Schlauchpumpe Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe, beste hend aus einem oder mehreren elastischen Schläuchen.
In der Laboratoriumstechnik ergibt sich häufig die Notwendigkeit in einem oder mehreren Röhren gegebe nenfalls dünnen Schläuchen, im allgemeinen kleinen Querschnitts, Flüssigkeiten zu befördern. Bei mehreren Röhren geht es in der Regel darum, dass die Proportiona lität des Durchflusses in den einzlenen Röhren sicherge stellt ist. Im Prinzip sind zwei Arten sogenannter Schlauchpumpen für diese Zwecke bekannt und in Ver wendung.
Gemäss der einen Art drücken zwei oder mehrere kleine Zylinder, beziehungsweise kleine Rollen, die sich in gezwungener Bewegung gemäss einer Kreisbahn bewe gen, den dünnen Schlauch oder mehrere nebeneinander liegende Schläuche an die innere oder äussere kreisförmi ge Oberfläche des Grundkörpers, auf den sich der dünne Schlauch abstützt und auf ihm befestigt ist.
Die Rollen, die auf einem Mitnehmer befestigt sind, der um die Achse des Andruckteils der zylindrischen Fläche des Grundkörpers zentrisch rotiert, bilden zwischen dem Umfang und der Oberfläche des Andruckkörpers einen so dimensionierten Zwischenraum, dass das innere Profil des elastischen dünnen Schlauches an der Stelle des Andruckes durch dessen Einfluss so deformiert wird, dass die inneren Flächen des dünnen Schlauches dicht aneinander liegen und so den inneren Raum des dünnen Schlauches dicht vor der Andruckstelle und nach ihr abteilen.
Dieser abteilende Andruck und das Zusammen drücken des dünnen Schlauches beim Abwälzen der Rolle auf dem Schlauch dauert so lange bis die weitere ihm nachfolgende Rolle einen neuen Druck in der Weise ausübt, dass der erste Andruck aufhören kann, ohne dass es dazu kommt, dass auch nur für einen Augenblick die Durchgängigkeit in der ganzen Länge des elastischen Schlauchs frei wird.
Dadurch, dass der elastische, dünne Schlauch wenigstens an einer Stelle bis zur Undurchgän- gigkeit zusammengedrückt ist, wird sichergestellt, dass die Flüssigkeit im Inneren des dünnen Schlauchs proportio- nal der Abwälzgeschwindigkeit der Rolle in der ange führten Art weiter geschoben wird.
Die zweite Art von Pumpen ist der eben angeführten ähnlich bis darauf, dass sich mehrere Rollen in ähnlicher Weise auf einem Schlauch oder auf einer grösseren nebeneinander liegenden Anzahl, die auf einer ebenen Platte liegen, bewegen, wobei die Bewegung der Rollen in den Funktionslagen, bei denen der Andruck auf die Schläuche stattfindet, dadurch gesichert ist, dass die angeführten Rollen zum Beispiel durch zwei Gallsche Ketten bewegt werden, von denen eine jede eine geschlos sene, flache Schleife bildet, an deren beiden oberen En den die beiden Ketten in Zahnrädern gelagert sind, von denen ein Paar angetrieben ist.
In beiden Fällen gilt als notwendige Bedingung zum Verschliessen der einzelnen dünnen Schläuche, dass die Entfernung der auf die Schläuche wirkenden Rollen von der unbeweglichen Fläche, auf die sich ein oder mehrere Schläuche abstützen, eine solche ist, dass bei der Zusam- mendrückung das innere Profil mit einer genügenden Reserve abgeschlossen wird, ohne dass übermässige Drücke entstehen, die zu einer allzu raschen Zerstörung der Schläuche durch Übermüdung führen, wenn diese übermässigen Deformationen unterworfen werden.
In manchen Fällen, insbesondere wo es sich um einen oder nur wenige Schläuche handelt, besteht die Möglichkeit, dass die Andruckrollen mit angemessenem Druck sich elastisch auf den Schlauch anlegen oder im Gegenteil, dass gegen die unelastisch gelagerten Rollen die feste Wand elastisch so anliegt, dass eine angemessene Defor mation des Schlauchs erzielt wird. Ein bedeutender Mangel liegt jedoch darin, dass die Forderung erfüllt sein muss, dass die Wandstärken aller Schläuche gleich sind.
Ein wesentlicher Mangel der beschriebenen bekann ten Einrichtungen besteht darin, dass es sehr schwierig ist, eine genaue Regulierung der Grösse in den Schläu chen zu erreichen. Im Wesen ist lediglich eine sprunghaf te Änderung des Durchflusses durch Auswechseln eines Schlauches durch einen anderen mit einem verschiedenen Durchmesser und ungefährt gleicher Wandstärke mög lich,
um bei einem solchen Auswechseln des Schlauchs ohne Änderung der gegenseitigen Orientierung der Ent fernung der Druckrolle vom Festkörper eine angemesse ne Deformation des Schlauchs für sein Verschliessen an der Stelle des Druckes des peristaltisch wirkenden Ele ments zu erreichen. Eine Regulierung durch eine Ge schwindigkeitsänderung des Abwälzens des perstaltisch wirkenden Elements ist aus konstruktiven Gründen ziem lich schwierig, wenn nicht unmöglich. Insbesondere bei solchen Einrichtungen, deren Vorteil darin besteht, dass mit dem gleichen Druckelement mehr als ein Schlauch zusammengedrückt wird.
Diese Schlauchpumpe gemäss der Erfindung beseitigt die wesentlichen Nachteile der angeführten bekannten Fördereinrichtungen. Die Erfindung beruht darauf, dass jeder elastische Schlauch von der einen Seite mit einem Stützkörper unterlegt ist und von der anderen Seite auf ihm eine Rolle und ein Element aufsitzen, wobei die Rolle mit einer Zugstange verbunden ist, welche Zug stange drehbar an dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels gelagert ist, dessen zweites Ende mit einer zweiten Rolle versehen ist, die auf einer Nocke aufsitzt, und das Element mit einer weiteren Nocke mittels eines weiteren zweiarmigen Hebels verbunden ist,
dessen eines Ende mit dem Element und dessen anderes Ende mit einer Rolle versehen ist, die auf der weiteren Nocke aufsitzt.
Die Abbildung 1 zeigt als Beispiel das Schema der Wirkung der Einrichtung gemäss der Erfindung, die Abbildungen 2 bis 6 schematische Beispiele der kon struktiven Lösung der Einrichtung.
Die Abbildung 1 zeigt das schematische Prinzip des Verfahrens und der Einrichtung gemäss der Erfindung. Der elastische dünne Schlauch 1, der sich auf der ebenen Fläche 3 des Stützkörpers 4 abstützt, wird an der Stelle a wechselnd in der Richtung des Doppelpfeiles h durch das Element 30 so zusammengedrückt, dass das lichte Profil des Schlauches und die Kommunikation in ihm unterbro chen ist. Ausser der Stelle a wird der Schlauch wechselnd zusammengedrückt unter gleichzeitigem Abwälzen der Rolle 2, deren Achse b eine Bahn beschreibt, die durch das Rechteck b vorteilhaft mit der veränderlichen Grösse L gegeben ist.
Das Zusammenspiel der beiden einschlies- senden Elemente 30 und 2 wird durch die äussere Einwirkung des Mechanismus realisiert, der mit Vorteil von Nocken, Rollen und Hebeln gebildet ist und den Elementen 30 und 2 die notwendigen Bewegungen erteilt.
Hierdurch ergibt sich, dass in der ersten Phase des Arbeitszyklus der dünne Schlauch vom Element 30 abgeschlossen wird, worauf die Rolle 2 sich aus der Andrücklage in Richtung des Pfeiles c hebt und sich in Richtung des Pfeiles d in die Ausgangsstellung bewegt, wo in Richtung des Pfeiles a ein neuerlicher Druck entsteht, worauf sich der Druck des Druckelementes 30 lockert und die Rolle 2 in der Richtung des Pfeiles feine weitere Pumpbewegung ausübt.
Fig. 2 stellt schematisch ein Beispiel einer Einrich tung gemäss Erfindung dar. Der elastische Schlauch 1 zum Beipsiel aus Silikongummi Tygon und ähnlichem wird durch die Rolle 2 gegen die gerade Fläche 3 des Stützkörpers 4 gedrückt. Die Bewegung der Rolle 2 wird durch den Hebelmechanismus gesichert, dessen Zugstan ge 5 an der Achse 6 der Rolle 2 eingreift und am zweiten Ende mit Hilfe des Bolzens 7 an den zweiarmigen Hebel 8 angelenkt ist, der um den festen Bolzen 9 schwingt.
Die kleine Rolle 10 am anderen Ende des zweiarmigen Hebels 8 greift mit der Nocke 11 ein, die gemeinsam mit weiteren Nocken an der Welle 12 befestigt ist, die sich durch die Wirkung des Antriebsmotors über ein nicht eingezeichnetes Getriebe dreht. Die kleine Rolle 10 wird durch die von der Feder 13 übertragene Kraft in Eingriff gehalten, so dass die waagrechte Bewegung der Rolle 2 durch die Form der Nocke 11 gegeben ist.
Die Achse 6 einer oder mehreren Rollen 2 trägt an ihren Enden die weiteren Rollen 14, die sich auf der geraden Fläche 15 der Andruckplatte 16 abstützen, die mit Hilfe der Bolzen 17, 18 mit dem Arm 19, 20 der um die festen Bolzen 21, 22 drehbar ist, gelenkig verbunden ist. Hiebei ist der Arm 19 fest mit dem Arm 23 verbunden, der an seinem Ende die Rolle 24 trägt, die in dauerndem Eingriff mit der weiteren Nocke 25 ist, die sich auf der Welle 12 befindet. Der Arm 26 trägt an seinem Ende die Rolle 27, die mit der nichteingezeichneten Nocke, die ebenfalls auf der Welle 12 befestigt ist, in Eingriff ist.
Der um die feste Achse 28 schwingende Arm 26 ist fest mit dem Arm 29 der angedeuteten Form verbunden, der mit seinem Ende 30 den dünnen Schlauch 1 so zusammendrücken kann, dass der Durchgang auf eine gewisse Zeit, die durch die Form einer nichteingezeichneten in die Rolle 27 eingrei fenden Nocke gegeben ist, unterbrochen ist. Der dauern de Eingriff der Rollen 24, 27 in die Nocken ist durch elastischen Druck von nichteingezeichneten Federn gege ben.
Die Funktion der Einrichtung gemäss Abbildung 2 ist im Wesen folgende: Am Beginn des Zyklus wird der elastische dünne Schlauch 1 durch das geformte Ende 30 des Hebels 29 zusammengedrückt, und die Rolle 2, die bisher den Schlauch 1 noch nicht zusammengedrückt hat, wird zum Zusammendrücken des Schlauches dadurch .geführt, dass sich die bewegliche Stützplatte 16 infolge des Nachfolgens der Nocke 25 durch die Rolle 24 hebt und durch ihre obere Fläche 15 mit Hilfe der Rolle 14 die Achse 6 in der Richtung nach oben drückt, so dass die Rolle 2 auf dem Schlauch 1 aufsitzt, respektiv dessen Profil durch einen genügend grossen Druck gegen- die Fläche 3 des Stützkörpers 4 schliesst.
Hierauf löst sich der Druck des Schlauches 1 mit Hilfe des Endes 30 des Armes 29, worauf die eigentliche Pumpbewegung da durch beginnt, dass sich die Andrückrolle 2 auf dem Schlauch 1 unter einem angemessenen Druck zur Fläche 3 des Körpers 4 durch die Wirkung des Mechanismus 5, 8, dessen Rolle 10 der Nocke 11 folgt, abwälzt. Nach Beendigung der waagrechten Bewegung der angedrückten Rolle 2 wird der Schlauch wiederum durch den Andruck des Endes 30 des Armes 29 zusammengedrückt, worauf durch das Absinken der Andruckplatte 16 der Druck der Rolle 2 aufhört und der Hebelmechanismus die Rolle 2 wiederum in die Ausgangsstellung zurückbringt.
Der Stützkörper 4 kann mit Vorteil um die in den Lagern 33, 34 sitzenden Bolzen 31, 32 geklappt werden; die Lager sind fest mit der nichteingezeichneten Grund platte verbunden, in der auch alle festen Bolzen des Me chanismus eingespannt sind. Durch Umlappen des Kör pers 4 um die Bolzen 31, 32 wird der Zugang zu den Stellen frei, wo der Schlauch 1 zusammengedrückt ist.
Um die Bolzen 32, 31 kann auch der auf der Abbildung 1 nicht eingezeichnete Rahmen, jedoch nur um seinen rechten Teil umgeklappt werden, in der sich die Ein schnitte 36 befinden, in welche der Schlauch 1 oder eine grössere Anzahl solcher Schläuche eingelegt werden kön nen, wobei ihre Befestigung z.B. durch die hakenförmige Platte 37, die im Rahmen 35 durch die Stellschraube 38 befestigt ist, gesichert ist. Der Stützkörper 4 kann mit Vorteil aus durchsichtigem Material, z.B, Plexiglas angefertigt werden wodurch eine direkte Beobachtung der Deformation einzelner Schläuche 1 unter dem Druck der Andrückrolle 2 respektiv des geformten Endes 30 des Armes 29 beobachtet werden kann.
Fig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt der Achse 6 die Möglichkeit des Ausgleichens der verschiedenen Wandstärken der einzelnen gleichzeitig deformierten Schläuche 1, 1', 1" durch Abstufung des Durchmessers der Andrückrolle 6 oder durch Abstufung der Höhe der unteren Andruckfläche 3 des Stützkörpers oder der Kombination der beiden. Auf der gleichen Abbildung ist weiters angedeutet, dass die Rolle 14, die mit der Andruckplatte 15 im Eingriff steht und mit Vorteil in Form eines Kugellagers 14, das auf der Achse 6 sitzt, ausgeführt sein kann. In gleicher Weise kann die An druckrolle 6 an den Stellen des Andruckes der einzelnen Schläuche 1, 1', 1" mit Kugellagern versehen sein.
Auch die Zugstange 5 kann mit der Achse 6 mit Hilfe des Kugellagers 39 verbunden sein.
Die Abbildung 4 zeigt schematisch das Detail der Einrichtung gemäss der Abbildung 2 so hergerichtet, dass die Möglichkeit besteht, die Grösse der Förderbewegung der Rolle 6 entlang des Schlauches 1 regeln zu können. Eine Pleuelstange oder mehrere hintereinander angeord nete Pleuelstangen 5 tragen auf ihrem Bolzen 6 einerseits die Andruckrolle 2, andererseits die Rolle 14, die sich auf der oberen Fläche 15 der Andruckplatte 16 abstützt. Jede dieser Pleuelstangen 5 ist an ihrem anderen Ende durch den Bolzen 7 mit dem oberen Ende des Armes 40, der um die gemeinsame Achse 9 schwingt, verbunden.
Auf dieser Achse ist schwingbar auch die schwingende Platte 41 befestigt, welche die Rolle 10 trägt, die in der oben beschriebenen Art, wie in der Abbildung 2 mit der Nocke 11 eingreift. Wenn jeder Arm 40 sich am Stift 42 der Platte 41 anlehnt, an welcher durch die Kraft der Feder 43 gedrückt wird, wobei sich die Feder an der auf der schwingenden Platte 41 befestigten Stütze 44 abstützt, vollführt jede Pleuelstange und damit auch jede Rolle eine mit der Bewegung der schwingenden Platte 41 übereinstimmende Bewegung, wie wenn sie mit ihr fest verbunden wäre.
Wenn jedoch der Arm 40 mit seinem oberen Ende, der eventuell mit einer Begrenzungsschrau be 45 versehen sein kann, an den Anschlag 46, der an der Stellschraube 47 befestigt ist, anstösst, dann bleibt der Arm in der zugehörigen Stellung stehen und verfolgt weiter die Bewegung der schwingenden Platte 41, wobei die Feder 43 zusammengedrückt wird. Die Begrenzungs schraube ist mit Hilfe ihres Gewindes in der Mutter 48 befestigt, die mit Vorteil durchgeschnitten und mit der Schraube 49 angezogen werden kann.
Jede Mutter ist auf dem gemeinsamen Bügel 50 befestigt, der auf der Grund platte der ganzen Einrichtung (in der Abbildung 3 nicht eingezeichnet) befestigt ist, ebenso wie der feste Bolzen 9 und die Stütze 51 der Feder 52, welche den Andruck sicherstellt, der dazu nötig ist, dass die Rolle 10 und hiedurch auch der ganze mit ihr zusammenhängende Hebelmechanismus dauernd den Umfang der Nocke 11 verfolgt.
Durch Änderung der Lage der einzelnen Justier schrauben 47 kann die Länge des Förderweges, welcher die Rolle 2 auf den einzelnen Schläuchen beschreibt, eingeschränkt werden. Hiedurch wird erreicht, dass die Förderleistung in den einzelnen Schläuchen individuell geändert werden kann und dies von einer maximalen Volumleistung bis zu einem Nulldurchfluss.
Die Tatsache, dass das Fördern hier mit Unterbre chungen vorsichgeht, muss bei einer Reihe von Fällen kein Nachteil im Vergleich zu den üblichen Schlauch pumpen sein, die wohl ziemlich gleichmässig fördern, aber auch mit bestimmten Schwankungen, je nachdem die einzelnen Andruckrollen zum Andruck an den Schlauch kommen oder sich entfernen. Die pulsierende Wirkung des Verfahrens und der Einrichtung gemäss der Erfindung kann im Gegenteil in solchen Fällen von Vorteil sein, wo die Notwendigkeit besteht in sehr regelmässigen kurzen Unterbrechungen, zum Beispiel in den Flüssigkeitsstrom Blasenkolben oder ähnliches ein zudrücken.
Die Abbildung 5 zeigt schematisch eine Ausführung, die es ermöglicht, dass die einzelnen elastischen Schläu che 1 durch einen elastischen regulierbaren Druck zu sammengedrückt werden können.
Für diesen Zweck sitzt der Arm 29 mit seinem. geformten Ende 30 auf den Schlauch 1 nicht direkt, sondern mit Hilfe eines weiteren Hebels 53, der um den festen Bolzen 54 schwingt. Der Hebel 53 drückt mit Hilfe seines geformten Endes 55 auf den dünnen Schlauch 1 mit einer Kraft, die durch die Spannung der flachen Feder 56 der angedeuteten Form, bestimmt ist, die mit Hilfe der Schraube 57 am Hebel 53 befestigt ist und sich auf der Stütze 58 abstützt, deren Lage dadurch geändert werden kann, je nach dem, in welche Lage die Befestigungsschraube 59 im Ausschnitt 60, in dessen Grenzen die Schraube in der Richtung des Doppelpfeiles 61 bewegt werden kann, angezogen wird.
Die Abbildung 6 zeigt schematisch ein Beispiel der Durchführung einer Einrichtung gemäss der Erfindung, durch die erreicht werden kann, dass der Andruck der Andrucksrolle 2 auf den elastischen Schlauch 1 reguliert werden kann, und dies hinsichtlich der Andruckkraft, wie auch hinsichtlich des Hubs, wodurch beim Herabsinken der Stützplatte 16 der Andruck herabsinkt. Zu diesem Zweck hat die Pleuelstange 5 die Form gemäss der Abb. 5 und ist mit Hilfe des weiteren Bolzens 62 mit dem Schwinghebel 63 der angedeuteten Form verbunden, der an seinem Ende die Rolle 14 trägt, die mit der oberen Fläche 15 mit der Andruckplatte 16 im Eingriff steht.
Die Andruckkraft, welche die Rolle 2 auf den Schlauch 1 ausübt, ist durch die elastische Kraft der Feder 64 gegeben die mit Hilfe der Befestigungsschraube 65 am Hebel 63 befestigt ist. Die Spannung der Feder 64 ist durch die Stellschraube 66 mit Hilfe des in der Absat- zung 67 des Hebels 5 befindlichen Gewindes regulierbar. Eine relative Bewegung der Rolle 2 und 14, in deren Grenzen die Stärke der Feder 14 wirkt, ist durch die Stellschraube 68 regulierbar, deren Gewinde sich im Ausläufer 69 der Pleuelstange 5 befindet.