CH665259A5 - Peristaltische pumpe. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, zu chemischen oder physikalischen Messungen durchführenden Messgeräten oder Apparaten.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die Ventile von den, mit dem Stützelement zusammenwirkenden, jedoch separat angeordneten deformierenden Elementen gebildet.

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.

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.

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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, wo die Figur die schematische Darstellung der erfindungsgemässen peristaltischen Pumpe zeigt.

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.

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.

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.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen peristaltischen Pumpe ist wie folgt:

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.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

665 259 PATENTANSPRÜCHE

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.

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.