阅读说明：本技术 用于流体配量的配量单元、配量站和用于配量单元的配量尖端 (Dosing unit for dosing a fluid, dosing station and dosing tip for a dosing unit ) 是由 保罗·施纳布勒 法比安·米特 杰奎琳·岑特 亚历山德拉·鲍尔 拉尔夫·沙伊贝 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：提出一种用于流体配量的配量单元(12),所述配量单元具有：带有流体入口(16)和流体出口(18)的流体引导模块(14)；用于控制或调节穿过所述流体引导模块(14)的流体流量的电磁阀(20)；以及配量尖端(22),其中所述流体引导模块(14)的流体出口(18)引导至所述配量尖端(22)的流体入口(24),并且其中,所述配量尖端(22)包括弹性的、自动关闭的出口喷嘴(44)。此外,提出一种配量站(10)和一种配量尖端(22)。(A dosing unit (12) for dosing a fluid is proposed, having: a fluid directing module (14) with a fluid inlet (16) and a fluid outlet (18); a solenoid valve (20) for controlling or regulating the flow of fluid through the fluid directing module (14); and a dosing tip (22), wherein a fluid outlet (18) of the fluid directing module (14) leads to a fluid inlet (24) of the dosing tip (22), and wherein the dosing tip (22) comprises a resilient, self-closing outlet nozzle (44). Furthermore, a dosing station (10) and a dosing tip (22) are proposed.)

用于流体配量的配量单元、配量站和用于配量单元的配量 尖端

技术领域

本发明涉及一种用于流体配量的配量单元、一种用于流体配量的具有至少两个配量单元的配量站和一种用于配量单元的配量尖端。

背景技术

配量单元用于流体配量，尤其用于配量位于0.2ml和4ml之间的极少量的流体量。所述配量例如时间受控地进行。

在此，配量单元能够单独地使用或者与另外的配量单元一起组合成配量站。

在已知的配量解决方案中，在实际配量之后仍有数滴的流体从配量单元中滴出，这对配量精度起到负面作用或者引起拖延。此外，在配量时需要相对较高的压力，尤其是10bar或更高的压力。

从EP 3 100 900 950 A1中已知一种用于填充流体的弹性可见的尖端，所述尖端在前视图中星形地构成。在从星形开口起的侧壁的区域中，一件式地模制有向外指向的凸起，所述凸起应使侧壁的该部分更稳定地构成，以便使壁呈板状形状。

从US 2011/017933 A1中已知一种用于借助大量阀进行流体配量的配量单元。

最后，US 5 524 792 A描述了一种具有集成的PTC元件的填充喷嘴，所述PTC元件用于加热喷嘴体的内部表面。

发明内容

本发明的目的是，能够实现对少量流体量的特别精确和简单的配量。

根据本发明，所述目的通过一种用于流体配量的配量单元来实现，所述配量单元具有：带有流体入口和流体出口的流体引导模块；用于控制或调节穿过流体引导模块的流体流量的电磁阀；以及配量尖端，其中所述流体引导模块的流体出口引导至配量尖端的流体入口，并且其中，所述配量尖端包括弹性的、自动关闭的出口喷嘴。

所述配量尖端具有配量尖端上部部件和配量尖端下部部件，其中在配量尖端上部部件中构成有流体入口，并且在配量尖端下部部件中构成有配量尖端的流体出口，并且其中所述出口喷嘴形状配合地保持在配量尖端下部部件和配量尖端上部部件之间。因此，所述出口喷嘴稳定地保持并且能够安装在限定的位置中。所述配量尖端上部部件和配量尖端下部部件例如旋紧。

尤其，所述配量尖端直接拧入流体引导模块中，使得所述流体引导模块能够非常简单地构造并且不需要延续部(Fortsatz)，弹性的出口喷嘴套装到所述延续部上。

优选的是，将大量配量尖端拧入流体引导模块中，使得设有大量出口。

这种类型的固定允许出口喷嘴的良好、精确的定位和完美的定中心。此外，能够快速更换所述出口喷嘴。通过配量尖端上部部件和配量尖端下部部件，此外也能够通过改变所使用的配量尖端上部部件和配量尖端下部部件而将不同的出口喷嘴安置在流体引导模块上。

弹性的、自动关闭的出口喷嘴能够实现特别精确地配量流体，尤其在 1至2bar的相对低的流体压力下特别精确地配量流体。

以这种方式，能够关于相对短的可用时间，配量相对大量的流体。

在配量过程中，所述出口喷嘴由于其弹性能够通过流体压力被打开，并且然后通过弹性复位力再次自动关闭。所述出口喷嘴在此仅在限定的压力下打开。这表示：所述出口喷嘴允许存在于出口喷嘴处的现有的流体体积突然穿过，随后再次关闭并且尤其在电磁阀关闭时保留剩余量的流体。配量在此不连续地进行，意即没有漏流。所述压力优选位于1bar和2bar 之间，自所述压力起打开所述出口喷嘴。

流体输出尤其经由配量尖端的流体出口进行。

根据一个实施形式，所述出口喷嘴具有至少两个闭合面，所述至少两个闭合面在出口喷嘴的闭合状态下面状地彼此贴靠，其中在闭合面上分别模制有柔性膜片，所述柔性膜片限定了出口喷嘴的环周侧表面的至少一个部段。借助这种出口喷嘴，即使在相对较大的额定宽度下，尤其在2mm 至4mm的额定宽度下能进行精确的配量。

所述闭合面的长度优选在配量尖端的纵向方向上大于膜片的厚度。因此，所述出口喷嘴是足够柔性的，以便能够实现快速地打开和关闭所述出口喷嘴，并且所述闭合面足够大，以便能够可靠地紧密地封闭所述出口喷嘴。

所述出口喷嘴例如具有至少六个闭合面，所述闭合面分别成对地在所述出口喷嘴的闭合状态下面状地彼此贴靠，其中在每两个相交的、过渡到彼此中的闭合面之间存在铰链。所述铰链有助于：所述出口喷嘴在低的流体压力下已经能够快速打开，由此改进了配量单元的响应时间。

为了使出口喷嘴定中心，本发明的一个变型方案提出，所述配量尖端上部部件在其指向出口喷嘴的端侧上具有朝向出口喷嘴锥形渐缩的部段。所述出口喷嘴在其内侧上分部段地具有相应锥形构成的部段，使得内侧的锥形渐缩的部段在配料尖端的安装状态下位于配料尖端上部部件的锥形渐缩的部段上并且在该处定中心。当然，所述出口喷嘴也能够在其内侧上整体完全锥形地构成。然后，所述锥形部段形成整个内侧。

根据一个实施形式，所述配量尖端的闭合面在俯视图中在闭合状态下互补成狭缝形状或十字形状或星形形状。借助闭合面的数量和布置能够设定出口喷嘴的闭合力。以这种方式，能够对于不同的配量过程优化所述出口喷嘴。例如，在十字形或星形形状的情况下，与狭缝形状相比，需要更高的流体压力来打开所述出口喷嘴。

此外，所述出口喷嘴能够具有环绕的凸缘，所述凸缘保持在配量尖端上部部件与配量尖端下部部件之间。

所述配量尖端能够包括至少两个相互吸引的磁性元件，所述磁性元件将出口喷嘴加载到闭合位置中。所述磁性元件例如是永磁体。通过所述磁性元件附加地改进了出口喷嘴的闭合力。尤其，所述磁性元件对出口喷嘴的弹性复位力进行补充。因此，通过磁性元件优化了配量尖端的打开和关闭特性，尤其是出口喷嘴的打开和关闭特性。

优选的是，在出口喷嘴中设有用于磁性元件的容纳部，例如呈容纳袋的形式。因此，所述磁性元件能够特别简单地固定在出口喷嘴上，而无需另外的固定元件。尤其，所述磁性元件能够形状配合地保持在容纳部中。

优选地，所述出口喷嘴的自由端部不相对于配量尖端下部部件的端部突出，借此对其进行保护。

所述容纳部例如能够比磁性元件更小地确定尺寸，使得所述容纳部在容纳所述磁性元件时被轻微地拉伸。因此，所述磁性元件能够特别可靠地保持在出口喷嘴上。

替选地或附加地，为了将所述磁性元件固定在配量尖端上，能够设置有磁体固定模块。所述磁体固定模块将磁性元件机械地固定在配量尖端上。例如，所述磁体固定模块是盘，所述盘套装到配量尖端上。

也可设想的是，所述磁性元件嵌入出口喷嘴中，尤其其中所述磁性元件至少部分地、尤其完全地被出口喷嘴的材料注塑包封。

根据一个实施形式，所述磁性元件能够是永磁体颗粒，其中至少在闭合面的区域中，永磁体颗粒遍布(durchsetzen)所述出口喷嘴。以这种方式，同样能够辅助出口喷嘴的复位力，并且能够改进所述出口喷嘴的打开和关闭特性。

在注塑包封磁性元件的情况下或者在使用遍布出口喷嘴的永磁体颗粒的情况下，能够省去构成容纳部和/或省去使用磁体固定模块。

所述出口喷嘴优选是一件式的。由此，所述出口喷嘴易于制造，例如借助于注塑制造。此外，所述配量单元，尤其配量尖端易于安装。

例如，所述出口喷嘴包含硅树脂、氟橡胶、全氟橡胶和/或热塑性弹性体，或者由这些材料之一构成。所述材料根据材料厚度是足够稳定的，以便能够确保紧密地封闭出口喷嘴，并且是足够柔性的，以便能够实现简单的打开。

所述配量尖端的额定宽度例如为4mm。所述额定宽度通过出口喷嘴的入口直径来确定。

例如，所述配量单元具有流体输入模块，其中所述流体输入模块的流体出口连接到流体引导模块的流体入口上。因此，能够将要配量的流体经由流体输入模块输送给流体引导模块。

为了能够实现流体的时间受控的配量，所述配量单元，尤其电磁阀与用于控制流体输出的控制单元连接。所述配量过程例如持续25ms。

所述目的还通过一种配量站来实现，所述配量站用于借助至少两个根据本发明的配量单元进行流体配量。在这种配量站中，能够将流体同时配量到多个容器中。替选地，能够依次将不同的流体配量到容器中。

所述配量站能够包括识别装置，借助于所述识别装置能够识别在配量单元下方，尤其在配量尖端下方存在容器。所述识别装置例如包括光栅，当容器设置在配量尖端下方的用于配量的预设的位置中时，所述光栅被容器中断。

根据本发明，所述目的还通过一种用于配量单元的配量尖端来实现，其中所述配量尖端包括至少两个相互吸引的磁性元件，所述磁性元件将出口喷嘴加载到闭合位置中。

借助于以这样构成的配量尖端能够实现特别精确的配量。

根据本发明的配量尖端能够作为更换部件在常规的配量单元中使用。因此，通过使用根据本发明的配量尖端能够改进现有的配量单元。

所述配量尖端能够具有上文已经说明的特征和优点。

根据一个实施形式，在出口喷嘴中能够设有用于磁性元件的容纳部。

替选地或附加地，为了将磁性元件固定在配量尖端上，能够设置有磁体固定模块。

根据另一实施形式，至少在闭合面的区域中，永磁体颗粒能够遍布所述出口喷嘴。

为了流体配量，在流体引导模块的流体入口处施加位于1bar至2bar 之间的压力，尤其是1.6bar的压力。

这种流体压力结合根据本发明的配量单元或配量站，能够实现特别精确的配量，其中可靠地避免漏流。

在两个配量过程之间的时间例如位于80ms和100ms之间。

配量时间本身例如位于10ms和30ms之间，尤其是25ms。

在配量过程中，例如分别配量位于0.2ml和4ml之间的流体量。

附图说明

在下面的说明书和所参考的附图中得出本发明的其它优点和特征。在附图中示出：

图1a至1e示出根据本发明的配量站的不同视图；

图2a至2d示出根据本发明的配量单元的不同视图；

图3示出根据本发明的配量单元的根据本发明的配量尖端的分解图；

图4a和4b示出根据图3的配量尖端的出口喷嘴；

图5示出在打开状态下的图4a和4b中的出口喷嘴；

图6示出根据图3的配量尖端的俯视图；

图7示出沿着图6中的线A-A穿过配量尖端的剖视图；

图8示出图7中的区域B的细节视图；

图9a和9b示出用于根据图3的配量尖端的替选的出口喷嘴；

图10a至10e示出另一根据本发明的配量尖端；

图11示出图10a至10d中的配量尖端的出口喷嘴；

图12a至12d示出另一根据本发明的配量尖端；和

图13示出图12a至12d中的配量尖端的出口喷嘴。

具体实施方式

图1a至1e分别示出根据本发明的用于流体配量的配量站10。尤其，图1a示出配量站10的分解图，图1b示出前视图，图1c示出俯视图，图 1d示出侧视图，而图1e示出剖视图。

配量站10分别由多个配量单元12构成，特别由至少两个配量单元 12构成。在图2a至2d中图解示出配量单元12，其中图2a示出分解图，图2b示出侧视图，图2c示出俯视图，图2d示出所述配量单元12的剖视图。

每个配量单元12能够用于将流体配量到位于相应的配量单元12下方的容器中。

如在图2a至2d中示出的，每个配量单元12具有被通道贯穿的板状的流体引导模块14，所述流体引导模块具有流体入口16和流体出口18。

在图1中图解示出的配量站10中，各个配量单元12的流体引导模块 14构成为一件式的板状单元，以便能够简化配量站10的结构。各个配量单元12能够通过流体引导模块14的一件式构成方案而相互连接。然而，所述流体引导模块14也能够分开地构成。

配量单元12此外具有电磁阀20用于调节穿过流体引导模块14和配量尖端22的流体流量，其中所述流体引导模块14的流体出口18引导至配量尖端22的流体入口24(参见图2a和2d)。因此，能够经由流体引导模块12的流体入口16向配量单元12输送流体，所述流体能够经由配量尖端22，尤其是配量尖端22的流体出口26配量到容器中。

电磁阀20具有至少一个电磁阀入口21和至少一个电磁阀出口23。所述电磁阀入口和电磁阀出口能够在图2d中的剖视图中看到。

优选地，电磁阀20是基于洛伦兹原理的电磁阀，其中线圈可移动地设置在固定的磁路中。

为了简化通向流体引导模块14的流体供应，设有流体输入模块28(参见图1b)，所述流体输入模块借助其流体出口30(参见图2a)连接到流体引导模块14的流体入口16上。

主流体通道32从流体引导模块14的流体入口16延伸到流体出口18，如在图2d中可见的。然而，所述主流体通道不是连贯的，而是包括两个通道部段34、36，所述通道部段分别通入流体引导模块14的上侧38中。在上侧38上电磁阀20设置成，使得所述电磁阀能够调节从第一通道部段 34到第二通道部段36的流体流，进而调节穿过所述流体引导模块14的流体流量。尤其，所述第一通道部段34引导至电磁阀入口21，而第二通道部段36引导至电磁阀出口23。

为了控制流体输出，将配量单元12，尤其是电磁阀20与控制单元39 连接，所述控制单元在图2b中示意性地图解示出。

图3示出用于在图2a至2d中图解示出的配量单元12的配量尖端22 的分解图。

配量尖端22包括配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42，其中在配量尖端上部部件40中构成有流体入口24，并且在配量尖端下部部件42中构成有配量尖端22的流体出口26。所述配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42能够相互连接，例如相互旋接或焊接。

所述配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42例如是塑料部件，所述塑料部件尤其由聚苯硫醚和/或聚醚醚酮制成。

所述配量尖端22此外包括弹性的、自动关闭的出口喷嘴44。所述出口喷嘴44如止回阀那样作用，在止回阀中当施加沿打开方向作用的流体压力时，沿一个方向释放流体流量。尤其，所述出口喷嘴44用作为用于流体射流的定向元件。

流体压力例如位于1bar和2bar之间，尤其是1.6bar，自该流体压力起打开所述出口喷嘴44。

出口喷嘴44在配量尖端的安装状态下形状配合地保持在配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42之间。为了该目的，所述出口喷嘴44 例如具有环绕的凸缘46，所述凸缘在配量尖端22的安装状态下保持在配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42之间。可选地，所述凸缘也能够被轴向夹紧。

如在图中可见的，所述出口喷嘴44的自由的、在此为下部端部不相对于配量尖端下部部件42突出。

图4a和4b示出在图3中示出的配量尖端22的出口喷嘴44的立体图和侧视图。图5示出在打开状态下的出口喷嘴44。

所述出口喷嘴44优选是一件式的，尤其是注塑构件。

在图4a和4b中示出的实施形式中，所述出口喷嘴44总计具有八个闭合面48，所述闭合面在出口喷嘴44的闭合状态下面状地彼此贴靠，以便封闭所述配量尖端22。尤其，所述闭合面48在出口喷嘴44的闭合状态下分别成对地面状地彼此贴靠。在此，闭合面48互补成十字形形状。因为在图4a中所述闭合面48彼此贴靠，所以在图4a中不可见各个闭合面48。在图5中可见闭合面48中的至少两个。

在此，在每两个相交的、过渡到彼此中的闭合面48之间设置有铰链 52，以便使打开出口喷嘴44变得容易。所述铰链52例如通过与周围区域相比具有减小的材料厚度的区域形成。尤其，所述铰链52是薄膜铰链或固体铰链。

柔性膜片50相应模制到闭合面48上。所述膜片50限定出口喷嘴44 的环周侧表面53的至少一个部段。

闭合面48在配量尖端22的纵向方向上的长度l在此大于膜片50的厚度。

通过铰链52将设置在两个相交的闭合面48之间的膜片50分别分成两个铰链面51a、51b，如在图3和图4a中特别清楚地可见的那样。铰链面51a、51b与铰链52有效连接。以这种方式，膜片50如材料铰链那样作用。

当在出口喷嘴44上施加流体压力时，压力作用到膜片50上，由此将膜片50向外压并且将闭合面48拉开，使得打开出口喷嘴44。

例如，所述出口喷嘴44包含硅树脂、氟橡胶、全氟橡胶(Perfluorkautschuk)和/或热塑性弹性体，或者由这些材料之一构成。例如，所述闭合面48由所提及的材料之一成形，并且所述膜片50能够由所提及的材料中的另一种材料形成，其中优选将膜片50直接注塑到闭合面 48上。

可选地，呈永磁体颗粒45形式的磁性元件56能够遍布所述出口喷嘴 44，其中所述永磁体颗粒45优选至少设置在闭合面48的区域中或仅设置在该处。

图6至图8示出根据图3的配量尖端22的其它视图，图6示出图3 中的配量尖端22的俯视图，图7示出沿着图6中的线A-A穿过配量尖端 22的剖视图，并且图8示出图7中的区域B的详细视图。

图7和8在此详细示出所述出口喷嘴44在配量尖端上部部件40和配量尖端下部部件42之间的形状配合的设置。

在配量尖端22的安装状态中，在配量尖端下部部件42的轴向内侧和配量尖端上部部件40之间尤其产生间隙54，所述出口喷嘴44的凸缘46 保持在该间隙中。尤其，在配量尖端下部部件42中构成阶梯部43，所述阶梯部贴靠在出口喷嘴44的凸缘46上并且沿轴向方向固定所述出口喷嘴 44。

此外，所述配量尖端上部部件40在其指向出口喷嘴44的端侧上具有朝向出口喷嘴44锥形地渐缩的部段47，所述部段也在图3中可见。所述出口喷嘴44在其内侧49上分部段地相应锥形地构成，其中所述内侧49 的锥形部段在配量尖端22的安装状态中位于配量尖端上部部件42的锥形部段47上。由此，所述出口喷嘴44在所述配量尖端22的安装状态下在所述配量尖端中定中心地定向。

替选地，也可设想用于定向所述出口喷嘴44的其它几何形状。

在配量尖端上部部件40与配量尖端下部部件42接合时，位于中间的出口喷嘴44因此力配合地和形状配合地固定在配量尖端22中。这引起在闭合面48上产生闭合力。

出口喷嘴44的也能够称为额定直径的入口直径d_E例如位于3mm和 5mm之间，尤其为4mm。

在图7中还图解示出在配量尖端上部部件40与配量尖端下部部件42 之间的螺旋连接。

在图9a和9b中示出根据另一实施形式的用于图3中的配量尖端22 的出口喷嘴44。根据图9a和9b的出口喷嘴44与根据图4a和4b的出口喷嘴44的区别在于闭合面48的数量。更准确地说，根据图9a和9b的出口喷嘴44仅具有两个闭合面48，所述闭合面互补成狭缝形状

根据未示出的另一实施形式，所述出口喷嘴44能够具有六个闭合面 48，所述闭合面互补成星形形状。

在图10a至10e中图解示出根据本发明的配量尖端22。在此，图10a 示出配量尖端22的分解图，图10b示出分解剖视图，图10c示出俯视图，图10d示出沿着图10c中的线C-C的剖视图，并且图10e示出图10d中的区域D的细节视图。根据图10a至10e的配量尖端22同样能够在根据图 2a至2d的配量单元12中使用。

与在图3中图解示出的配量尖端22不同的是，根据图10a至10e的配量尖端22具有多个磁性元件56(参见图11)，尤其四个磁性元件56。所述磁性元件56例如是永磁体。

磁性元件56相互吸引进而将出口喷嘴44，尤其闭合面48加载到其闭合位置中。由此，所述出口喷嘴44特别紧密地封闭。

在打开和关闭所述出口喷嘴44时，所述磁性元件56同样移动到打开和闭合位置中。

在图11中清楚地示出磁性元件56，除了磁性元件56以外，所述附图11还详细图解示出根据图10a至10e的配量尖端22的出口喷嘴44。

在根据图10a至10e的实施形式中，所述磁性元件56分别填充位于两个相交的闭合面48之间的自由空间。在此，各个磁性元件56具有四分之一圆形的基本形状。

为了将磁性元件56保持在所述出口喷嘴44上，在所述出口喷嘴44 中设有容纳部58，磁性元件56能够***所述容纳部中。所述容纳部58 尤其与出口喷嘴44一件式地成形。例如，所述容纳部58构成为袋。

在图11中图解示出的实施例中，所述容纳部58是心形的。借助于这样成形的容纳部58，四分之一圆形的磁性元件56能够特别良好地保持。

为了将磁性元件56特别可靠地保持在配量尖端22上，替选地或除了容纳部58以外，在配量尖端22上设置有磁体固定模块60(参见附图10b 至10d)，尤其在配量尖端22的出口侧上设置。在所示出的实施例中，所述磁体固定模块60是盘。所述磁体固定模块60，尤其盘，具有留空部62，所述留空部62适配于闭合面48的布置。换句话说，所述留空部62成形为，使得穿过配量尖端22的流体流或流体配量不会被损害。

根据另一实施形式，所述磁性元件56能够部分地或完全地注塑包封。以这种方式，所述磁性元件56能够固定在出口喷嘴44上，使得所述磁性元件不能无损坏地从所述出口喷嘴44分离。

图12a至图12d图解示出按照根据本发明的另一实施形式的配量尖端 22。在此，图12a示出配量尖端22的分解图，图12b示出分解剖视图，图12c示出俯视图，而图12d示出沿着图12c中的线E-E的剖视图。

根据图12a至12d的配量尖端22与根据图10a至10a的配量尖端22 的区别在于闭合面48的数量和磁性元件56的数量。尤其，所述配量尖端 22具有两个闭合面48和两个磁性元件56，所述闭合面互补成狭缝。

磁性元件56在此是杆状的，并且当所述出口喷嘴44关闭时，所述磁性元件尤其平行于闭合面48延伸。

与根据图10a至图10e和11的配量尖端22的另一区别在于，容纳部 58成形为，使得所述出口喷嘴44沿轴向方向至少分部段地与磁性元件56 重叠，如在图13中能够清楚地识别的那样。以这种方式，所述磁性元件 56同样特别可靠地保持在出口喷嘴44上，使得能够省去磁体固定模块60。

图13示出在图12a至图12d中示出的配量尖端22的出口喷嘴44和相应的磁性元件56。

替选地，同样可设想立方体形的、长方体形的或环形的磁性元件56，或者与所述出口喷嘴44的几何形状相协调的其它磁性元件56。

按照根据本发明的用于借助配量单元12或配量站10进行流体配量的方法，为了流体配量，将位于1bar和2bar之间的压力，尤其将1.6bar的压力施加在流体引导模块14的流体入口16上。