gek enn z ei ch net,
dass die Führungsbahn beidseitig angeordnete im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsbahn verlaufende Führungsnuten aufweist, in die entsprechende form- und/oder funktionskomplementäre Führungselemente der Messvorrichtung und/oder des Führungsschlittens in Eingriff bringbar sind.
11. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gek en nzei chnet,
dass die Messvorrichtung an der Führungsbahn oder dem Führungsschlitten lösbar angeordnet ist.
12. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gek e nnzei chnet,
dass an der Messeinrichtung oder dem Führungsschlitten eine Feststelleinrichtung angeordnet ist, mit der die Messeinrichtung in einer definierten Position am Gehäuse feststellbar ist.
13. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
gek e nn z ei chnet durch
ein vorzugsweise verstellbares Anschlagelement für die Messeinrichtung oder den Führungsschlitten am Gehäuse.
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