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Die Erfindung betrifft einen berührungslosen Fluidspender gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2006 07 035 U1 beschreibt einen solchen berührungslosen Fluidspender, bei welchem die in einem Schlauchstück zwischen zwei Ventilen befindliche Menge an Fluid nach Aktivierung eines berührungslosen Sensors durch ein Quetschteil herausgepresst wird. Nach Beendigung des Abgabevorgangs soll das Fluid allein durch Schwerkraft aus einem Vorratsbehälter in das Schlauchstück nachfließen.
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Ob jedoch die Zeit zwischen zwei Spendevorgängen ausreichend ist, das gesamte Schlauchstück zwischen den beiden Ventilen komplett zu füllen, unterliegt mehreren, nicht kontrollierten Einflüssen: Restliche Füllhöhe im Vorratsbehälter, Viskosität des Fluides, Unterdruck im Vorratsbehälter wegen einer fehlenden bzw. nicht kontrollierten Belüftung, Zeitdauer zwischen zwei Spendevorgängen.
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Aufgrund der fehlenden bzw. nicht kontrollierten Belüftung des Behälters bei der Entnahme bildet sich im Behälter ein Unterdruck, der dazu führen kann, dass unkontrolliert Umgebungsluft über Undichtigkeiten in den Behälter gelangt. Diese Umgebungslust ist möglicherweise mit Keimen belastet.
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Ein weiterer Nachteil des Fluidspenders nach
DE 20 2006 07 035 U1 ist es, dass die gewünschte Abgabemenge durch das Schlauchvolumen zwischen den beiden Ventilen bauartbedingt festliegt und nicht geändert werden kann.
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Es werden ferner einfache, berührungslos arbeitende Seifenspender angeboten, in welchen durch Aktivierung eines berührungslosen Sensors eine Schlauchpumpe in Betrieb gesetzt wird, welche Flüssigseife aus einem Vorratsbehälter herauspumpt. Auch bei diesen Seifenspendern ist die bei jedem Spendevorgang abgegebene Fluidmenge nicht einstellbar.
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Weitere Nachteile solcher Seifenspender sind, dass einerseits bei einem Wechsel des Vorratsbehälters ein Teil des Fluides aus dem vorigen Behälter sich mit dem Fluid des Austauschbehälters vermischen kann, und dass andererseits die Fluid führenden Teile des Seifenspenders nicht desinfizierbar sind. Auch sind keine Mittel vorgesehen, die sicherstellen, dass eindringende Umgebungsluft zur Belüftung des Behälters keimfrei ist. Damit sind grundlegende Anforderungen an Fluidspender in Arzt- oder Dentalpraxen oder in Krankenhäusern nicht erfüllt.
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Aufgabe der Erfindung war es deshalb, einen berührungslos arbeitenden Fluidspender für flüssige oder cremige Präparate zu schaffen, wie z. B. Seifen oder Desinfektionsmittel, welcher für Arzt- und Dentalpraxen sowie für Krankenhäuser geeignet ist, und der bei jedem Spendevorgang eine definierte einstellbare Menge an Fluid abgibt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen berührungslos arbeitenden Fluidspender mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Durch die Verwendung einer Pumpe, welche nach Aktivierung eines berührungslosen Sensors für eine definierte einstellbare Förderzeit in Gang gesetzt wird, wird sichergestellt, dass die bei jedem Aktiviervorgang abgegebene Fluidmenge konstant bleibt.
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Beim Austausch des Vorratsbehälters bleibt der mechanisch bewegte Teil der Pumpe sowie der Pumpenantrieb im Spender, während die mit Fluid in Berührung kommenden Teile, insbesondere bei einer Schlauchpumpe deren Pumpschlauch, mit ausgetauscht werden können, ohne dass dies größere Kosten verursacht.
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Auch sind dadurch alle fluidführenden Teile des Fluidspenders sterilisierbar.
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Ferner kann damit ausgeschlossen werden, dass sich beim Behältertausch Fluid des Austauschbehälters mit Fluid aus dem ausgetauschten Vorratsbehälter vermischt.
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Die Abgabemenge ist wegen der Verwendung einer Pumpe bei jedem Spendevorgang konstant bleiben, unabhängig vom hydrostatischen Druck und damit vom Füllstand der Restmenge im Vorratsbehälter, unabhängig von der Viskosität des Fluides sowie weitgehend unabhängig von etwaigem kleinerem Unterdruck im Vorratsbehälter.
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Beim Austausch von Behältern kann eine Vermischung zwischen Fluid des Austauschbehälters und Fluid aus dem ausgetauschten Vorratsbehälter vermieden werden. Ferner können alle fluidführenden Teile des Fluidspenders sterilisiert werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Anspruch 2 beschreibt die Möglichkeit, die Förderzeit der Pumpe nach Aktivierung des Sensors durch eine Eingabeeinheit, beispielsweise ein Potentiometer oder einen Wahlschalter, einzustellen.
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Alternativ hierzu wird in Anspruch 3 eine Lösung beschrieben, bei welcher die Steuereinheit von einem Arbeitsmodus in einen Programmiermodus umschaltbar ist, um im Programmiermodus die Förderzeit festzulegen.
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In Anspruch 4 wird vorgeschlagen, diese Umschaltung der Steuereinheit von einem Arbeitsmodus in einen Programmiermodus durch Betätigen eines Aktivierungselements vorzunehmen.
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Nach Anspruch 5 ist es auch möglich, die Umschaltung der Steuereinheit vom Arbeitsmodus in den Programmiermodus nicht durch einen Zweitsensor, sondern dadurch vorzunehmen, dass der erste Sensor nach einem bestimmten vorgegebenen zeitlichen Muster aktiviert wird, beispielsweise durch drei rasch aufeinanderfolgende Aktivierungen innerhalb von wenigen Sekunden. Es ist hierzu ein solches zeitliches Muster bzw. ein Betätigungsverlauf zu wählen, der im normalen Arbeitsmodus des Fluidspenders nicht vorkommt. Alternativ ist es auch möglich, die Steuereinheit mit dem ersten Anlegen der Betriebsspannung nach Batteriewechsel bzw. nach Netztrennung in den Programmiermodus zu stellen.
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Nach Umschaltung der Steuereinheit in den Programmiermodus kann nach Anspruch 6 die gewünschte Förderzeit der Pumpe entweder über die Dauer einer kontinuierlichen Aktivierung oder über die Anzahl von wiederholten einzelnen Aktivierungen des berührungslosen Sensors festgelegt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn nach Anspruch 7 als Pumpe eine Schlauchpumpe gewählt wird, bei welcher ein oder mehrere bewegte Quetschteile auf einen flexiblen Pumpschlauch einwirken. Der Pumpschlauch kann dann, wenn gewünscht, zusammen mit dem Vorratsbehälter getauscht werden, ohne dass dies größere Kosten verursacht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe nach Anspruch 8 eine rotierende Schlauchpumpe ist, in welcher ein Rotor mit mehreren Quetschteilen den Pumpschlauch gegen ein Schlauchbett drückt.
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Um die beschriebenen Probleme mit der Belüftung des Behälters zu vermeiden (Unterdruck, keimbelastete Umgebungsluft), kann der Fluidvorratsbehälter nach Anspruch 9 ein bei Entnahme selbst kollabierender Behälter sein.
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Alternativ hierzu wird bei der Verwendung eines formstabilen Behälters nach Anspruch 10 sichergestellt, dass die Belüftung in kontrollierter Weise dadurch geschieht, dass der Behälter eine zweite Öffnung aufweist, welche mit einer Belüftungseinrichtung verbunden ist.
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Nach Anspruch 11 weist die Belüftungseinrichtung ein Keimfilter oder ein keimtötendes Materialbett auf, wodurch sichergestellt ist, dass die bei der Entnahme in den Vorratsbehälter gelangende Luft keine Keime einschleppen kann.
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Im einfachsten Fall weist die Belüftungseinrichtung nach Anspruch 12 Drosseleigenschaften auf, wodurch einerseits verhindert wird, dass sich im Vorratsbehälter ein Unterdruck aufbauen kann, andererseits jedoch auch sichergestellt ist, dass keine Umgebungsluft in den Vorratsbehälter eindringt, so lange kein Fluid entnommen wird.
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Eine Belüftungseinrichtung nach Anspruch 13, welche ein durch Unterdruck sich öffnendes Ventil aufweist, beispielsweise ein Rückschlagventil, verhindert noch sicherer den Aufbau von Unterdruck im Vorratsbehälter sowie ein unkontrolliertes Eindringen von Umgebungsluft, solange kein Fluid entnommen wird.
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Nach Anspruch 14 kann es ferner vorteilhaft sein, wenn sich das Belüftungsventil der Belüftungseinrichtung nicht durch Unterdruck öffnet, sondern aktiv angesteuert wird, z. B. durch die Steuereinheit der Pumpe derart, dass es bei laufender Pumpe offen und bei stehender Pumpe geschlossen ist. Diese aktive Betätigung kann z. B. durch Bestromung eines Stellmagneten oder durch Druckbeaufschlagung eines Stellzylinders erfolgen. Auch eine mechanische Zwangsbetätigung ist einsetzbar.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach Anspruch 15 die Belüftungseinrichtung nicht passiv auf einen Unterdruck im Vorratsbehälter reagiert, sondern aktiv durch eine zweite Schlauchpumpe Luft in den Vorratsbehälter pumpt.
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Wenn die beiden Schlauchpumpen, wie in Anspruch 16 beschrieben, gleiche Volumina von Fluid und Luft fördern, baut sich im Vorratsbehälter während der Entnahme weder ein Unterdruck noch ein Überdruck auf.
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Eine gemeinsame Antriebswelle beider Schlauchpumpen nach Anspruch 17 ist eine besonders einfache Lösung, um einerseits gleiche Drehzahlen beider Schlauchpumpen sicherzustellen und um andererseits mit nur einem Antrieb und einem Signal aus der Steuereinheit auszukommen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach Anspruch 18 die beiden Schlauchpumpen so kombiniert werden, dass sie einen gemeinsamen Rotor mit Quetschteilen aufweisen, welche auf die beiden Pumpschläuche wirken.
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In einer derartigen Doppelpumpe mit einem Rotor und zwei Pumpschläuchen können nach Anspruch 19 die beiden Pumpschläuche in zwei unterschiedlichen Schlauchbetten angeordnet sein.
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Nach Anspruch 20 sind die beiden Schlauchbetten für die Pumpschläuche auf radial gegenüberliegenden Umfangsbereichen des Rotors angeordnet, wodurch die Pumpschläuche dann in entgegengesetzter Richtung fördern.
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Es kann aber auch vorteilhaft sein, die beiden Pumpschläuche nach Anspruch 21 innerhalb der Pumpe parallel zueinander anzuordnen, wobei sie dann mit demselben Umfangsbereich des Rotors zusammenwirken. Dann fördern beide Pumpschläuche in gleicher Richtung.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 einen vertikalen Schnitt durch einen Fluidspender mit Vorratsbehälter, Pumpe mit Antrieb und Steuerung, berührungslosen Sensoren und Batteriefach;
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2 die Pumpe nach 1 in einer schematischen Darstellung mit Vorratsbehälter, Antrieb, Steuerung und Sensor, Belüftungseinrichtung mit Ventil, sowie den Verbindungen zwischen diesen Komponenten;
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3 eine schematische Darstellung ähnlich zu 2 jedoch mit zwei Pumpen, die zum Abziehen von Flüssigkeit bzw. zum zwangsweisen Belüften des Vorratsbehälters dienen;
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4 eine schematische Darstellung ähnlich zu 2 und 3, jedoch mit einer doppelt wirkenden Schlauchpumpe mit nur einem Rotor und zwei einander radial gegenüberliegenden Pumpschläuchen; und
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5 eine eben abgewickelte schematische Schnittzeichnung durch eine Doppel-Schlauchpumpe mit nebeneinander liegenden Pumpschläuchen.
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In 1 ist mit 10 insgesamt ein Flüssigkeitsspender bezeichnet. Er umfasst als Hauptbestandteile einen Vorratsbehälter 20, eine Pumpe 30 und ein Batteriefach 40. Letzteres enthält Batterien oder Akkumulatoren 42.
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Der Vorratsbehälter 20 kommuniziert über eine Entnahmeöffnung 50 mit einem Pumpschlauch 60, welcher das Förderelement der Pumpe 30 ist. Der Pumpschlauch 60 ist mit einem Deckel 62 fest verbunden, der auf einen Auslassstutzen 64 des Vorratsbehälters 20 aufgeschraubt ist. Diese Verbindung kann bleibend (angeformt, angeschweißt, angeklebt) oder lösbar (reib- oder formschlüssig aufgesteckt) sein.
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Der Vorratsbehälter 20 sitzt auf einem hohlzylindrischen nach oben offenen Tragteil 70, was einen einfachen Wechsel des Vorratsbehälters 20 möglich macht. Das Tragteil 70 ist seinerseits über einen hohlzylindrischen horizontalen Gehäuseabschnitt 72 von einem vertikalen hohlzylindrischen Gehäusebasisabschnitt 74 getragen.
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Hauptbestandteile der Pumpe 30 sind ein SchlauchStützkörper 80, ein Rotor 90 mit rollenförmigen Quetschteilen 100, ein elektrischer Antriebsmotor 110 mit einem untersetzenden um 90° umlenkenden Getriebe 120 und einer Steuereinheit 130. Die Quetschteile 100 des Rotors 90 drücken den Pumpschlauch 60 gegen ein teilzylindrisches Schlauchbett 140 des Stützkörpers 80.
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Mit 150 und 160 sind zwei berührungslos arbeitende Sensoren, beispielsweise Fotozellen oder Fotodioden, bezeichnet. Der Sensor 150 dient dazu, den Spender zur Abgabe eines vorgegebenen Fluidvolumens zu veranlassen, der Sensor 160 zum Programmieren der Steuereinheit 130 des Spenders.
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Eine Auswerteschaltung 170, die eingangsseitig mit den beiden Sensoren 150, 160 verbunden ist, arbeitet mit der Steuereinheit 130 der Pumpe 30 zusammen.
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Der Antriebsmotor 110 sowie die zugehörige Steuereinheit 130 und die Sensoren 150 und 160 mit Auswerteschaltung 170 werden aus den Batterien oder Akkumulatoren 42 mit Strom versorgt, die in dem Batteriefach 40 angeordnet sind.
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Mit 180 ist ein Betätigungselement einer Eingabeeinheit bezeichnet, welches als gerändelter Knopf gezeigt ist und beispielsweise mit einem Potentiometer oder einem Wahlschalter verbunden sein kann.
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Der dargestellte Spender für flüssige oder cremige Präparate, insbesondere Seifen oder Desinfektionsmittel, funktioniert in einem Arbeitsmodus folgendermaßen:
Sobald ein Nutzer mit einem Körperteil, beispielsweise einer Hand, in den Überwachungsraum des berührungslosen Sensors 150 fasst, löst dessen Auswerteschaltung 170 über die Steuereinheit 130 der Pumpe 30 den Start des Pumpenantriebes 110 aus, worauf die Pumpe 30 für eine voreingestellte Förderzeit läuft. In dieser Zeit pumpt die Pumpe 30 eine genau definierte Menge Fluid aus dem Vorratsbehälter 20 durch den Pumpschlauch 60 zum Schlauchausgang 190, von wo das Fluid auf die unter das Ende des Pumpschlauches 60 gehaltene Hand fließt.
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Die gewünschte Förderzeit der Pumpe 30 und damit die Menge an abgegebenem Fluid kann entweder über das Betätigungselement 180 eingestellt werden oder über eine Umschaltung der Steuereinheit 130 von einem Arbeitsmodus in einen Programmiermodus und anschließende Eingabe eines neuen Wertes.
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Diese Umschaltung kann entweder dadurch vorgenommen werden, dass durch Annäherung eines Körperteils an einen zweiten berührungslosen Sensor 160 die Auswerteschaltung 170 einen entsprechenden Impuls an die Steuereinheit 130 gibt, oder aber dadurch, dass der berührungslose Sensor 150 durch ein vordefiniertes zeitliches Muster von Aktivierungen, beispielsweise drei Aktivierungen innerhalb von 2 sec, wie dies im normalen Arbeitsmodus nicht vorkommt, angesteuert wird.
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Im Programmiermodus (Lernphase) selbst kann dann die gewünschte Laufzeit der Pumpe 30 und damit die abgegebene Fluidmenge einfach dadurch eingestellt werden, dass die Hand so lange unter den Schlauchausgang 190 gehalten wird, und damit der Sensor 150 so lange kontinuierlich aktiviert bleibt, bis die gewünschte Menge an Fluid abgegeben ist. Alternativ hierzu kann die gewünschte Laufzeit der Pumpe 30 dadurch einprogrammiert werden, dass im Programmiermodus mehrere aufeinanderfolgende Aktivierungen des berührungslosen Sensors 150 durchgeführt werden.
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Beim Tausch eines Vorratsbehälters 20 gegen einen neuen wird der Pumpschlauch 60 vorzugsweise mit ausgetauscht. Auf diese Weise kann keine Vermischung zwischen Fluid aus dem neuen Vorratsbehälter mit Resten von Fluid aus dem ersten Vorratsbehälter stattfinden. Hierzu kann der Pumpschlauch am Deckel 62 des Vorratsbehälters 20 angebracht sein, z. B. an diesen angeformt sein.
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Um das Einführen eines neuen Pumpschlauches zu erleichtern sitzen Rotor 90, Getriebe 80 und Antriebsmotor 110 auf einem U-förmigen Schlitten 192, der auf zwei horizontalen Stangen 194 verschiebbar ist. Am hinteren Schenkel des Schlittens 192 ist eine horizontale Schubstange 196 angebracht, die mit einem abgewinkelten Endabschnitt 198 in einen Stellknopf 200 hineinragt. Dieser enthält ein nicht näher gezeigtes Kulissen- oder Kurvengetriebe, welches eine Drehbewegung des Stellknopfes 200 in eine Linearbewegung des Endabschnittes 198 der Schubstange 196 umsetzt. Damit kann der Rotor 90 einfach vom Schlauchbett 140 weggestellt werden, so dass ein freier Durchgang entsteht, durch den der aktuelle Pumpschlauch 60 leicht herausgezogen und ein neuer Pumpschlauch 60 leicht eingeführt werden kann. Durch Drehen de Stellknopfes 200 wird dann der Rotor wieder gegen das Schlauchbett 140 gestellt.
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Sofern als Fluidvorratsbehälter 20 ein bei Entnahme selbst kollabierender Behälter gewählt wird, ist eine besondere Belüftungseinrichtung nicht erforderlich.
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Wird jedoch ein formstabiler Behälter als Fluidvorratsbehälter 20 verwendet, so wird über eine aktive oder passive Belüftungseinrichtung, welche mit einem zweiten Anschluss 210 des Vorratsbehälters 20, bzw. dessen Deckels 62 verbunden ist, sichergestellt, dass sich bei Entnahme im Vorratsbehälter 20 kein Unterdruck aufbaut, und dass nicht Umgebungsluft unkontrolliert in den Vorratsbehälter 20 eindringen kann. Vom Anschluss 210 verläuft ein Tauchrohr 212 bis kurz vor den Boden des Vorratsbehälters 20
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2 zeigt schematisch die Verbindungen zwischen Vorratsbehälter 20, Pumpe 30 und einer Belüftungseinrichtung, die ein durch Unterdruck im Vorratsbehälter 20 gesteuertes 2/2-Ventil 220 umfasst. Stattdessen kann auch ein normales Rückschlagventil verwendet werden.
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Das Ventil 220 kann alternativ ein normalerweise geschlossenes Magnetventil sein, das durch die Steuereinheit 130 während der Förderzeit der Pumpe 30 aufgesteuert wird.
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Zusätzlich ist in 2 ein Keimfilter 230 gezeigt, welches Keime in der aus der Umgebung angesaugten Luft zurückhält oder abtötet, bevor diese in das Ventil 220 und von dort ins Innere des Vorratsbehälters 20 gelangen.
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Als Alternative zu einer solchen passiven Belüftungseinrichtung 200 nach 2 zeigt 3 eine aktive Belüftungseinrichtung, bei welcher durch eine zweite Pumpe 330 dasselbe Volumen Luft in den Behälter 20 eingepumpt wird, wie Fluid entnommen wird.
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Im Beispiel der 3 sind zwei identische spiegelbildlich angeordnete Schlauchpumpen 30, 330 dargestellt, deren Rotoren mechanisch gekoppelt sind, so dass für beide Pumpen 30, 330 ein Antriebsmotor 110 und eine Steuereinheit 130 ausreichen, und wodurch gleichzeitig sichergestellt ist, dass beide Pumpen 30, 330 mit derselben Drehzahl und für dieselbe Förderzeit arbeiten.
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Auch im schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 wird die Luft über ein Keimfilter 230 geführt, bevor sie ins Innere des Vorratsbehälters 20 gelangt.
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Verwendet man statt zweier verschiedener Pumpen 30 und 330 eine doppelt wirkende Schlauchpumpe, in welcher ein gemeinsamer Rotor 90 mit seinen Quetschteilen 100 auf zwei Pumpschläuche 60 und 360 wirkt, welche in zwei einander diametral gegenüberliegenden Schlauchbetten 140 und 140' liegen, so fördern die beiden Pumpschläuche 60 und 360 gleiche Volumina in entgegengesetzter Richtung.
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Die Pumpschläuche 60, 360 können gemäß 5 auch mit dem gleichen Umfangsbereichen des Rotors 90 zusammenarbeiten, wobei sie dann parallel zueinander über demselben Schlauchbett 140 liegen. Die Anschlüsse des Pumpschlauches 360 werden dann über Kreuz geführt, wie aus 5 ersichtlich. Damit wird auch so aus dem Vorratsbehälter Flüssigkeit abgezogen und ein gleiches Volumen an Luft zugeführt.
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Zum Belüften des Behälters kann neben Umgebungsluft auch ein anderes Gas verwendet werden, welches keimfrei in einer Druckgasflasche enthalten ist und über ein Reduzierventil oder ein Schaltventil oder (bei Druckfreiheit) durch eine Pumpe) zugeführt wird.
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Auch kann man den Aufbau von Unterdruck im Vorratsbehälter auch dadurch verhindern, dass man eine sterile inerte Ausgleichsflüssigkeit wie oben für Luft beschrieben in den Behälter einspeist, welche sich mit der dort befindlichen Nutz-Flüssigkeit nicht vermischt, entweder auf Grund ihrer Natur oder dank einer dazwischen liegenden Membran.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20200607035 U1 [0002, 0005]
