CH665259A5 - PERISTALTIC PUMP. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, zu chemischen oder physikalischen Messungen durchführenden Messgeräten oder Apparaten. The invention relates to a peristaltic pump for conveying liquids, measuring devices or apparatuses performing chemical or physical measurements.

In der Praxis der Laboratorien und des Gesundheitswesens sind Vorrichtungen zur Förderung von Flüssigkeiten wohlbekannt, die mit einer geringen Druckdifferenz aus einem Behälter durch Saugwirkung - die durch die Ausdehnung eines vorangehend zusammengepressten Rohrs mit elastischer Wandung erzeugt worden ist - die Flüssigkeit aufsaugen, wonach an einem Punkt des ansaugenden Rohrabschnitts das Rohr zwecks Verhinderung des Rückflusses abgeklemmt wird, mit einer rollenden walzenden Bewegung, oder durch Abdrücken der eng nebeneinander angeordneten Platten der Reihenfolge nach die Flüssigkeitssäule von dem eben funktionierenden Förderelement selbst in Bewegung gesetzt wird. In the laboratory and healthcare practice, liquid delivery devices are well known which, with a small pressure differential from a container by suction - created by the expansion of a previously compressed tube with elastic wall - soak up the liquid, then at one point of the suction pipe section, the pipe is clamped to prevent backflow, with a rolling rolling movement, or by pressing the closely arranged plates in sequence, the liquid column is set in motion by the just functioning conveying element itself.

Die bekannten Lösungen können dadurch gekennzeichnet werden, dass die Stelle der den Rückfluss verhindernden Abklemmung entlang des an der Funktion teilnehmenden Rohrabschnitts, bzw. entlang dessen Längsachse mit der Flüssigkeitssäule mitbewegt wird. Demnach ist die Länge des an der Funktion teilnehmenden Rohrabschnitts der gesamten, die Flüssigkeitsförderung sichernden Abklemmung, d.h. der /maximalen/ Deformationsbelastung unterworfen. Die der Abklemmung folgende Relaxation ist für die während der Zeiteinheit aufgesogene Flüssigkeitsmenge kennzeichnend ; so wird die geförderte Flüssigkeitsmenge von der Änderung der Relaxationsgeschwindigkeit entscheidend beeinflusst, in diesem Fall stellt die sich aus der Ermüdung des Stoffes ergebende Geschwindigkeitsverminderung die Änderung dar. The known solutions can be characterized in that the location of the backflow-preventing disconnection is moved along with the liquid column along the pipe section participating in the function, or along its longitudinal axis. Accordingly, the length of the pipe section taking part in the function is the entire pinch-off ensuring the liquid delivery, i.e. subjected to the / maximum / deformation load. The relaxation following the disconnection is characteristic of the amount of liquid absorbed during the time unit; the amount of liquid delivered is decisively influenced by the change in the relaxation rate, in this case the rate reduction resulting from the fatigue of the material represents the change.

Die optimale Funktion der Pumpen würde eine praktische Elastizität von dem Grundstoff des Förderrohrs erfordern, die es gewährleistet, dass das Rohr von seinem, den Rückfluss verhindernden, funktionell maximal deformierten Zustand ausgelassen den originellen Querschnitt sekundenartig aufnehme. Beim Gebrauch der peristaltischen Pumpen stellt die zeitliche Änderung der geförderten Flüssigkeitsmenge eine betriebsmässige Erscheinung dar, wobei in der Mehrheit der Fälle der Nominalwert durch Austausch des Rohrs rückgestellt wird. Die Änderung der Flüssigkeitsförderung kann eindeutig auf die durch die regelmässige Deformation hervorgerufene Stoffermüdung rückgeführt werden. Infolge der Belastung sind zu diesem Zwecke ausschliesslich die aus einem besonders elastischen Grundstoff und mit Spe-zialtechnologie hergestellten, zu einer weitgehenden zusammengesetzten elastischen Formänderung fähigen Kunststoffrohre geeignet; auch bei diesen muss man mit einer beschränkten Lebensdauer rechnen. The optimal functioning of the pumps would require a practical elasticity of the base material of the delivery pipe, which ensures that the pipe, given its functionally maximally deformed state, which prevents the backflow, absorbs the original cross section in a matter of seconds. When using peristaltic pumps, the change in the amount of liquid delivered over time represents an operational phenomenon, with the nominal value being reset in the majority of cases by replacing the pipe. The change in fluid flow can be clearly attributed to the fatigue caused by the regular deformation. As a result of the load, only the plastic pipes made of a particularly elastic base material and with special technology and capable of a largely assembled elastic shape change are suitable for this purpose; with these, too, one has to expect a limited lifespan.

An dem erwähnten Funktionsprinzip beruhende Vorrichtungen werden entweder durch eine zylindersymmetrisch oder in der Ebene angeordnete Rollenreihe oder, durch eng nebeneinander angeordnete Plattenbündel gebildet. Diese Lösungen weisen die bereits erwähnten Nachteile auf. Devices based on the above-mentioned functional principle are formed either by a cylindrically symmetrical or in-plane row of rollers or by plate bundles arranged closely next to one another. These solutions have the disadvantages already mentioned.

Der Erfindung wird das Ziel gesetzt, neben dem Behalten der Vorteile der peristaltischen Pumpe die erwähnten Mangel zu beseitigen, d.h. die Lebensdauer der Rohre zu verlängern und die Genauigkeit der Dosierung zu erhöhen. The aim of the invention is, in addition to maintaining the advantages of the peristaltic pump, to eliminate the deficiencies mentioned, i.e. extend the life of the pipes and increase the accuracy of the dosage.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, in dem das gesetzte Ziel erreicht werden kann, wenn die Aufgabe der Flüssigkeitsförderung einem einzigen deformierenden Element zugeordnet wird, wobei die Förderung in der gewünschten Richtung mit vor und nach dem deformierenden Element angeordneten Ventilen sichergestellt wird. Auf diese Weise werden die Funktionen der Flüssigkeitsförderung und der Ventiltätigkeit räumlich und zeitlich voneinander getrennt. Aus dem Standpunkt der Verlängerung der Lebensdauer des Rohrs ist es noch äusserst wichtig, dass der Hub des die Deformation hervorrufenden Elements so eingestellt sei, dass dieser die Deformationsbelastung des an der Funktion teilnehmenden Rohrabschnitts herabsetze. The invention is based on the knowledge in which the set goal can be achieved if the task of conveying liquid is assigned to a single deforming element, the conveying in the desired direction being ensured with valves arranged before and after the deforming element. In this way, the functions of liquid delivery and valve activity are separated from each other in space and time. From the standpoint of extending the life of the pipe, it is extremely important that the stroke of the element causing the deformation is set so that it reduces the deformation load on the pipe section participating in the function.

Demnach bezieht sich die Erfindung auf eine peristaltische Pumpe, die ein das /die/ flexible/n/ Rohr/e/ radial deformierendes, periodisch bewegtes Element aufweist und dem deformierenden Element ein Stützelement zugeordnet ist. Accordingly, the invention relates to a peristaltic pump, which has a / the / the / flexible / n / pipe / s / radially deforming, periodically moving element and a supporting element is assigned to the deforming element.

Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dass in der Strömungsrichtung vor und nach dem deformierenden Element zwei in entgegengesetzter Phase betätigte Ventile angeordnet sind, des weiteren, dass der Hub des deformierenden Elements den Innendurchmesser des Rohrs unterschreitet, wobei die eine Endstellung des Hubes in einer Entfernung von dem Stützelement liegt, die kleiner ist als der Aussendurchmesser des Rohrs, während die andere Endstellung ferner von dem Stützelement als die doppelte Wanddicke des Rohrs liegt. The essence of the invention is that in the flow direction upstream and downstream of the deforming element there are two valves which are actuated in the opposite phase, and further that the stroke of the deforming element is less than the inside diameter of the tube, the one end position of the stroke being at a distance from the support element, which is smaller than the outer diameter of the tube, while the other end position is further from the support element than twice the wall thickness of the tube.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die Ventile von den, mit dem Stützelement zusammenwirkenden, jedoch separat angeordneten deformierenden Elementen gebildet. According to an advantageous embodiment of the invention, the valves are formed by the deforming elements which cooperate with the support element but are arranged separately.

So konnte es erreicht werden, dass die erfindungsgemässe peristaltische Pumpe die Deformationsbelastung des an der Funktion teilnehmenden Rohrabschnitts verringert, die Lebensdauer des Rohrs oder der Pumpe verlängert und dabei die Genauigkeit der Dosierung erhöht. Es besteht die Möglichkeit verschiedene Rohre verwenden zu können, mit Rohren derselben Abmessung kann die Flüssigkeitsförderung geändert werden. It was thus possible to achieve that the peristaltic pump according to the invention reduces the deformation load on the pipe section taking part in the function, extends the service life of the pipe or the pump and thereby increases the accuracy of the metering. It is possible to use different pipes, with pipes of the same size, the liquid flow can be changed.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Pumpe besteht darin, dass die schonende Förderung von Flüssigkeiten mit leicht schadhaft werdender Struktur, z.B. Blut, ermöglicht wird. Bei der erfindungsgemässen Pumpe werden die Rohre der bisherigen maximalen Inanspruchnahme lediglich an der Stelle der Ventiltätigkeit ausgesetzt. Das deformierende Element selbst drückt das Rohr nicht in der Gesamtheit zusammen und lässt eine vollkommene Ausdehnung auch nicht zu. Das beschränkte Zusammendrücken des Rohrs, bzw. die begrenzte Beanspruchung auf Deformation, sowie die Ausschaltung der letzten Phase der lang verzögerten vollkommenen Ausdehung, zusammen mit den bereits erwähnten, erhöhen die günstigen Eigenschaften der peristaltischen Pumpe. Another advantage of the pump according to the invention is that the gentle delivery of liquids with a structure that becomes easily damaged, e.g. Blood. In the pump according to the invention, the pipes are only subjected to the maximum use to date at the point of valve operation. The deforming element itself does not compress the tube as a whole and also does not allow it to expand completely. The limited compression of the tube or the limited stress on deformation, as well as the elimination of the last phase of the long delayed complete expansion, together with those already mentioned, increase the favorable properties of the peristaltic pump.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

665259 665259

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, wo die Figur die schematische Darstellung der erfindungsgemässen peristaltischen Pumpe zeigt. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment, with the aid of the accompanying drawing, where the figure shows the schematic representation of the peristaltic pump according to the invention.

Der Einfachheit halber haben wir in der Figur eine nur aus einem Rohr bestehende peristaltische Pumpe dargestellt. Ein flexibles Rohr 1 ist an einem Stützelement 2 angeordnet. Gegenüber dem Stützelement 2, über dem Rohr, ist ein einziges deformierendes Element 3 angeordnet, während vor und nach dem deformierenden Element 3, aber nicht unmittelbar daneben und ebenfalls dem Stützelement 2 gegenüberliegend, je ein weiteres deformierendes Element als Ventile 4 angeordnet ist. For the sake of simplicity, we have shown in the figure a single-tube peristaltic pump. A flexible tube 1 is arranged on a support element 2. A single deforming element 3 is arranged opposite the supporting element 2, above the tube, while a further deforming element is arranged as valves 4 before and after the deforming element 3, but not immediately next to it and also opposite the supporting element 2.

Selbstverständlich können anstatt der aus der deformierenden Elementen gebildeten Ventile 4 auch andere Ventile verwendet werden. Bei dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel weisen die Ventile 4 eine hier nicht dargestellte Betätigungskonstruktion auf, die eine entgegengesetzte Funktion der Ventile erlaubt, d.h., wenn das eine Ventil 4 öffnet, das andere schliesst und umgekehrt. Of course, instead of the valves 4 formed from the deforming elements, other valves can also be used. In the exemplary embodiment described here, the valves 4 have an actuation structure (not shown here) which allows the valves to function in opposite directions, i.e. when one valve 4 opens, the other closes and vice versa.

Weiterhin besteht die wesentliche Charakteristik der erfindungsgemässen peristaltischen Pumpe darin, dass der Hub des deformierenden Elements 3 so gewählt ist, dass das auf das Stützelement 2 aufliegende Rohr in der oberen Totpunktstellung nur geringermassen gedrückt wird, während in der unteren Totpunktstellung - wie es aus der Figur ersichtlich ist - das Rohr nicht vollkommen abgeschlossen ist. Genau präzisiert kommt dieser Zustand so zustande, indem der Hub des deformierenden Elements kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs und die eine Endstellung des Hubs in einer Entfernung von dem Stützelement liegt, die kleiner ist als der Aussendurchmesser des Rohrs 1, während die andere End-s Stellung in einem grösseren Abstand von dem Stützelement 2 liegt als das Doppelte der Rohrwanddicke. Furthermore, the essential characteristic of the peristaltic pump according to the invention is that the stroke of the deforming element 3 is selected such that the tube resting on the support element 2 is only slightly pressed in the top dead center position, while in the bottom dead center position - as shown in the figure can be seen - the pipe is not completely closed. This condition comes into being in a more precise manner in that the stroke of the deforming element is smaller than the inner diameter of the tube and the one end position of the stroke is at a distance from the support element that is smaller than the outer diameter of the tube 1, while the other end s position is at a greater distance from the support element 2 than twice the tube wall thickness.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen peristaltischen Pumpe ist wie folgt: The mode of operation of the peristaltic pump according to the invention is as follows:

Nehmen wir an, dass die Strömung in der Figur von links io nach rechts erfolgt, so ist in der Ausgangsstellung das rechtsseitige Ventil 4 geschlossen, während das linke Ventil 4 geöffnet ist und das deformierende Element sich in seiner oberen Totpunktstellung befindet. Nun ist in dem Rohr 1 bis zu dem rechtsseitigen Ventil 4 Flüssigkeit vorhanden. 15 Demnach schliesst das Ventil 4 an der linken Seite ab, das Ventil 4 an der rechten Seite öffnet, wonach das deformierende Element 3 sich bis zu der unteren Totpunktstellung bewegt; als Erfolg wird die Flüssigkeit aus dem darunter liegenden Rohrabschnitt verdrängt. Nun schliesst das Ventil an 20 der rechten Seite ab, das Ventil an der linken Seite öffnet, und das deformierende Element 3 bewegt sich in seine obere Totpunktstellung. Wenn die Relaxation des Rohrs stattfindet, d.h., wenn es die von dem deformierenden Element zugelassene Position der maximalen Abmessung einnimmt, 25 wird eine Saugwirkung auf die Flüssigkeit ausgeübt, und der Rohrabschnitt unter dem deformierenden Element wird wiederholt mit Flüssigkeit aufgefüllt. Demnach spielt sich der bereits beschriebene Prozess nochmals ab. Assuming that the flow in the figure is from the left to the right, the right-hand valve 4 is closed in the starting position, while the left valve 4 is open and the deforming element is in its top dead center position. Now there is liquid in the pipe 1 up to the valve 4 on the right. 15 Accordingly, the valve 4 closes on the left side, the valve 4 on the right side opens, after which the deforming element 3 moves to the bottom dead center position; as a success, the liquid is displaced from the pipe section below. Now the valve closes at 20 on the right side, the valve on the left side opens, and the deforming element 3 moves into its top dead center position. When relaxation of the tube takes place, i.e. when it occupies the position of maximum dimension permitted by the deforming element, 25 the liquid is sucked and the portion of the tube below the deforming element is repeatedly filled with liquid. Accordingly, the process already described is repeated.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (2)

665 259 PATENTANSPRÜCHE665 259 PATENT CLAIMS 1. Peristaltische Pumpe, die ein das/die/flexible/n/ Rohr/e/ radial deformierendes, periodisch bewegtes Element und ein dem deformierenden Element zugeordnetes Stützelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungsrichtung, vor und nach dem deformierenden Element (3), zwei in entgegengesetzter Phase funktionierende Ventile (4) angeordnet sind, der Hub des deformierenden Elements (3) den Innendurchmesser des Rohrs unterschreitet und die eine Endstellung des Hubes in einer Entfernung von dem Stützelement (2) liegt, die kleiner ist als der Aussen-durchmesser des Rohrs, während der Abstand zwischen der anderen Endstellung und das Stützelement (2) grösser ist als das Doppelte der Wanddicke des Rohrs. 1. Peristaltic pump which has a / the / the / flexible / n / Rohr / e / radially deforming, periodically moving element and a supporting element assigned to the deforming element, characterized in that in the flow direction, before and after the deforming element (3 ), two valves (4) functioning in opposite phases are arranged, the stroke of the deforming element (3) falls below the inner diameter of the tube and the one end position of the stroke is at a distance from the support element (2) that is smaller than the outside -Diameter of the tube, while the distance between the other end position and the support element (2) is greater than twice the wall thickness of the tube. 2. Peristaltische Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (4) von mit dem Stützelement (2) zusammenwirkenden, aber separat angeordneten deformierenden Elementen gebildet sind. 2. Peristaltic pump according to claim 1, characterized in that the valves (4) of the support element (2) cooperating, but separately arranged deforming elements are formed.