DE3940730A1 - Peristaltische schlauchpumpe zum foerdern eines fluids - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe nach dem Ober­ begriff des Hauptanspruches, wie sie durch das DE-GM 81 28 320.1 bekannt sind.

Schlauchpumpen dienen der Förderung flüssiger bis zäh­ flüssiger Stoffe. Ihre Vorteile liegen in der Trennung des mechanischen Teils von dem das Medium führenden Schlauch, so daß aggressive Medien gefördert werden können und der Schlauch ohne Öffnen des Kreislaufs aus der Pumpe entnommen werden kann. Weitere Vorteile liegen in der Toleranz gegen­ über im Medium enthaltenen Festkörpern sowie der feinen Dosierbarkeit des Massenstromes.

Um einen Druck aufbauen zu können, muß sichergestellt sein, daß der Schlauch zu jedem Zeitpunkt einer Umdrehung (Zy­ klus) an mindestens einer Stelle gequetscht wird. Hierzu werden bislang Rollen verwendet, die - starr oder gefedert

• - ständig den Schlauch gegen den Umfang des Pumpenkörpers pressen. An der Austrittsstelle des Schlauches nach außen verläßt die Rolle den Schlauch, wodurch sich sein Quer­ schnitt verändert. Dies bewirkt unerwünschte Pulsationen des Massenstromes, die eine genaue Dosierung erschweren. Zahlreiche Lösungsansätze zur Minderung dieser Volumen- und Druckschwankungen wurden entwickelt:
• - Erfassung des Massenstromes und Regelung der Antriebs­ drehzahl zur Kompensation der Schwankungen
• - Parallelschaltung von mehreren Pumpen
• - Erhöhung der Rollenzahl, was zwar zu mehr Schwankungen führt, diese jedoch gleichmäßiger verteilt.

All diesen Lösungen haftet ein im allgemeinen erhöhter Aufwand oder teilweiser Verlust obengenannter Vorteile an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Wahrung der obengenannten Vorteile und ohne Einsatz einer Hilfsenergie die Pulsationen des Massenstromes zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rollen vor dem Austritt des Schlauchs von diesem über eine Zwangsführung durch Kurvenbahnen langsam abgehoben werden. Die hierbei ebenfalls entstehende Volumenverminderung wird durch gleichzeitiges Anfahren der nachfolgenden abgehobenen Rolle gegen den Schlauch ausgeglichen, indem darauf abge­ stellte Kurvenverläufe vorgesehen sind.

Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf den Pumpenkopf mit geschnittenen Kurvenstücken,

Fig. 2 einen Detailschnitt durch den Pumpenkopf nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die verschiedenen Arbeitsphasen A, B, C, D,

Fig. 4 in schematischer Darstellung die sich aus Fig. 3 ergebenden Kurvenläufe,

Fig. 5 eine Graphik des Massenstromes einer Musterpumpe gemäß Ausführungsbeispiel, und zwar ohne Zwangs­ führung der Rollen und

Fig. 6 einmal mit Zwangsführung durch eingesetzte Kurven­ stücke nach der Erfindung.

Unter Berücksichtigung der Anforderungen eines zyklischen Betriebes sowie der permantenten Unterbrechung des Kreis­ laufs durch mindestens eine Rolle kommt man unter Hinweis auf die Zeichnungen zu folgender Ausgestaltung: Der Pumpenkörper bildet einen kreisförmigen Topf bzw. ein Gehäuse 1, an dessen Innenwand 1′ der Schlauch 7 liegt.

Eine zentrisch liegende Haltevorrichtung 6 wird angetrieben und bewegt mindestens drei gleichmäßig über den Umfang ver­ teilte Rollen 3, die durch Kraftwirkung, z. B. einer Feder 4, an die Innenseite der Wandung 1′ gepreßt werden und so den dort befindlichen Schlauch 7 abquetschen. In Bereichen, in denen die Rollen 3, wie oben beschrieben, vom Schlauch 7 abgehoben werden sollen, befinden sich neben dem Schlauch Kurvenstücke 2, 2′ aus festem Material, auf die die Rollen 3 auflaufen und radial nach innen geführt werden, so daß der Schlauch 7 je nach Kurvenform verschieden schnell entlastet wird. Da die Rollen 3 für eine zyklischen Betrieb immer in ihre Ausgangslage zurückgeführt werden müssen, sorgen ge­ genläufige Kurven für ein erneutes Quetschen des Schlau­ ches 7. Diese Bereiche müssen so gewählt werden, daß sie entweder genau gegenläufig zu einem weiteren Bereich wir­ ken, oder daß durch eine dazwischenliegende geschlossene Rolle sichergestellt ist, daß keine Schwankungen auf die pulsarme Anschlußseite gelangen können. Es ist auch zu vermeiden, daß eine Rolle 3 zwischen zwei bereits ge­ schlossenen Rollen 3 schließt, da dies im eingeschlos­ senen Schlauchstück zu einer Druckerhöhung führt, die Pulsationen bewirkt, sobald sie die Anschlußseite erreicht.

Bei der Ausführung des Pumpenkopfes gemäß Fig. 1 mit einem Rotor aus einem Armstern 6 mit drei Armen, drei Kipphe­ beln 5, drei Rollen 3 und drei Federn 4 ergeben sich die Fig. 3 gezeigten Arbeitsphasen, woraus sich die benötigten Kurvenläufe gemäß Fig. 4 herleiten. In der Phase A läuft die Rolle I in den Schlauch ein und quetscht ihn. Rolle III hält den Kreislauf geschlossen. In der Phase B hält die nun wirksame Rolle I den Kreislauf geschlossen. Rolle II und III bewegen sich gegenläufig, so daß die Pulsation ver­ mindert wird. In der Phase C kann die nun geöffnete Rolle III ungestort auslaufen und die Öffnung durchqueren. Rolle I öffnet sich, während Rolle II den Kreislauf schließt. In der Phase D werden die Rollen wieder in eine Position vor Phase A gebracht, so daß der Zyklus von neuem beginnen kann. Der Vergleich der beiden Diagramme gemäß Fig. 5 und 6 zeigen, daß bei Fehlen der Kurvenstücke 2, 2′ gemäß Fig. 1 keine pulsationsfreie Förderung der Massen­ ströme erreichbar ist, während gemäß Fig. 6 bei Vorhanden­ sein der erfindungsgemäßen Kurvenstücke 2, 2′ ein quasi pulsationsfreier Massenstrom erreichbar ist.

Zusammenfassend wird also zur Verminderung der Druck- und Volumenschwankungen bei peristaltischen Pumpen, die durch Auslaufen der rotierenden Quetschrollen 3 aus dem Schlauch­ bereich entstehen, bei mindestens drei zyklisch gesteuerten Rollen 3 der Volumenmangel beim Auslaufen einer Rolle 3 durch gegenläufiges Andrücken der nachfolgenden Rolle 3 ausgeglichen. Die hierzu verwendeten Kurvenbahnen 2, 2′, die neben dem Schlauch 7 im Pumpengehäuse 1 angebracht werden, ermöglichen eine einfache mechanische Konstruktion der Pumpe und benötigen keine Hilfsenergie.

Claims (7)

1. Peristaltische Schlauchpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Stator (Gehäuse) und einem antreibbaren Rotor, wobei der Stator eine kranzförmige Ausnehmung aufweist, deren Wandung ein Widerlager für einen einlegbaren Schlauchabschnitt bildet, auf den mehrere Walkkörper des Rotors einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schlauch (7) quetschenden Walkkörper (3) zyklisch durch im Stator (1) angeordnete Kurvenbahnen (2, 2′) in ihrem Quetschtrieb übersteuert werden.

2. Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walkkörper durch Rollen (3) gebildet sind und auf den Kurvenbahnen (2, 2′) abrollen.

3. Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Formgebung und Anordnung der Kurvenbahnen (2, 2′) in der kranzförmigen Ausnehmung (1′) der Massen­ strom gleichmäßig förderbar ist.

4. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens drei Rollen (3) am Rotor (3 bis 6) gelagert sind.

5. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurvenbahnen (2, 2′) zur Anpassung an verschiedene Schlauchdurchmesser austauschbar am Stator (3 bis 6) befestigt sind.

6. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurvenbahnen (2, 2′) zum leichteren Austausch und zur Variation einzelner Abrollphasen in einem Baukastensystem aus zwei oder mehreren Einzel­ segmenten bestehen.

7. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Kurvenbahn (2, 2′) sowohl außer­ halb des Schlauches (7) am Umfang des Pumpenkörpers (1) als auch radial innenliegend befinden kann sowie beider­ seits von diesem zur Zwangsführung der Rollen (3).