DE2724642A1

DE2724642A1 - Pumpsystem zur abgabe geregelter veraenderlicher mengen pumpfaehigen materials

Info

Publication number: DE2724642A1
Application number: DE19772724642
Authority: DE
Inventors: Philip Thorbus Nichols; Paul Jene Watts
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1977-06-01
Publication date: 1977-12-08
Also published as: US4089624A; FR2353724B1; AU2531777A; AU505585B2; GB1550560A; SE7706456L; SE433522B; JPS52149603A; BE855356A; DE2724642C2; FR2353724A1; CA1054580A; IT1077221B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe und ein Pumpsystem, insbesondere zur Dosierung genau geregelter Mengen zu pumpenden Materials, wobei die gepumpte Materialmenge innerhalb bekannter geregelter Mengen verändert werden kann.

Bei chemischen Verfahren, qualitativen oder quantitativen Analysen oder Versuchen ist es häufig wünschenswert, Reagenzien in bekannten Mengen durch ein automatisches System pumpen zu können. Solche Verfahren sind beispielsweise Maßanalyse, Strahlungsunempfindlichkeit-Untersuchungsverfahren und dergleichen.

Auf medizinischem Gebiet müssen manchmal Fluide mit bekannten Mengen gepumpt werden und oft von einem Patienten zum anderen mit veränderlichen Mengen. Beispielsweise kann es bei der intravenösen Injektion verschiedener Flüssigkeiten notwendig sein, die Fördermenge von einem Bruchteil eines Milliliters je Minute bis etwa 10 ml je Minute oder mehr zu regeln. Andere Arten von Anlagen erfordern ebenfalls Pumpen von bekannter geregelter Kapazität, z.B. Herz-Lungen-Maschinen, automatische Blutuntersuchungsanlagen u. dgl..

Gegenwärtig werden viele Arten von Analysegeräten hergestellt, in welchen verschiedene Reagenzien und Proben mit veränderlichen, jedoch bekannten Fördermengen für die Zwecke einer genauen Analyse gepumpt werden, beispielsweise zur Aminosäureanalyse, Blutanalyse u. dgl.. Ein solches automatisches Analysesystem ist das automatische Strahlenunempfindlichkeits-Untersuchungsgerät, das in der US-

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PAtentanmeldung Ser.No. 565 580 vom 7.4.1945 beschrieben ist. Bei diesem System sind mehrere Pumpen vorgesehen, die in Aufeinanderfolge in Tätigkeit treten, um Reagenzien und Reaktionsteilnehmer mit bekannten Fördermengen zu pumpen, welch letztere je nach der Art der Prüfung veränderlich sein können.

Es ist bekannt, motorgetriebene Spritzenpumpen zu verwenden, bei welchen ein Kolben vorgesehen ist, der in eine Pumpenkammer mit einer geregelten, jedoch veränderlichen Geschwindigkeit durch eine getriebene drehbare Verstellschraubenspindel getrieben wird. Der Kolben ist an einer nicht drehbaren Spindelmutter befestigt, die durch die Drehung der Spindel getrieben wird. Die Mutter bewegt sich daher axial längs der Spindel, um eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in der Pumpenkammer zu bewirken, welch letztere eine Dichtungsanordnung aufweist, die den Kolben umgibt. Hieraus ergibt sich, daß der Abstand zwischen der Spindelmutter und der Dichtung je nach der relativen Stellung der Mutter auf der Schraubenspindel veränderlich ist.

Wenn aus irgendeinem Grunde ein geringer Fluchtungsfehler zwischen der Mittellinie des Kolbens und der Mittellinie der Pumpenkammer besteht, können Leckverluste die Folge sein. Unter diesen Umständen erhält das Dichtungselement eine sich ständig verändernde Geometrie und muß es sich einer gegenüberliegenden Fläche anpassen, die ihre relative axiale Ausrichtung ständig verändert. Praktisch erfährt das Dichtungselement ständig eine Biegung, wenn sich der Kolben bewegt.

Das Gesamtergebnis ist ein hoher Dichtungsverschleift und Leckverlust.

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Durch die Erfindung wird die Schwierigkeit einer verhältnismässig kurzen Gebrauchsdauer der Dichtung und der Leckverluste bei Spritzenpumpen überwunden. Obwohl die Gesamtgröße der Pumpe etwas höher ist, stellt der Vorteil einer langen Dichtungslebensdauer und eines leckfreien Betriebs eine wesentliche Verbesserung dar.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird eine Mutter zur Drehung statt die Spindel angetrieben und bleibt der Abstand zwischen der Mutter und der Dichtung sowie zwischen dem Kolben und der Kammer unabhängig von der relativen Stellung des Kolbens gleich. Praktisch wird die Geometrie zwischen der Dichtung und dem Kolben während der ganzen Kolbenbewegung aufrechterhalten. Selbst wenn ein geringer Fluchtungsfehler zwischen der Kolbenmittellinie und der Punpenkammermittellinie besteht, verändert sich die Geometrie nicht, da der Abstand zwischen der axial feststehenden getriebenen Spindelmutter und der Dichtung immer der gleiche bleibt.

Selbst bei einem kleinen Fluchtungsfehler kann sich die Dichtung in eine aussenmittige Stellung bewegen, ändert jedoch hierauf nicht ständig ihre Stellung, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, bei welchen die Schraubenspindel angetrieben wird und sich die Spindelmutter auf der Spindel bewegt. Der Kolben ist daher praktisch ein schwimmender Kolben mit Kontakt nur an der Dichtung und an der treibenden Mutter.

Durch die Verwendung eines impulsgesteuerten Umkehr-Schrittmotors kann das erfindungsgemäße Pumpsystem so geringe Mengen wie 0,5 Mikroliter je Impuls abgeben oder mit einer konstanten Fördermenge zwischen 0,01 ml/min bis 9,99 ml/min abgeben. Infolge der Dichtungsstabilität können Drücke

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bis 70 kp/cm erzeugt werden, ohne daß Leckverluste eintreten .

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpe besteht darin, daß die Schraubenspindel leicht und kontinuierlich geschmiert werden kann, da die Spindelmutter, die nicht hin- und herbewegt wird, eine Schmiermittelkammer aufweist, in welcher sich die Schraubenspindel bewegt.

Bei einer anderen Ausführungsform werden zwei axial in Abstand voneinander befindliche Dichtungen in der Pumpenkaimer verwendet, um eine Spülzone zu bilden, welche den Kolben umgibt. Durch Hindurchleiten von Flüssigkeit durch die Spülzone kann Material an der aussereη Kolbenfläche entfernt werden, beispielsweise Ablagerungen des zu pumpenden Materials. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß sich an der Aussenflache des Kolbens Ablagerungen aufbauen, welche die Dichtungen rillen oder schädigen können.

Die Erfindung ist ferner auf ein kontinuierlich arbeitendes Pumpsystem gerichtet, bei welchem zwei Pumpeinheiten verwendet werden, um eine geregelte Förderung zu erhalten, die wie vorangehend beschrieben, veränderlich ist.

Weitere Vorteile sowie Abänderungen der Pumpenstruktur und des Systems gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Pumpsystems in schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 eine Ansicht teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, welche die Einzelheiten einer erfindungs-

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gemäßen Pumpanordnung darstellt;

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen der verschiedenen Betriebsstufen des erfindungsgemäften Pumpsystems;

Fig. 5 in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß eine abgeänderte Form der erfindungsgemäßen Pumpanordnung;

Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Pumpsystem, bei welchem zwei Pumpenanordnungen verwendet werden, um ein kontinuierliches Pumpen durch die Verwendung eines Getriebemechanismus zu erzielen, und

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Pumpsystem, bei welchem zwei Pumpenanordnungen, eine mit einem Rechtsgewinde und eine mit einem Linksgewinde, verwendet werden, um ein kontinuierliches Pumpen zu erzielen.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpsystems dargestellt, das durch eine Pumpenanordnung 10 und eine mit dieser zusammenwirkende Antriebsanordnung 14 aufweist, welch letztere vorzugsweise mit einem impulsgesteuerten Umkehr-Schrittmotor von der in Computeranlagen verwendeten Art ist. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt die Pumpenanordnung ein Trägergehäuse 15, das im wesentlichen die Form einer ringförmigen Hülse hat, deren eines Ende auf einem Pumpensockel 17 angeordnet ist. Im Abstand vom Pumpensockel 17 wird durch das Trägergehäuse 15 ein Pumpenzylinderaggregat 19 gehalten, welches einen Pumpenzylinder 20 von zylindrischer Innenform aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Fuß der Pumpenzylinderanordnung im wesentlichen kreisförmig, und

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weist einen Flansch 22 auf, der am oberen Ende des Trägergehäuses 15 durch Schrauben 23 befestigt ist, wie dargestellt.

Das obere Ende des Pumpenzylinders 20 ist mit einer Gewindebohrung 25 versehen, welche den Einlaß und den Auslaß für die Pumpe bildet. Die Unterseite des Fußes 21 ist ausgesenkt, wie bei 27 angegeben, um eine Dichtungskammer 28 zu bilden. Innerhalb der Dichtungskammer ist ein symmetrisches Dichtungselement 30 angeordnet, welch letzteres in der Dichtungskammer durch eine mit öffnungen versehene Dichtungehalteplatte 32 gehalten wird, die an der Unterseite des Pumpenzylinderfußes 21 durch Schrauben 33 befestigt ist, wie gezeigt.

Zur Bewegung in einer axialen Richtung in den bzw. aus dem Pumpenzylinder 20 ist ein Pumpenkolben 35 vorgesehen, der glatt ist und mit seiner zylindrischen Form dem Dichtungselement 30 angepaßt ist und ferner an einer Schraubenspindel 37 befestigt ist. Die Schraubenspindel 37 und der Kolben 35 können daher als eine Einheit betrachtet werden. Die Aussenflache des Pumpenkolbens 35 befindet sich immer im Abstand von der Fläche des Zylinders 20, so daß zwischen den beiden niemals Kontakt besteht.

Am unteren Teil des Kolbens 35 ist ein Stabilisierungsarm 39 angeordnet, der mit dem Kolben 35 wandert und ein Blendorgan 40 zur Motorsteuerung aufweist, wie nachfolgend erläutert wird. Der Stabilisierungsarm 39 ist gegabelt und die Gabelarme 41 und 42 erstrecken sich auf jeder Seite einer Führungestänge 43, die zwischen dem FuB 21 des Pumpenzylinders und dem Sockel 17 des Gehäuses angeordnet ist. Aus diesem Grunde weist das Trägergehäuse 15 eine öffnung 45 auf, wobei die Führungs-

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stange 43 den Abstand zwischen der Dichtungshalteplatte 32 und dem Pumpensockel 17 überbrückt. Der Arm 42 trägt einen Blendansatz 44, der einen Teil des Blendorgans bildet.

Innerhalb des Pumpensockels 17 sind zwei Lager 47 und 48 in Abstand voneinander angeordnet, die durch ein Lagerabstandsstück 49 in axialem Abstand voneinander gehalten werden. Innerhalb der Lager ist eine drehbare Antriebswelle 50 angeordnet, die einen hohlen Mittelabschnitt 53 aufweist. Das obere Ende der Antriebswelle 50 trägt eine getriebene Mutter 55, die auf der Antriebswelle angeordnet und mit dieser drehbar ist. Zwischen der Mutter im oberen Ende der Antriebswelle ist ein Tropfenumlenke leinen t 56 angeordnet, wobei die Mutter und das Tropfenumlenkelement an der Antriebswelle durch Schrauben 57 befestigt sind, wie dargestellt. Die Lager 47 und 48 werden durch einen Haltering 61 in ihrer Lage gehalten, der in Schlitzen im Pumpensockel sitzt, sowie durch einen zweiten Haltering 62, der in einem Schlitz an der Aussenfläche der Antriebswelle sitzt, wie dargestellt.

Als Antriebsverbindung zwischen dem Motor 14 und der Antriebewelle 50 kann eine Zahnriemenscheibe 65 dienen, die auf der WeIIe durch eine Stellschraube 66 festgemacht ist und durch einen Zahnriemen 68 angetrieben wird, welcher zwischen dem Motor und der Riemenscheibe 65 läuft. Die Antriebsverbindung mit der Pumpe kann natürlich auch unmittelbar durch die Antriebswelle 50 geschehen.

Wie erwähnt, ist die Antriebswelle 50 hohl und ihr oberes. Ende ist mit einer Schulter 70 geformt, welche die Mutter 55 aufnimmt, so daß die Mutter das offene Ende der Antriebswelle abschließt. Das Innere 53 der Antriebswelle

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kann teilweise mit einem Schmiermittel zum Schmieren der Antriebsspindel 37 jedesmal, wenn diese in den hohlen Teil 53 der Antriebswelle 50 vorbewegt bzw. aus diesem herausbewegt wird, gefüllt werden.

In Fig. 3 und 4, in welchen für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet wurden, kann die erfindungsgemäße Pumpenanordnung als Spritzenpumpe betrieben werden, bei welcher die Bewegung des Kolbens mit bezug auf den Zylinder in der einen Richtung die Füllung des Zylinders mit Flüssigkeit bewirkt, während eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung die Abgabe eines geregelten Fluidmenge bei einer geregelten Geschwindigkeit bewirkt. Die öffnung 25 ist daher mit einer Leitung 72 verbunden, die ihrerseits mit einem Mehrwegeventil 75 verbunden ist. In der in Fig. 3 gezeigten Stellung ist das Ventil mit einer Leitung 76 verbunden, so daß Fluid über die Leitung 76 durch das Ventil und über die Leitung 72 zum Zylinder fließen kann, um diesen zu füllen. Zum Füllen wird der Motor in geregelter Weise zur Drehung gebracht, um eine Drehung der Antriebswelle 50 und eine Drehung der Antriebsmutter 55 zu bewirken, wobei die Antriebswelle 50 innerhalb des Pumpenträgergehäuses und des Sockels durch Lager 47 und 48 gelagert ist. Wenn sich die Mutter dreht, wird die Schraubenspindel 37 axial bewegt, um eine Kolbenbewegung in der durch den Pfeil angegebenen Richtung in die hohle Antriebswelle herbeizuführen, die ein Schmiermittel 80 enthält.

Zur Abgabe von Fluid aus dem Zylinder wird die Stellung des Ventils 75 so ausgerichtet, daß Verbindung zwischen der Leitung 72 und der Auslaßleitung 81 besteht, während die Einlaßleitung 76 abgeschaltet ist, wie in Fig. 4 gezeigt. Sodann wird die Motordrehrichtung umgekehrt, wodurch die Drehrichtung der Antriebswelle 50 umgekehrt wird.

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Da die Mutter 55 an der Antriebswelle befestigt ist, dreht sich diese ebenfalls, was zur Folge hat, daß die Schraubenspindel 37 sich in der durch die Pfeile angegebenen Richtung bewegt, was eine gesteuerte Bewegung des Kolbens 35 in den Zylinder 20 zur Folge hat, wie in Fig. 4 dargestellt.

Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung ist die Stabilität der Abnutzungslebensdauer der Dichtung 30, die den Kolben umgibt. Hierbei ist zu bemerken, daß unabhängig von der relativen Stellung des Kolbens der Abstand zwischen der Dichtung 30 und der Mutter 55 immer im wesentlichen der gleiche bleibt, da die axiale Stellung der Mutter festgelegt ist. Daher braucht, wenn ein leichter Fluchtungsfehler zwischen Zylinder und Kolben besteht, wie in Fig. 3 und 4 mit Übertreibung dargestellt, das Dichtungselement 30 sich nicht ständig einer sich kontinuierlich verändernden Ausrichtung des Kolbens mit bezug auf den Zylinder anzupassen.

Wie dargestellt, besteht eine gewisse Exzentrizität zwischen der Spindelmutter und dem Zylinder, was zur Folge hat, daß die nachgiebige Dichtung 30 sich der Aussenflache des Zylinders anpassen muß. Wenn diese Anpassung jedoch einmal durchgeführt ist, bleibt sie unabhängigvon der Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders dieselbe, einfach weil der Abstand zwischen der Dichtung 30 und der Mutter 55 während der ganzen Hin- und Herbewegung des Kolbens mit bezug auf den Zylinder der gleiche bleibt. Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei welchen der Kolben auf der Antriebsmutter statt auf der Schraubenspindel angeordnet ist, hat bei dem Bestehen eines leichten Fluchtungsfehlers eine Drehung der Schraubenspindel eine axiale Bewegung der Mutter und eine Veränderung in der

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Geometrie der Dichtungsgrenzfläche zur Folge, so daß eine sich ständig verändernde Geometrie erhalten wird.

Ferner ist zu erwähnen, daß der Kolben an dem einen Ende durch die Antriebsmutter getragen wird, deren Stellung axial und radial feststehend ist, und das andere Ende gegen die Dichtung 30 anliegt, deren Stellung ebenfalls axial und radial mit bezug auf die Mutter feststehend ist. Der Kolben ist praktisch ein schwimmender Kolben, der nur Kontakt mit der Dichtung und der Mutter hat. Das Ergebnis hiervon ist, daß Abweichungen in den Abmessungen der Teile oder in der Gesamtanordnung der Teile, die innerhalb Grenzen bleiben, keine Beschädigung der Dichtung verursachen.

Aue dem Vorangehenden ergibt sich, daß der Kolben ohne Drehung hin und her bewegt und axial in den und aus dem Zylinder bewegt wird. Aus diesem Grunde ist ein Stabilisierungsarm 39 am Kolben angeordnet, der sich längs der Fuhrungsstange 43 bewegt, wodurch eine Drehung des Kolbens während seiner Hin- und Herbewegung verhindert wird. Ferner ergibt sich, daß bei jedem Arbeitstakt des Kolbens die Schraubenspindel durch das Schmiermittel innerhalb des hohlen Inneren 53 der Antriebswelle 53 geschmiert wird. Das Tropfenumlenkelement 56 (das in Fig. gezeigt ist) dient zum Schutz der Lageranordnung.

Der Motor 14 ist, wie erwähnt, ein impulsgesteuerter Umkehr-Schrittmotor an sich bekannter Art. Beispielsweise führt der Motor für je 200 Impulse eine vollständige Umdrehung mit einer entsprechenden Drehung der Mutter aus, wie sie durch die Riemenscheibe bzw. das Untersetzungsverhältnis bestimmt wird. Daher gibt für jeden dem Motor zugeführten Impuls die Pianpe 0,5 Mikroliter Fluid ab,

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wenn eine Kammer von 4,7 ml ein Kolbendurchmesser von 12,7 mm (0,5 ") und 16 Gewindegänge je 25,4 mm an der Schraubenspindel angenommen werden. Da der Motor impulsgesteuert ist, ist es möglich, die Fördermenge zu verändern, mit welcher Fluid aus der Pumpe abgegeben wird, indem die Impulsfolge so verändert wird, daß eine Pumpe erhalten wird, die eine durchschnittliche Fluidfördermenge abgeben kann, welche zwischen 0,01 Milliliter je Minute und 9,99 Milliliter je Minute veränderlich ist. Versuche, die mit der dargestellten Pumpenanordnung durchgeführt wurden, haben ergeben, daß die Pumpe bis zu Drücken von

70 kp/cm (1000 psi) ohne Lecken arbeitet, wobei die veränderliche Leistung unter der Steuerung durch den Schrittmotor erhalten wird. Die Zahl der Gewindegänge je 25,4 mm (je Zoll)an der Schraubenspindel zusammen mit dem Kolbendurchmesser bestimmt natürlich die Kolbenverdrängung und damit die Teilbeträge, um welche die Leistung verändert werden kann.

Im Betrieb der beschriebenen Pumpenanordnung bewegt sich der Kolben in dem und aus dem Zylinder, so daß die Aussenflache des Kolbens mit einem sehr dünnen Film aus dem gepumpten Material beschichtet werden kann. Um eine Korrosion der Dichtungen und eine Korroeion der Pumpenbauelemente zu verhindern, sind die Hauptbauelemente aus einem geeigneten korrosionsbeständigen Material, beispielsweise aus rostfreiem Stabil hergestellt. Das Dichtungselement ist vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, obwohl natürlich für die Dichtung ein Material gewählt werden soll, das mit bestimmten Flüssigkeiten verträglich ist, die durch die Pumpe abgegeben werden sollen.

Bei einer abgeänderten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, sind mehrere Dichtungs-

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anordnungen 85 und 90 vorgesehen und in Abstand voneinander angeordnet, um eine Spülkammer 95 zu bilden, welche den Kolben 35 umgibt und welche mit einer Einlaßleitung 96 sowie einer Auslaßleitung 97 in Verbindung steht. Durch Einleiten einer Spülflüssigkeit, wie destilliertes Wasser, in die Spülkammer, die den Kolben umgibt, ist es möglich, jeden Rest vollständig zu entfernen, der an der Aussenflache des Kolbens bleiben kann. Auf diese Weise wird das Ansammeln von Salzen oder anderen Materialien an der Aussenflache des Kolbens ausgeschaltet, so daß eine wesentlich erhöhte Lebensdauer der Dichtung erhalten wird, da jedes mögliche Rillen oder Ritzen der Dichtung durch restliche Feststoffablagerungen, die sich an der Aussenfläche des Kolbens aufbauen können, vermieden wird.

Bei der in Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Pumpenanordnung arbeitet die Pumpe zur Abgabe einer veränderlichen gesteuerten Fluidmenge, die vor allem mit dem Volumen des Kolbens im Verhältnis steht. Zum Schutz der Pumpenbauelemente können elektrische Sensoren 99 und 100 (Fig. 1) verwendet und an der Pumpe oder von dieser gesondert so angeordnet werden, daB, wenn der Blendansatz 44 den Sensor 100 erreicht, die Motordrehrichtung automatisch umgekehrt oder der Motor abgeschaltet wird, während, wenn der Sensor 99 in gleicher Weise mit dem Blendansatz zusammenwirkt, die Drehrichtung des Motors umgekehrt Oder der Motor abgeschaltet wird, wenn der Kolben aus dem Zylinder zurückgezogen wird. Die Sensoren können von lichtelektrischer Art oder Mikroschalter an sich bekannter· Art sein.

Zum kontinuierlichen Pumpen mit einer geregelten Fördermenge, die innerhalb bestimmter Grenzen veränderlich ist, kann eine Anordnung von der in Fig. 6 dargestellten Art verwendet werden, bei welcher ein einziger Motor 101 über

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ein Getriebe 102 die Aufwärtsbewegung des Kolbens in der Pumpe 105 bewirkt und gleichzeitig die Abwärtsbewegung des Kolbens in der Pumpe 106. Wie erwähnt, weist jede der Pumpenkammern 107 und 108 einen Einlaß 109 bzw. 110 sowie eine gemeinsame Auslaßleitung 115 auf. Die Leitungen 109 und 110 können eine gemeinsame Leitung sein, wobei die jeweiligen Leitungen mit Ventilen, wie das Ventil 7 5, oder Rückschlagventilen ausgerüstet sind, damit die Fluidströmung nur in der durch die Pfeile angegebenen Richtung erfolgen kann. Wie beschrieben, umfaßt die Pumpenanordnung einen elektronischen Sensormechanismus 99, 100, der mit dem Blendorgan 40 zusammenwirkt, das von dem Stabilisierungsarm getragen wird, das auf jedem der Führungsstäbe 43 wandert. Daher setzt, wenn einmal die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten AbgabeIeistung des Systems eingestellt ist, die in Fig. dargestellte Pumpenanordnung die Abgabe von Fluid aus einem Behälter mit einer geregelten Fördermenge fort, die innerhalb der bereits beschriebenen Grenzen veränderlich ist. Die Bauform der Pumpen 105 und 106 ist im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 und 2 dargestallte mit der Ausnahme, daß die Antriebswellen von einem gemeinsamen Motor aus beispielsweise über ein Getriebe 102, wie dargestellt, angetrieben werden.

Ferner ermöglicht die Erfindung das Erzielen eines kontinuierlichen Pumpvorgangs mit einer durch das in Fig. 7 gezeigte System geregelten Fördermenge. Bei dieser Ausführungsform kann die Pumpe 115 eine Schraubenspindel haben, die ein linksgängiges Gewinde aufweist, während die Schraubenspindel der Pumpe 116 mit einem rechtsgängigen Gewinde versehen ist. Hinsichtlich allen anderen wesentlichen Merkmalen ist das System nach Fig. 7 dem nach Fig. 6 ähnlich. Auch in diesem Falle werden ein An-

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triebsriemen 68 und ein Motor für den Drehantrieb in den durch die Pfeile angegebenen Richtungen verwendet. Wenn gewünscht, kann jede Pumpe 105, 106, 115 und 116 von der in Fig. 5 gezeigten Art sein.

Die Verwendung von rostfreiem Stahl für die Pumpenteile und inerten selbstschmierenden Dichtungen ist besonders vorteilhaft für Pumpen, die für chemische Analysen verwendet werden sollen, und auf medizinischem Gebiet. Ganz besonders vorteilhaft ist jedoch die lange Gebrauchsdauer und die Zuverlässigkeit der Dichtungen und der leckfreie Betrieb, wenn kleine Fluidmengen gepumpt werden sollen. Ausserdem ist der Pumpenkolben an zwei voneinander in Abstand befindlichen festen Punkten, nämlich an der Dichtung und an der getriebenen Mutter abgestützt. Die Mutter hat ferner die Funktion, überschüssiges Schmiermittel zu entfernen und einen dünnen Überzug auf der Schraubenspindel zu belassen.

Bei der spülenden Pumpe nach Fig. 5 bringt der Umstand, daß die Dichtungen sich in axialem Abstand voneinander befinden, sogar noch grössere Probleme, wenn die bekannte Anordnung\erwendet wird. Die Erfindung ermöglicht es, den Kolben in einem festgelegten geometrischen Verhältnis zu den Dichtungen zu halten, da die Mutter axial feststehend ist und der Kolben wirksam zwischen festen voneinander in Abstand befindlichen Abstützungen abgestützt wird.

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Claims

Dr. Ing. E. Uebau Patentanwalt (1935-1975)

PATENTANWÄLTE

LIEBAU & LIEBAU

Birkenstrasse 39 il ■ D-8900 Augsburg

Dipl. Ing. G. Liebau Patentanwalt

Patentanwälte Liebau & Liebau -Bilk—ass· 0 ■ D-8900 Augsburg 22 Birkenstrasse 39

Telefon (0821) 68 - cables: elpatent augsburg 96096

Ihr Zeichen:
your/votre ref. B 10 350 Unser Zeichen:
our/notre ref. 31 .5 .1977 Datum:
date

Becton, Dickinson and Company

Stanley & Cornelia Streets

E. Rutherford, New Jersey, USA

Ansprüche :

i1.JPumpsystem zur Abgabe geregelter veränderlicher Mengen pumpfähigen Materials, gekennzeichnet durch ein Trägergehäuse (15), einen Pumpenzylinder (20), der auf dem Gehäuse angeordnet ist und einen Einlaß bzw. Auslaß (25) für das zu pumpende Material aufweist, eine Pumpenkolben- und Schraubenspindelanordnung (35, 37), die auf dem Trägergehäuse zur im

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Bankverbindung: Postscheckamt München. Konto 86510 809. BLZ 70010080 - Deutsche Bank AG Augsburg. Konto 08/34192. BLZ 720 70001

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wesentlichen axialen Bewegung des Pumpenkolbens (35) in den und aus dem Pumpenzylinder (20) angeordnet ist, eine getriebene Mutter (55), die in dem Trägergehäuse (15) drehbar gelagert ist und die Schraubenspindel (37) aufnimmt, eine Dichtung (30) an dem einen Ende des Pumpenzylinders (20) zur Bildung einer fluiddichten Abdichtung, welche Dichtung von der Antriebsmutter (55) einen Abstand hat, der während der Bewegung des Pumpenkolbens (35) fest bleibt, eine Einrichtung (39-43) an der Pumpenkolben- und Sehraübenspindelanordnung, um deren Drehung zu verhindern, und einen Motor (14) für den Drehantrieb der getriebenen Mutter in der Weise, daß der Pumpenkolben (35) mit bezug auf den Pumpenzylinder (20) zum Pumpen und Füllen der Pumpenkammer dient.
2. Pumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebene Mutter (55) einen hohlen Schaft (50) aufweist, der Pumpenzylinder (20) sich von der Mutter in Abstand befindet, die Schraubenspindel (37) durch die getriebene Mutter axial hin- und herbewegt wird, und das in dem hohlen Schaft enthaltene Schmiermittel zur Schmierung der Schraubenspindel dient.
3. Pumpsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ventil (75), das in Fluidströmungsverbindung mit dem Einlaß bzw.Auslaß (25) zur Regelung der Fluidströmung in den und aus dem Pumpenzylinder (20) steht.
4. Pumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (14) ein impulsgesteuerter Umkehr-Schritt-

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motor ist.
5. Pumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung durch zwei axial voneinander in Abstand befindliche Dichtungen (85, 90) gebildet wird, eine Spülkammer (95) zwischen den Dichtungen vorgesehen ist und den Pumpenkolben (35) umgibt, und Mittel (96, 97) zum Einleiten von Spü!fluid in die Spülkammer.
6. Pumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben ein schwimmender Kolben ist, der von der Antriebsmutter und den Dichtungen abgestützt ist.
7. Pumpsystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44, 99, 100) zur Umkehrung der Motordrehung, wenn der Kolben (35) eine bestimmte Stellung innerhalb der erwähnten Kammer erreicht.
8. Pumpe zur Abgabe geregelter veränderlicher Mengen pumpfähigen Materials, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse mit einem Pumpensockel (17), der an dessen einem Ende befestigt ist, und einer Zylinderanordnung (19) an seinem anderen Ende, eine Antriebswelle (50),die innerhalb des Pumpensockels (17) angeordnet ist und deren eines Ende sich aus dem Puapensockel heraus erstreckt, eine Lageranordnung (47, 48) im Pumpensockel zur Lagerung der Antriebswelle zur Drehung mit bezug auf das Gehäuse, eine Antriebsmutter (55), die auf der Antriebswelle zur

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Drehung mit dieser angeordnet ist, eine Schraubenspindel (37) zur axialen Bewegung mit der Antriebsmutter, einen Pumpenkolben zur axialen Bewegung mit der Schraubenspindel, welcher axial in die und aus der Zylinderanordnung (19) beweglich ist, um diese mit Fluid zu füllen bzw. dieses aus ihr zu verdrängen, eine Dichtung (30), die in der Zylinderanordnung vorgesehen ist und mit dem Kolben abdichtet, und eine Einrichtung (39-43), durch welche eine Drehung der Schraubenspindel und des Kolbens verhindert wird.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (50) hohl ist, die Spindelmutter (55) auf dem oberen Ende derselben angeordnet ist, Schmiermittel sich innerhalb der hohlen Welle befindet und dazu dient, die Schraubenspindel (37) zu schmieren, wenn die letztere durch die Mutter in die bzw. aus der hohlen Welle getrieben wird.
10. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung durch zwei axial in Abstand voneinander befindliche Dichtungen (85, 90) in dichtendem Verhältnis zum Pumpenkolben (35) gebildet wird, eine Spülkammer (95) den Kolben (35) zwischen den erwähnten Dichtungen umgibt, und Mittel zum Leiten von Spülfluid in die bzw. aus der Spülkammer, um Material an der Mittelfläche des Kolbens zu entfernen, wenn der letztere durch die Spülkammer hindurchtritt.
11. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung in einem festen Abstand von der An-

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triebsmutter befindet und dieser feste Abstand während der Bewegung der Pumpe der gleiche bleibt.

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