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Die
Erfindung betrifft einen Kolben für eine Kolben-/Zylindeereinheit,
insbesondere eines Dosiergerätes, mit einem Kolbenkörper
und wenigstens zwei den Kolbenkörper radial überragenden,
in entgegengesetzter axialer Richtung schräg radial nach außen
vorstehenden Dichtmanschetten. Sie ist ferner auf eine Kolben-/Zylindereinheit
mit einem solchen, in einem Zylinder geführten Kolben sowie
auf ein Dosiergerät mit einer derartigen Kolben-/Zylindereinheit
gerichtet.
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Derartige
Kolben sind z. B. aus der
US
2 859 078 A bekannt und finden insbesondere in Dosiergeräten,
wie Pipetten, Büretten, Titrier- oder andersartigen Dispensiergeräten,
verbreiteten Einsatz. Ihr Vorteil besteht vornehmlich darin, daß die
beiden in entgegengesetzter axialer Richtung schräg radial
nach außen vorstehenden Dichtmanschetten für eine
einwandfreie Abdichtung gegen einen zugehörigen Zylinder
sorgen, wenn der Kolben in Bezug auf den Zylinder nach oben oder
unten verlagert wird, wie es beim Ansaugen bzw. Abgeben von zu dosierender Flüssigkeit
der Fall ist.
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Die
DE 195 12 162 C1 beschreibt
einen gattungsgemäßen Kolben, welcher ähnlich
wie der Kolben gemäß der vorgenannten
US 2 859 078 A aus
einer Vielzahl von separaten Einzelteilen zusammengesetzt ist, welche
insbesondere die beiden im wesentlichen topfförmigen, elastischen
Dichtmanschetten sowie zwei Kolbenteile umfassen, zwischen welchen
die Dichtmanschetten unter Zwischenschaltung von Dichtringen durch
Befestigungselemente, wie unter anderem Schrauben, verspannt sind.
Hierdurch resultiert nicht nur ein verhältnismäßig
hoher Kostenaufwand, welcher sich aus den Kosten der Einzelteile und
den Montagekosten zusammensetzt, sondern besteht insbesondere auch
die Gefahr, daß sich die Spannverbindung der Dichtmanschetten
mit zunehmender Betriebsdauer des Kolbens lockert, was mit einer
Beeinträchtigung der Genauigkeit eines mit einer solchen
Kolben-/Zylindereinheit ausgestatteten Dosiergerätes einhergeht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe, einen Kolben der eingangs genannten
Art, eine Kolben-/Zylindereinheit mit einem solchen Kolben sowie
ein mit einer solchen Kolben-/Zylindereinheit ausgestattetes Dosiergerät
auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden,
daß die vorgenannten Nachteile vermieden oder zumindest
abgeschwächt werden.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe bei einem Kolben der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß der Kolbenkörper und die
Dichtmanschetten einstückig ausgebildet und die Dichtmanschetten ausschließlich
an ihrem dem freien Ende abgewandten Ende mit dem Kolbenkörper
verbunden sind, wobei die Materialstärken der Dichtmanschetten
und des Kolbenkörpers derart gewählt sind, daß der
Kolbenkörper weitestgehend starr ist, während
die Dichtmanschetten elastisch verformbar sind.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ferner eine Kolben-/Zylindereinheit
mit einem in einem Zylinder geführten Kolben der vorgenannten Art,
wobei der Innendurchmesser des Zylinders derart gewählt
ist, daß die Dichtmanschetten den Kolben gegeben den Zylinder
abdichten, sowie ein Dosiergerät, insbesondere in Form
einer Bürette, eines Pipettier- oder Titriergerätes,
mit einer derartigen Kolben-/Zylindereinheit vor.
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Der
erfindungsgemäße, aus einem einzigen Rohling gefertigte
und somit einstückig ausgebildete Kolben erfordert zu seiner
Herstellung nicht nur einen deutlich geringeren Kostenaufwand, sondern
besitzt insbesondere auch eine höhere Lebensdauer gegenüber
dem aus einer Vielzahl an Einzelteilen zusammengesetzten Kolben
gemäß dem Stand der Technik, da sich auch bei
fortwährendem Betrieb, wenn der Kolben entlang seinem Führungszylinder
hin und her verlagert wird, keine Teile lösen können
und bei einer hohen Dichtigkeit somit eine gleichbleibende Genauigkeit
des mit einem solchen Kolben ausgestatteten Dosiergerätes
gewährleistet ist. Letztere ist dadurch sichergestellt,
daß die Materialstärke der Dichtmanschetten derart
gewählt ist, daß sich diese elastisch verformen
lassen, während die Materialstärke des Kolbenkörpers
als Träger der Dichtmanschetten derart gewählt
ist, daß der Kolbenkörper weitestgehend starr
ist. Was die Elastizität bzw. Nachgiebigkeit der Dichtmanschetten
betrifft, so sind diese, wie weiter unten noch näher erläutert,
zumindest aus ihrem unbelasteten Zustand (d. h. solange der Kolben
noch nicht in dem zugehörigen Zylinder angeordnet ist und
die Dichtmanschetten nicht mit der Zylinderwand in Berührung
treten) radial nach innen komprimierbar, so daß der Innendurchmesser des
Zylinders einer mit einem solchen Kolben bestückten Kolben-/Zylindereinheit
vorzugsweise derart gewählt sein kann, daß die
Dichtman schetten des in den Zylinder eingeführten Kolbens
zumindest geringfügig radial nach innen verformt sind,
wodurch eine dauerhafte Dichtigkeit des Kolbens in dem Zylinder sichergestellt
ist.
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Während
als Materialien für den Kolben grundsätzlich praktisch
beliebige Werkstoffe in Betracht kommen, welche den vorgenannten
Anforderungen genügen, haben sich als Kolbenmaterialien Polymermaterialien
als vorteilhaft erwiesen, wobei das Material des Kolbens insbesondere
von einem Polymermaterial auf der Basis von Polytetrafluorethylen
(PTFE) gebildet sein kann, welches eine hohe Inertheit und chemische
Resistenz sowie eine hohe Abriebfestigkeit aufweist. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform kann dabei vorgesehen
sein, daß das Material des Kolbens von einem PTFE-Compoundwerkstoff
gebildet ist, wobei das Polymermaterial des Kolbens vorzugsweise
mit Füllstoffpartikeln, insbesondere auch der Gruppe Metalle und
deren Legierungen, Metalloxide, Mineralien, Glas, Keramik, Kohlenstoff,
Kunststoffe und gemahlene Naturfasern (insbesondere abrasive Naturfasern,
wie z. B. Hanffasern), versetzt sein kann, um die Abriebfestigkeit
weiter zu erhöhen und somit für eine größtmögliche
Verschleißfestigkeit des Kolbens zu sorgen.
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Den
Dichtmanschetten kann vorzugsweise ein radial nach außen
vorstehender Führungsabschnitt des Kolbenkörpers
zugeordnet sein, auf welches sich das dem freien Ende abgewandte
Ende der jeweiligen Dichtmanschette – insbesondere im Falle einer
Kompression radial nach innen durch Anlage an der inneren Mantelfläche
des Zylinders – axial abzustützen vermag. Auf
diese Weise wird einerseits der Verbindungsbereich der Dichtmanschetten
mit dem Kolbenkörper stabilisiert, andererseits kann der Führungsabschnitt,
der im übrigen zweckmäßig eine etwa kreiszylindrische
Form besitzen kann, bei entsprechender Dimensionierung des Zylinders
für eine einwandfreie axiale Verlagerung des Kolbens in
dem Zylinder sorgen, indem der Kolbenkörper gegen die Zylinderinnenwand
abgestützt wird, so daß es nicht zu einem auch
mit "Taumeln" bezeichneten leichten Kippen des Kolbens in Bezug
auf den Zylinders kommen kann.
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Während
grundsätzlich einer oder beiden Dichtmanschetten je ein
solcher Führungsabschnitt zugeordnet sein kann, ist in
bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß der nach
außen vorstehende Führungsabschnitt des Kolbenkörpers
zwischen den beiden Dichtmanschetten angeordnet ist, auf dessen obere
Fläche sich das dem freien Ende abgewandte Ende der schräg
nach oben und außen vorstehenden Dichtmanschette und auf
dessen untere Fläche sich das dem freien Ende abgewandte
Ende der schräg nach unten und außen vorstehenden
Dichtmanschette axial abzustützen vermag. Darüber
hinaus kann es zweckmäßig sein, wenn das freie
Ende der Dichtmanschetten in deren unbelastetem Zustand von dem
Kolbenkörper weiter radial vorsteht als der Führungsabschnitt
des Kolbenkörpers, wobei die Dichtmanschetten derart radial
komprimierbar sind, daß ihre radiale Erstreckung etwa der
des Führungsabschnittes entspricht oder letztere geringfügig
radial übertrifft. Auf diese Weise ist eine einwandfreie
Abdichtung der unter radiale Vorspannung gegen die Zylinderwandung
gesetzten Dichtmanschetten gewährleistet.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß ein
bodenseitiger Abschnitt des Kolbenkörpers von dessen zentralem
Abschnitt, insbesondere im wesentlichen kegelstumpfförmig, radial
nach außen vorsteht, wobei sich die dem bodenseitigen Abschnitt
des Kolbenkörpers zugewandte Dichtmanschette in ihrem radial
nach innen belasteten Zustand zumindest im Bereich ihres freien
Endes radial an dem radial vorstehenden, bodenseitigen Abschnitt
des Kolbenkörpers abzustützen vermag. Das freie
Ende der dem bo denseitigen Abschnitt des Kolbenkörpers
zugewandten Dichtmanschette befindet sich hierbei in seinem radial
nach innen belasteten Zustand, in welchem es sich radial auf dem
bodenseitigen Abschnitt des Kolbenkörpers abstützt,
vorzugsweise auf etwa demselben axialen Niveau wie das freie Ende
des bodenseitigen Abschnittes des Kolbenkörpers oder ist
von diesem geringfügig axial übertroffen. Hieraus
resultiert eine einwandfreie Aufnahme der bei einer Bewegung des
Kolbens auf diese Dichtmanschette wirkenden Kräfte, was
zu einer sicheren und besonders verschleißarmen Dichtwirkung
führt, wobei verhindert wird, daß die Dichtmanschette
des Kolbens in dessen Anschlagposition am Zylinderboden mit letzterem
in Kontakt tritt.
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Die
Dichtmanschetten besitzen vorzugsweise einen im wesentlichen hakenförmigen
Querschnitt, welcher im Bereich ihres freien Endes etwa geradlinig
verläuft und im Bereich ihres dem freien Ende abgewandten
Endes eine Biegung derart aufweist, daß das dem freien
Ende abgewandte Ende etwa radial in den Kolbenkörper mündet.
Das dem freien Ende abgewandte Ende kann dabei unter einem Winkel
von etwa 60° bis etwa 90°, insbesondere von etwa
70° bis etwa 90°, in den Kolbenkörper
münden. Auf diese Weise wird den einstückig mit
dem Kolbenkörper ausgebildeten Dichtmanschetten eine einwandfreie
Elastizität verliehen, so daß die der Wandung
des Zylinders stets dichtend anliegen.
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Der
radiale Mündungsbereich der Dichtmanschetten grenzt in
Axialrichtung zweckmäßig unmittelbar an das obere
oder untere Ende des radial von dem Kolbenkörper vorstehenden
Führungsabschnittes an, um sich auf dem Führungsabschnitt
axial abstützen zu können und die radiale Vorbelastung
der Dichtmanschetten nach außen zu erhöhen.
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Der
Kolbenkörper umfaßt darüber hinaus vorzugsweise
einen kopfseitigen Abschnitt, welcher von dem zentralen Abschnitt
des Kolbenkörpers, an welchem zweckmäßig
die Dichtmanschetten angeformt sein können, radial nach
außen vorsteht, wobei das freie Ende der Dichtmanschetten
in deren unbelastetem Zustand (d. h. solange der Kolben nicht in den
Zylinder eingebracht ist und die Dichtmanschetten nicht mit der
Zylinderwand in Kontakt treten) von dem Kolbenkörper weiter
radial vorsteht als der kopfseitige Abschnitt des Kolbenkörpers
und die Dichtmanschetten derart radial komprimierbar sind, daß ihre
radiale Erstreckung etwa der des kopfseitigen Abschnittes entspricht
oder letztere geringfügig radial übertrifft. Der
kopfseitige Abschnitt kann dabei ebenso wie der Führungsabschnitt – alternativ
oder insbesondere auch kumulativ – für eine einwandfreie
axiale Verlagerung des Kolbens in dem Zylinder sorgen, indem der
Kolbenkörper gegen die Zylinderinnenwand abgestützt
und einem oben erwähnten "Taumeln" des Kolbens in dem Zylinder
entgegengewirkt wird. Zwischen dem kopfseitigen Abschnitt und dem zentralen
Abschnitt des Kolbenkörpers kann ferner ein kontinuierlicher
Verjüngungsbereich des Kolbenkörpers ausgebildet
sein, welcher einen kontinuierlichen Übergangsbereich zwischen
dem kopfseitigen Abschnitt des Kolbenkörpers und dessen
zentralem Abschnitt mit demgegenüber geringerem Radialmaß darstellt.
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Im
Falle des Vorhandenseins sowohl des kopfseitigen Abschnittes als
auch des mit Abstand von diesem angeordneten Führungsabschnittes
ist folglich eine "doppelte Führung" des Kolbens in dem Zylinder
gegeben, welche für eine größtmögliche Führungsgenauigkeit
und somit für eine größtmögliche
Exaktheit eines mit einer solchen Kolben-/Zylindereinheit ausgestatteten
Dosiergerätes sorgt. In diesem Zusammenhang ist es in aller
Regel zweckmäßig, wenn der kopfseitige Abschnitt
des Kolbenkörpers im wesentlichen dieselben radialen Abmessungen
aufweist wie dessen Führungsabschnitt, wobei – wie
bereits erwähnt – beide Dichtmanschetten im unbelasteten
bzw. noch nicht in den Zylinder eingeführten Zustand ein
radiales Übermaß gegenüber dem kopfseitigen
Abschnitt und dem Führungsabschnitt des Kolbenkörpers
besitzen sollten.
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Was
die Abmessungen des Zylinders einer Kolben-/Zylindereinheit mit
einem solchen Kolben betrifft, so sollte der Innendurchmesser des
Zylinders zweckmäßig derart gewählt sein,
daß er etwa dem Außendurchmesser des Führungsabschnittes und/oder
des kopfseitigen Abschnittes des Kolbens entspricht oder diese(n)
geringfügig übertrifft, während – wie
ebenfalls bereits erwähnt – die Dichtmanschetten
den Kolben jedenfalls gegeben den Zylinder abdichten sollten, was
bedeutet, daß ihre radialen Abmessungen im unbelasteten
Zustand zumindest geringfügig größer
sein sollten als der Innendurchmesser des Zylinders.
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Um
den Kolben in Axialrichtung des Zylinders verlagern zu können,
um insbesondere anläßlich Dosiervorgängen
Fluidvolumina ansaugen und abgeben zu können, ist der Kolben
in der Regel an einer Kolbenstange befestigbar, welche wiederum
mit einem motorischen oder manuellen Antrieb des Dosiergerätes
verbunden ist. In diesem Zusammenhang kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, daß an
einer Stirnseite des Kolbenkörpers, insbesondere an dessen
kopfseitigem Abschnitt, eine Befestigungsstruktur zum Festlegen
einer Kolbenstange ausgeformt ist. Letztere kann beispielsweise
eine teilweise hinterschnittene Sackbohrung umfassen, in welcher
ein verdickter Befestigungsabschnitt der Kolbenstange rastend festlegbar
ist, so daß eine sehr einfache und schnelle Montage der
aus Kolben und Kolbenstange gebildeten Einheit ohne Zuhilfenahme
von Werkzeugen gewährleistet ist und diese Einheit lediglich
die Kolbenstange sowie den – einstückig gefertigten – Kolben und
keine weiteren Befestigungsmittel umfaßt.
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Der
Kolben kann im übrigen durch spanabhebende Bearbeitung,
insbesondere Drehen, aus einem einzigen Rohling gefertigt sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Kolbens und
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2 eine
Draufsicht auf den Kolben gemäß 1 von
oben.
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In 1 ist
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kolbens 1 in einem strichpunktiert angedeuteten Zylinder 2 einer
Kolben-/Zylindereinheit wiedergegeben, welche z. B. in einem nicht
dargestellten Dosiergerät, wie einer Bürette,
einem Pipettier- oder Titriergerät oder dergleichen, zur
exakten Dosierung von Fluidvolumina zum Einsatz kommen kann. Hierzu
ist der Kolben 1 unter Abdichtung gegen den Zylinder 2 axial
verschieblich in dem Zylinder geführt und mittels einer
manuell oder motorisch betriebenen Betätigungseinrichtung
(ebenfalls nicht gezeigt) in Bewegung versetzbar. Der Kolben 1 kann
dabei in seiner in 1 unteren Seite direkt oder
insbesondere über ein Gasvolumen mit dem zu dosierenden
Fluid in Verbindung stehen, wie es an sich z. B. bei sogenannten
"Luftpolster"-Dosiergeräten, z. B. einer Luftpolster-Pipette,
bekannt ist.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist der Kolben 1 einstückig
aus einem einzigen Materialrohling gefertigt (z. B. durch spanabhebende
Bearbeitung, wie Drehen, Schleifen, Fräsen oder dergleichen),
wobei das Kolbenmaterial vorzugsweise von einem mit Füllstoffpartikeln
versetzten Polytetrafluorethylen-Compound gebildet sein kann. Der
Kolben 1 umfaßt einen Kolbenkörper 3,
an dessen zentralem Abschnitt 3a zwei den Kolbenkörper 3 radial überragenden,
in entgegengesetzter axialer Richtung schräg nach außen vorstehende
Dichtmanschetten 4, 5 angeformt sind, welche jeweils
an ihrem dem freien Ende 4a, 5a abgewandten Ende 4c, 5c mit
dem zentralen Abschnitt 3a des Kolbenkörpers 3 verbunden
sind. Während die in 1 obere
Dichtmanschette 5 schräg radial nach außen
und oben vorsteht, steht die in 1 untere
Dichtmanschette 4 schräg radial nach außen und
unten vor, so daß eine einwandfreie, bei Bewegungen des
Kolbens 1 sowohl nach oben als auch nach unten wirksame
Abdichtung des Kolbens 1 gegen des Zylinder 2 gegeben
ist. Beide Dichtmanschetten 4, 5 weisen im vorliegenden
Fall, wenn auch nicht notwendigerweise, eine weitestgehend identische
Geometrie auf und besitzen einen Querschnitt im wesentlichen in
der Form eines Hakens, welcher im Bereich des freien Endes 4a, 5a der
jeweiligen Dichtmanschetten 4, 5, mit welchem
sie der Innenwand des Zylinders 2 dichtend anliegen, etwa
geradlinig verläuft, während sie im Bereich ihres
dem freien Ende 4a, 5a abgewandten – befestigungsseitigen – Endes 4c, 5c,
mit einer solchen Biegung 4b, 5b ausgebildet sind,
daß das befestigungsseitige Ende 4c, 5c etwa
radial – hier unter etwa 90° – in den
zentralen Abschnitt 3a des Kolbenkörpers 3 mündet.
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Während
die Materialstärke des Kolbenkörpers 3 so
gewählt ist, daß dieser praktisch starr bzw. formstabil
ist, ist die Materialstärke der demgegenüber erheblich
"dünneren" Dichtmanschetten 4, 5 derart
gewählt, daß sie elastisch verformbar, insbesondere
radial nach innen in Richtung des Kolbenkörpers 3 komprimierbar
sind. Dies ist insbesondere aus dem in 1 rechts
dargestellten, gestrichelt angedeuteten Querschnitt der Dichtmanschetten 4, 5 in deren
unbelastetem, d. h. noch nicht in den Zylinder 2 eingeführtem
Zustand erkennbar, in welchem die Dichtmanschetten 4, 5 weiter
radial nach außen vorstehen als in ihrem radial nach innen
komprimierten Zustand, in welchem sie in den Zylinder 2 eingeführt worden
sind und der Innenwand des Zylinders 2 dichtend anliegen,
was in 1 mit durchgezogenen Linien (sowohl links als
auch rechts) wiedergegeben ist. Der Zylinder 2 weist folglich
einen gegenüber den radialen Abmessungen der Dichtmanschetten 4, 5 zumindest
geringfügig kleineren Innendurchmesser auf, so daß die
Dichtmanschetten 4, 5 des in den Zylinder 2 eingebrachten
Kolbens 1 zumindest geringfügig radial nach innen
verformt sind, um eine optimale Dichtwirkung zu entfalten.
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Wie
des weiteren der 1 zu entnehmen ist, ist den
Dichtmanschetten 4, 5 ein radial nach außen
vorstehender Führungsabschnitt 3b des Kolbenkörpers 3 zugeordnet,
welcher sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen
den beiden in entgegengesetzte Richtungen nach außen und
oben bzw. unten vorstehenden Dichtmanschetten 4, 5 erstreckt.
Der Führungsabschnitt 3b besitzt dabei einerseits
die Funktion, daß das dem freien Ende 4a, 5a abgewandte,
befestigungsseitige Ende 4c, 5c der jeweiligen
Dichtmanschette 4, 5 bei axialen Belastungen der
Dichtmanschetten 4, 5, wie sie beim axialen Verlagern
des Kolbens 1 entlang dem Zylinder 2 (also in 1 nach
oben bzw. unten) auftreten, axial abzustützen vermag, wodurch
den Dichtmanschetten 4, 5 eine erhöhte
Steifigkeit und somit eine besonders zuverlässige Dichtwirkung
verliehen wird. Die in 1 obere Dichtmanschette 5 kann
sich dabei mit ihrem befestigungsseitigen Ende 5a auf der
oberen Stirnseite des Führungsabschnittes 3b abstützen,
während sich die in 1 untere
Dichtmanschette 4 mit ihrem befestigungsseitigen Ende 4a auf
der unteren Stirnseite des Führungsabschnittes 3b abstützen kann.
Andererseits besteht die Funktion des Führungsabschnittes 3b darin,
für eine einwandfreie axiale Verlagerung des Kolbens 1 in
dem Zylinder 2 sorgen, indem der Kolbenkörper 3 an
seinem Führungsabschnitt 3b gegen die Innenwand
des Zylinders 2 abgestützt wird, so daß es
bei einer axialen Verlagerung des Kolbens 1 entlang dem
Zylinder 2 nicht zu einem auch mit "Taumeln" bezeichneten
leichten Kippen des Kolbens 1 in Bezug auf den Zylinder 2 kommen
kann. Der Durchmesser des Führungsabschnittes 3b ist
daher zweckmäßig derart gewählt, daß er etwa
mit dem Innendurchmesser des Zylinders 2 übereinstimmt
oder von letzerem nur geringfügig übertroffen
ist. Ferner ist der Durchmesser des Führungsabschnittes
so dimensioniert, daß das freie Ende 4a, 5a der
Dichtmanschetten 4, 5 in deren unbelastetem Zustand
(siehe die gestrichelte Darstellung der Dichtmanschetten 4, 5 in 1 rechts)
von dem Kolbenkörper 3 weiter radial vorsteht
als der Führungsabschnitt 3b von dem zentralen
Abschnitt 3a des Kolbenkörpers 3 vorsteht,
wobei die Dichtmanschetten 4, 5 zumindest so weit
radial komprimierbar sind, daß ihre radiale Erstreckung
etwa der des Führungsabschnittes 3b entspricht
oder den Führungsabschnitt 3b geringfügig
radial übertrifft (siehe die Darstellung der Dichtmanschetten 4, 5 mit durchgezogenen
Linien in 1 rechts und links).
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An
den zentralen Abschnitt 3a des Kolbenkörpers 3,
an welchen sowohl der Führungsabschnitt 3b als
auch die Dichtmanschetten 4, 5 angeformt sind,
schließt sich nach unten ein bodenseitiger Abschnitt 3c des
Kolbenkörpers 3 an, welcher sich bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel von dem zentralem Abschnitt 3a kontinuierlich
radial nach außen erweitert und insbesondere im wesentlichen
kegelstumpfförmig ausgestaltet ist, wobei sich die dem
bodenseitigen Abschnitt 3c des Kolbenkörpers 3 zugewandte – untere – Dichtmanschette 4 in
ihrem radial nach innen belasteten Zustand (d. h. in ihrem in den Zylinder 2 eingeführten
Zustand entsprechend der Darstellung der Dichtmanschetten 4, 5 mit
durchgezogenen Linien in 1 rechts und links) zumindest im
Bereich ihres freien Endes 4a radial an dem radial vorstehenden,
bodenseitigen Abschnitt 3c abzustützen vermag.
Das freie Ende 4a der dem bodenseitigen Abschnitt 3c des
Kolbenkörpers 3 zugewandten Dichtmanschette 4 befindet
sich hierbei in seinem radial nach innen belasteten Zustand, in
welchem es sich radial auf dem bodenseitigen Abschnitt 3c abstützt,
etwa auf etwa demselben axialen Niveau wie das freie – untere – Ende
des bodenseitigen Abschnittes 3a des Kolbenkörpers 3,
d. h. das untere Ende des Kolbens 1 selbst, oder ist von
diesem geringfügig axial übertroffen. Durch eine
solche Ausgestaltung ergibt sich eine einwandfreie Aufnahme der bei
einer axialen Verlagerung des Kolbens 1 entlang dem Zylinder 2 auf
diese Dichtmanschette 4 wirkenden Kräfte, was
zu einer sicheren und besonders verschleißarmen Dichtwirkung
führt, wobei zugleich verhindert wird, daß diese
Dichtmanschette 4 in der unteren Anschlagposition des Kolbens 1 am
Boden des Zylinders 2 mit letzterem in Kontakt tritt und
beschädigt wird. Zugleich ist eine hervorragende Exaktheit solchermaßen
dosierter Fluidvolumina gegeben, da oberhalb der unteren Stirnseite 3d des
Kolbenkörpers 3 bzw. des bodenseitigen Abschnittes 3c desselben – wenn überhaupt – nur
ein minimaler Ringraum (unterhalb des freien Endes 4a der
unteren Dichtmanschette 4 zwischen der Wandung des Zylinders 2 und
der Mantelfläche des bodenseitigen Abschnittes 3a des
Kolbenkörpers 3) verbleibt, so daß z.
B. eine mit einer solchen Kolben-/Zylindereinheit bestückte
Hubkolbenpipette (mit Gaspolster zwischen dem Kolben 1 und
dem zu dosierenden Fluid) eine Dosierung von äu ßerst
kleinen Fluidvolumina bis zu etwa 10 bis 100 nl ermöglicht.
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An
seinem dem bodenseitigen Abschnitt 3c entgegengesetzten – oberen – Ende
weist der Körper 3 des Kolbens 1 ferner
einen kopfseitigen Abschnitt 3e auf, welcher von dessen
zentralem Abschnitt 3a ebenfalls radial nach außen
vorsteht, wobei das freie Ende 4a, 5a der Dichtmanschetten 4, 5 in
deren unbelastetem Zustand (vgl. die strichlinierte Darstellung der
Dichtmanschetten 4, 5 in 1 rechts)
wiederum von dem Kolbenkörper 3 zumindest geringfügig
weiter radial vorsteht als der kopfseitige Abschnitt 3e des Kolbenkörpers 3 und
die Dichtmanschetten 4, 5 derart aus ihrem unbelasteten
Zustand in ihren in den Zylinder 2 eingeführten,
belasteten Zustand radial komprimierbar sind, daß ihre
radiale Erstreckung etwa der des kopfseitigen Abschnittes 3e entspricht oder
letztere geringfügig radial übertrifft. Zwischen dem
zentralen Abschnitt 3a und dem kopfseitigen Abschnitt 3e ist
im vorliegenden Fall ein Übergangsbereich in Form eines
kontinuierlichen Verjüngungsbereiches 3f des Kolbenkörpers 3 nach
Art einer Fase ausgebildet. Der kopfseitige Abschnitt 3e des
Kolbenkörpers 3 weist insbesondere im wesentlichen dieselben
radialen Abmessungen auf wie dessen Führungsabschnitt 3b,
d. h. der Durchmesser des kopfseitigen Abschnittes 3e ist
zweckmäßig so gewählt, daß er
etwa mit dem Innendurchmesser des Zylinders 2 übereinstimmt
oder von letzerem nur geringfügig übertroffen
ist. Auf diese Weise ist der Kolben 1 "doppelt", nämlich
einerseits über seinen Führungsabschnitt 3b,
andererseits über seinen kopfseitigen Abschnitt 3e,
in dem Zylinder 2 geführt, um auf besonders sichere
und zuverlässige Weise bei einer axialen Verlagerung des
Kolbens 1 entlang dem Zylinder 2 ein weiter oben
beschriebenes "Taumeln" des Kolbens 1 zu verhindern.
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An
der in 1 oberen Stirnseite 3g des Kolbenkörpers 3 – genauer:
des kopfseitigen Abschnittes 3e – ist eine Befestigungsstruktur 6 zum
Festlegen einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kolbenstange
ausgeformt, welche zum Festlegen des Kolbens 1 an einem
motorischen oder manuellen Antrieb dient. Die Befestigungsstruktur 6 umfaßt
eine teilweise hinterschnittene Sackbohrung 7. Wie insbesondere
aus 2 ersichtlich, weist die Sackbohrung 7 beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel einerseits eine exzentrische
Sackbohrung 7a, andererseits eine zentrale Sackbohrung 7b mit
einem gegenüber der exzentrischen Sackbohrung 7a kleineren Durchmesser
auf, wobei die beiden Sackbohrungen 7a, 7b mittels
einer Verbindungsbohrung 7c, welche im wesentlichen die
Form eines sich von der exzentrischen Sackbohrung 7a hin
zu der zentralen Sackbohrung 7b erstreckenden Langloches
besitzt, miteinander verbunden sind. Die Breite b der Verbindungsbohrung 7c entspricht
dabei im wesentlichen dem Durchmesser der zentralen Bohrung 7b oder kann
von letzterem auch zumindest geringfügig übertroffen
sein. Die zentrale Sackbohrung 7b sowie die Verbindungsbohrung 7c sind
in ihrem Bodenbereich mit einer sich ebenfalls zwischen der exzentrischen Bohrung 7a und
der zentralen Bohrung 7b erstreckenden, langlochförmigen
Erweiterung 7d ausgebildet, dessen Breite B etwa dem Durchmesser
der exzentrischen Bohrung 7a entspricht oder von letzterem
auch zumindest geringfügig übertroffen sein kann,
so daß die Sackbohrung 7 im Bereich ihrer zentralen
Bohrung 7b teilweise hinterschnitten ist, nämlich
in ihrem der exzentrischen Bohrung 7a abgewandten Umfangsbereich.
Die gesamte Sackbohrung 7 der Befestigungsstruktur 6 kann
hierbei z. B. durch entsprechendes Fräsen des Kolbenmaterials gefertigt
worden sein.
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Die
Sackbohrung 7 dient zur Aufnahme einer mit einem verdickten
Befestigungsabschnitt, z. B. in Form eines endständigen
Zylinderabschnittes mit einem gegenüber dem Durchmes ser
der Kolbenstange größeren Durchmesser, ausgestatteten
Kolbenstange (nicht gezeigt), wobei der Durchmesser des endständigen
Zylinderabschnittes etwa dem Durchmesser der exzentrischen Sackbohrung 7a entspricht oder
geringfügig kleiner ist als diese, während die Höhe
des Zylinderabschnittes etwa der Tiefe t (1) des hinterschnittenen
Bereiches der zentralen Sackbohrung 7b entspricht oder
geringfügig kleiner ist als diese. Auf diese Weise läßt
sich die Kolbenstange auf einfache Weise und ohne Zuhilfenahme etwaiger
Werkzeuge und/oder zusätzlicher Befestigungsmittel, wie
Schrauben, Bolzen oder dergleichen, an dem Kolben 1 rastend
festlegen, indem der endständige, zur Befestigung derselben
an dem Kolben 1 dienende Zylinderabschnitt der Kolbenstange
in die exzentrische Bohrung 7a vollständig eingeführt
und sodann seitlich durch die Verbindungsbohrung 7c hindurch
in die zentrale Bohrung 7b geschoben wird, wobei der endständige
Zylinderabschnitt der Kolbenstange den Hinterschnitt der zentralen Bohrung 7b,
also die langlochförmige Erweiterung 7d, mehr
oder minder ausfüllt und die Kolbenstange somit an der
Sackbohrung 7, und zwar in deren zentralen Abschnitt 7b sicher
und dauerhaft gehalten ist. Die Kolbenstange kann dann schließlich
an ihrem dem Kolben 1 abgewandten Ende an dem manuellen und/oder
motorischen Antrieb eines Dosiergerätes, z. B. der eingangs
genannten Art, befestigt werden, wie es an sich bekannt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2859078
A [0002, 0003]
- - DE 19512162 C1 [0003]