DE19509247A1 - Geber zur kontinuierlichen, dosierten Abgabe einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geber zur kon­ tinuierlichen, dosierten Abgabe einer Flüssigkeit über einen einstellbaren Zeitraum, wobei die Flüs­ sigkeit mit einem beweglichen Arbeitskolben aus ei­ nem Vorratsgefäß ausgeschoben wird und der Antrieb des Arbeitskolbens durch Federkraft erfolgt.

Geber dienen der kontinuierlichen und dosierten Ab­ gabe von Flüssigkeiten über einen längeren Zeit­ raum, der einstellbar ist und in der Regel im Be­ reich von Monaten liegt. Ihr bedeutendster Einsatz­ bereich besteht in der Abgabe von Stoffen zur Dau­ erschmierung von Lagern. Die Viskosität der abgege­ benen Flüssigkeit kann dabei, beispielsweise im Fall von Schmierfetten, vergleichsweise groß sein und in den Bereich einer plastischen Masse reichen. Die Entleerung des Gebers erfolgt, indem die Flüs­ sigkeit mit einen beweglichen Arbeitskolben aus ei­ nem Vorratsgefäß ausgeschoben wird. Um eine gleich­ mäßige Flüssigkeitsabgabe über den gesamten Entlee­ rungszeitraum zu gewährleisten, sind drei Grundty­ pen des Kolbenantriebes bekannt. In elektrolytisch betriebenen Gebern wird in einer chemischen Reak­ tion ein Gas entwickelt, das den Kolben bewegt, wo­ bei über die Konzentration der Reaktionspartner die Reaktionsgeschwindigkeit und damit der Entleerungs­ zeitraum bestimmt wird. Der Nachteil elektrolyti­ scher Geber besteht darin, daß die Reaktionsge­ schwindigkeit und damit der Abgabezeitraum tempera­ turabhängig ist. Zudem muß sich zu Beginn der Reak­ tion zunächst ein Gasdruck aufbauen, so daß die er­ ste Flüssigkeitsabgabe verzögert erfolgt. Weiterhin werden über eine Batterie versorgte elektromechani­ sche Antriebe zur Bewegung des Kolbens verwendet, bei denen der Entleerungszeitraum über einen elek­ trischen Schaltkreis beeinflußt wird. Diese Form des Kolbenantriebs ist jedoch vergleichsweise auf­ wendig, und es fällt zudem Sondermüll in Form der Batterie an. Schließlich sind mechanische Federsy­ steme zum Kolbenantrieb bekannt, für die sowohl Druck- als auch Drehfedern eingesetzt werden. In beiden Fällen besteht der Nachteil darin, daß die Kraft einer Feder proportional ihrer Auslenkung ist, d. h. die Federkraft läßt mit zunehmender Kol­ benbewegung nach und die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsmenge nimmt entsprechend ab.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, einen federbetriebenen Flüssig­ keitsgeber zu entwickeln, der die Flüssigkeit wäh­ rend des gesamten Entleerungszeitraumes gleichmäßig abgibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Steuerelement vorhanden ist, das der Bewe­ gung des Arbeitskolbens mit einer Bremskraft entge­ genwirkt, die kleiner als die Antriebskraft ist, Arbeitskolben und Steuerelement mechanisch verbun­ den sind, und die Position des Arbeitskolbens die Bremskraft derart beeinflußt, daß die Differenz aus Federkraft und Bremskraft mit abnehmendem Flüssig­ keitsvorrat konstant ist.

Bei dem vorgeschlagenen Flüssigkeitsgeber wirkt der Bewegung des Arbeitskolbens die Bremskraft eines Steuerelementes entgegen, die kleiner als die An­ triebskraft des Arbeitskolbens ist, so daß der Ge­ ber weiterhin entleert wird. Über eine mechanische Verbindung von Arbeitskolben und Steuerelement wird die Bremskraft derart beeinflußt, daß sie mit ab­ nehmenden Flüssigkeitsvorrat in gleichem Maße wie die Federkraft abnimmt, mit dem Ergebnis, daß die Differenz aus der Brems- und der Antriebskraft des Kolbens zeitlich konstant und auf diese Weise eine gleichmäßige Flüssigkeitsabgabe gewährleistet ist.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsgeber vereinigt einen einfachen mechanischen Aufbau mit einer zeit­ lich konstanten Flüssigkeitsabgabe. Im Gegensatz zu einem chemisch betriebenen Arbeitskolben erfolgt die Flüssigkeitsabgabe sofort und ist temperatu­ runabhängig. Im Gegensatz zu einem elektromechani­ schen Antrieb ist der Geber kompakt und einfach aufgebaut und enthält keine Batterie, die als Son­ dermüll zu entsorgen wäre. Zudem ist der vorge­ schlagene Geber durch erneutes Befüllen wiederver­ wendbar.

Ein zweckmäßiges Steuerelement des Gebers weist eine flüssigkeitsgefüllte Kammer mit darin angeord­ neten Arbeitskolben auf, wobei die Bewegung des Ar­ beitskolbens die Flüssigkeit aus der Kammer preßt. Der Bewegung der Flüssigkeit wirkt ein Strömungswi­ derstand entgegen, der die veränderliche Bremskraft auf den Arbeitskolben ausübt. Die Viskosität der Steuerflüssigkeit kann dabei sehr groß sein, d. h. in den Bereich einer plastischen Masse kommen, wenn der Geber über einen langen Zeitraum hinweg arbei­ ten soll. Der Strömungswiderstand besteht vorzugs­ weise in einer Öffnung mit einem geringen Durchmes­ ser, die die Flüssigkeit beim Verlassen der Kammer passiert. Insbesondere wenn der Geber zur mehrfa­ chen Verwendung vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, daß eine weitere Kammer im Steuerelement die aus­ strömende Flüssigkeit aufnimmt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Ar­ beitskolben mit einem Steuerkolben verbunden, der die Flüssigkeit im Steuerelement verdrängt. Die Verbindung beider Kolben kann starr oder beweglich, beispielsweise über eine Spindel, erfolgen. Strömt die Flüssigkeit im Steuerelement zwischen zwei Kam­ mern, so ist es zweckmäßig, daß ihre Trennung durch den Steuerkolben erfolgt. Auf diese Weise nimmt das Volumen der die Flüssigkeit aufnehmenden Kammer auf Kosten der abgebenden Kammer zu, so daß der Platz­ bedarf des Steuerelementes verringert wird. Ist der Steuerkolben als Ringkolben ausgebildet, erfolgt die Strömung dabei ganz oder teilweise durch ihn hindurch.

Für die Änderung des Strömungswiderstandes im Steuerelement bestehen zwei unterschiedliche Mög­ lichkeiten. Sind Arbeits- und Steuerkolben beweg­ lich miteinander verbunden, so ist ihre Bewegungs­ geschwindigkeit relativ zueinander veränderbar.

Insbesondere läßt sich durch eine geeignete Über­ setzung erreichen, daß die Strecke, die sich der Steuerkolben bei einer vorgegebenen Bewegung des Arbeitskolbens verschiebt, mit abnehmendem Flüssig­ keitsvorrat abnimmt. Damit sinkt bei festem Durch­ laßquerschnitt der Strömungswiderstand durch Ab­ nahme der Strömungsgeschwindigkeit im Steuerele­ ment. Entsprechend nimmt auch die Bremskraft ab, so daß die Veränderung der Federkraft kompensiert wird und die Abgaberate des Gebers konstant bleibt.

Alternativ wird der Durchlaßquerschnitt der Strö­ mung durch die Position des Arbeitskolbens mit ab­ nehmenden Flüssigkeitsvorrat vergrößert. Durch die erweiterte Öffnung strömt die Flüssigkeit mit ge­ ringerem Widerstand, so daß der Bewegung des Ar­ beitskolbens eine geringere Bremswirkung entgegen­ gesetzt wird. Bei geeigneter Querschnittszunahme mit zunehmender Bewegung ist die Abnahme der Kraft der Antriebsfedern auf diese Weise ausgeglichen.

Um den Durchlaßquerschnitt für die Flüssigkeit im Steuerelement zu verändern, wird vorgeschlagen, daß sich der Kammerquerschnitt in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens verbreitert. Dabei tritt die Flüssig­ keit aus dem Spalt zwischen Kammerwand und einem scheibenförmigen Kolben aus. Zu Beginn der Entlee­ rung des Gebers, d. h. wenn die Kraft der Antriebs­ federn groß ist, ist nur ein geringer Durchlaßquer­ schnitt vorhanden. Ist der Geber dagegen weitgehend geleert und hat die Kraft der Antriebsfedern ent­ sprechend abgenommen, ist der Abstand zwischen Kol­ ben und Kammerwand groß und der Strömungswiderstand somit gering. Entsprechend nimmt der Widerstand ge­ gen die Bewegung des Arbeitskolbens ab. Eine ge­ eignete Kammergestalt ist beispielsweise ein Kegel oder ein Kegelabschnitt.

Eine alternative Querschnittsverbreiterung ist ge­ geben, wenn die Steuerelementkammer die Gestalt ei­ nes Zylinders hat, in dessen Wand eine Nut einge­ lassen ist, die sich in Bewegungsrichtung des Steu­ erkolbens verbreitert. Der Kolben liegt allseitig an der Zylinderwand an und wird durch die Nut um­ strömt. Auch auf diese Weise wird der Strömungs­ querschnitt mit abnehmenden Flüssigkeitsvorrat ver­ größert. Eine zylindrische Kammergestalt bietet je­ doch den Vorteil einer ständigen Führung des Steu­ erkolbens.

Zweckmäßig ist ein Vorratsgefäß des Gebers aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material, bei­ spielsweise Glas oder dem Kunststoff Polypropylen. Auf diese Weise ist jederzeit die verbleibende Flüssigkeitsmenge des Gebers ablesbar. Weiterhin sind beide Materialien recyclefähig.

Lösbare Verbindungen von Steuerelement und/oder An­ triebsfedern mit dem Vorratsgefäß sowie mit dem Ar­ beitskolben gestatten einen Austausch einzelner Teile des Gebers, der insbesondere im Zusammenhang mit den nachfolgend erläuterten Verfahren vorteil­ haft ist.

Ein wesentliches Merkmal eines Flüssigkeitsgebers besteht darin, daß der Zeitraum, über den die Ab­ gabe erfolgt, einstellbar ist. Bei dem vorgeschla­ genen Geber werden zur Änderung dieses Zeitraumes zunächst die Antriebsfedern des Arbeitskolbens zu­ gängig gemacht und gegen solche mit einer unter­ schiedlichen Federkonstanten ausgetauscht. Ist der Arbeitskolben zur Beaufschlagung mit mehreren Fe­ dern eingerichtet, so kann auch ihre Anzahl verän­ dert werden. In beiden Fällen ändert sich die An­ triebskraft des Arbeitskolbens und entsprechend die Entleerungszeit des Gebers. Gegebenenfalls wird der Antrieb des Gebers abschließend verschlossen.

Ein weiteres Verfahren zur Beeinflussung des Ent­ leerungszeitraumes des Gebers besteht im Austausch der Steuerflüssigkeit, indem die Kammer des Steuer­ elementes geöffnet wird, die vorhandene Flüssigkeit entnommen, eine Flüssigkeit anderer Viskosität ein­ gefüllt und die Steuerelementkammer abschließend verschlossen wird. Auf diese Weise wird der Strö­ mungswiderstand geändert, der der Bewegung des Ar­ beitskolbens entgegenwirkt, und mit ihm der Entlee­ rungszeitraum. Alternativ kann ein lösbar befestig­ tes Steuerelement zusammen mit der enthaltenen Flüssigkeit ausgetauscht werden.

Da bei dem vorgeschlagenen Geber die konstante Flüssigkeitsabgabe über einen langen Zeitraum er­ reicht wird, indem die Feder- und die Bremskraft in gleichem Maße abnehmen, ist es vorteilhaft, An­ triebsfedern und Steuerelement bzw. die darin ent­ haltene Flüssigkeit stets gemeinsam auszutauschen oder Antrieb und Steuerelement als austauschbare Einheit auszuführen. Ohne eine Abstimmung der Kräfte ist andernfalls die Flüssigkeitsabgabe des Gebers nicht konstant.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsgeber,

Fig. 2 Schnitt durch Antrieb und Steuerelement in Explosionsdarstellung.

Der Flüssigkeitsvorrat (1) des Gebers wird durch den Arbeitskolben (2) aus der Öffnung (3) ausge­ schoben, wobei die Bewegung des Arbeitskolbens durch eine Antriebsfeder (4) erfolgt, die als Druckfeder wirkt. Da die Kraft einer Feder ihrer Auslenkung proportional ist, nimmt sie ab, je wei­ ter sich der Arbeitskolben (2) nach unten bewegt. Aus diesem Grund ist seiner Bewegung die Bremskraft eines Steuerelementes entgegensetzt, die in glei­ cher Weise abnimmt, so daß die Differenz beider Kräfte konstant ist. Das Steuerelement enthält einen Steuerkolben (5), der über eine Kolbenstange (6) mit dem Arbeitskolben (2) verbunden ist. Bei einer Bewegung des Arbeitskolbens (2) bewegt sich daher auch der Steuerkolben (5) durch die flüssig­ keitsgefüllte Kammer (7) des Steuerelementes, wobei der Strömungswiderstand der verdrängten Flüssigkeit als Bremskraft über den Steuer- (5) auf den Ar­ beitskolben (2) wirkt. Ein durchsichtiges Gehäuse (8) ermöglicht es, jederzeit den Füllstand des Ge­ bers zu kontrollieren.

Die Wirkungsweise des Steuerelementes ist anhand der Explosionsdarstellung in Fig. 2 erkennbar. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind die bereits in Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Elemente nicht nochmals erwähnt; man erkennt, daß die innere Oberfläche der zylindrischen Kammer (7) von einer Hülse (9) gebildet wird. Sie ist mit einer Ausspa­ rung (10) versehen, die sich in Bewegungsrichtung von Arbeits- und Steuerkolben verbreitert und eine Nut in der Kammerwand bildet, wenn die Hülse (9) in die Kammer (7) eingeschoben ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, liegt der Steuerkolben (5) an der Hülse (9) an, so daß seine Bewegung nur dann erfol­ gen kann, wenn die Flüssigkeit, die die Kammer (7) füllt, ihn durch die Aussparung (10) umströmt. Da sich die Aussparung nach unten verbreitert, nimmt der Strömungsquerschnitt zu. Entsprechend sinkt der Strömungswiderstand, d. h. die Bremskraft, die auf Steuer- (5) und Arbeitskolben (2) ausgeübt wird, nimmt ab, so daß die Abnahme der Kraft der An­ triebsfeder (4) ausgeglichen wird. Abschlußkappen (11) verschließen das Steuerelement und dichten es endseitig gegen Flüssigkeitsverlust ab.

Claims (14)

1. Geber zur kontinuierlichen, dosierten Abgabe ei­ ner Flüssigkeit über einen einstellbaren Zeitraum, wobei die Flüssigkeit mit einem beweglichen Ar­ beitskolben aus einem Vorratsgefäß ausgeschoben wird und der Antrieb des Arbeitskolbens durch Fe­ derkraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Steuerelement vorhanden ist, das der Bewegung des Arbeitskolbens (2) mit einer Bremskraft entge­ genwirkt, die kleiner als die Antriebskraft ist,
• - Arbeitskolben (2) und Steuerelement mechanisch verbunden sind,
• - und die Position des Arbeitskolbens (2) die Bremskraft derart beeinflußt, daß die Differenz aus Federkraft und Bremskraft mit abnehmendem Flüssig­ keitsvorrat konstant ist.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement eine flüssigkeitsgefüllte Kammer (7) aufweist, aus der die Bewegung des Ar­ beitskolbens (2) die Flüssigkeit verdrängt, und der Flüssigkeitsbewegung zur Erzeugung der Bremskraft auf den Arbeitskolben (2) ein Strömungswiderstand entgegenwirkt.

3. Geber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerelement eine weitere Kammer vorhanden ist, in die die Flüssigkeit einströmt.

4. Geber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein mit dem Arbeitskolben (2) verbun­ dener, beweglichen Steuerkolben (5) die Flüssigkeit des Steuerelementes verdrängt.

5. Geber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) ein Ringkolben ist.

6. Geber nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strecke, die sich der Steuerkol­ ben (5) bei einer Bewegung des Arbeitskolbens (2) verschiebt, mit abnehmendem Flüssigkeitsvorrat ab­ nimmt.

7. Geber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchlaßquerschnitt für die Flüssigkeit im Steuerelement durch die Po­ sition des Arbeitskolbens (2) derart verändert, daß der Querschnitt mit abnehmendem Flüssigkeitsvorrat zunimmt.

8. Geber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kammerquerschnitt des Steuerelementes in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (5) bei ab­ nehmendem Flüssigkeitsvorrat verbreitert, die Flüs­ sigkeit entlang des Kolbenumfangs aus der Kammer austritt und der Steuerkolben (5) eine scheibenför­ mige Gestalt aufweist.

9. Geber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (7) des Steuerelementes die Gestalt eines Zylinders hat, an dessen Wand der Steuerkol­ ben (5) anliegt und in die eine sich in Bewegungs­ richtung des Steuerkolbens (5) verbreiternde Nut eingelassen ist.

10. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß aus durchsich­ tigem oder durchscheinendem Material besteht.

11. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß Verbindungen von Steuer­ element und/oder Antriebsfedern (4) mit dem Vor­ ratsgefäß sowie dem Arbeitskolben (2) lösbar sind.

12. Verfahren zur Änderung des Entleerungszeitraums eines Gebers nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:

• - Zugängigmachen der Antriebsfedern (4) des Ar­ beitskolbens (2),
• - Austausch der Antriebsfedern (4) gegen solche mit unterschiedlicher Federkonstanten oder Änderung der Federanzahl,
• - ggf. Verschließen des Geberantriebs.

13. Verfahren zur Änderung des Entleerungszeitraums eines Gebers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Zugängigmachen des Steuerelementes,
• - Austausch des Steuerelementes gegen ein solches mit unterschiedlicher Bremskraft,
• - ggf. Verschließen des Gebers.

14. Verfahren zur Änderung des Entleerungszeitraums eines Gebers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Zugängigmachen und Öffnen der Kammer (7) des Steuerelementes,
• - Entnahme der Flüssigkeit,
• - Einfüllen einer Flüssigkeit anderer Viskosität,
• - Verschließen des Steuerelementes.