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Die Erfindung betrifft ein Mehrkanal-Schlauchventil, welches mindestens zwei elastische Schläuche aufweist, wobei jeder Schlauch zwischen einer Quetscheinrichtung angeordnet ist, welche zum Öffnen und Schließen des Schlauches mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist.
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Messgeräte zur Analyse von Flüssigkeiten werden häufig zur Untersuchung von Trink- und Abwasser sowie bei der Wasseraufbereitung eingesetzt. Solche Messgeräte werden umgangssprachlich als Analysatoren bezeichnet und umfassen mindestens einen Vorratsbehälter, in welchem eine flüssige Chemikalie enthalten ist, die zur Analyse der zu untersuchenden Flüssigkeit benötigt wird. Der Vorratsbehälter ist über einen elastischen Schlauch mit dem Messgerät verbunden, wobei zum Öffnen oder zum Schließen des Schlauches Schlauch-Quetschventile bekannt sind. Zum Schließen des Schlauchs wird der elastische Schlauch zwischen zwei Backen des Schlauch-Quetschventiles eingeklemmt, bis kein offener Querschnitt des Schlauches mehr besteht und der Zufluss der Chemikalie aus dem Vorratsbehälter zu dem Messgerät unterbrochen ist. Zum Öffnen des Schlauchs werden die Backen geöffnet. Durch seine Eigenelastizität kehrt der Schlauch in seine Ausgangsform zurück und der Durchfluss der Chemikalie vom Vorratsbehälter zum Messgerät ist wieder möglich. Die Backen des Schlauch-Quetschventiles werden dabei üblicherweise durch einen Elektromagneten betätigt.
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Werden allerdings mehrere Vorratsbehälter mit unterschiedlichen Flüssigkeiten für eine Analyse im Messgerät benötigt, muss für jeden Schlauch ein Ventil vorgehalten werden, was bei der Verwendung von mehreren Einzelventilen mit einem höheren finanziellen Aufwand einhergeht. Gleichzeitig ist eine mehrkanalige Ansteuerung der Ventile notwendig, wobei beim gleichzeitigen Schalten von mehreren Ventilen eine höhere elektrische Leistung des Elektromagneten benötigt wird. Darüber hinaus wird die elektrische Leistung nicht nur zum Öffnen des Ventils benötigt, sondern auch, um diese im geöffneten Zustand zu halten.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mehrkanal-Ventil anzugeben, bei welchem trotz einer gleichzeitigen Ansteuerung einer vorgegebenen Anzahl von Ventilen Kosten reduziert und Ansteuerleistung minimiert wird.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Quetscheinrichtungen der mindestens zwei Schläuche mit einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung verbunden sind und die Antriebsvorrichtung eine Nockenwelle mit mindestens zwei Nockenrädern antreibt, wobei jedes Nockenrad eine Quetscheinrichtung zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schlauches betätigt. Dies hat den Vorteil, dass jede Quetscheinrichtung zum Schließen des jeweiligen Schlauches durch das entsprechende Nockenrad betätigt wird. Da nur eine zentrale Antriebsvorrichtung über die Nockenwelle mehrere Nockenräder antreibt, wodurch unterschiedliche Schläuche von verschiedenen Vorratsbehältern unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden, ist eine kostengünstige Herstellung möglich. Dabei wird gleichzeitig Ansteuerleistung eingespart, da aufgrund der Stellung der Nockenräder beim geschlossenen Schlauch eine mechanische Kraft auf den Schlauch übertragen wird, ohne dass elektrische Leistung benötigt wird.
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Vorteilhafterweise ist das Schließen und Öffnen der Schläuche von der Form des, der jeweiligen Quetscheinrichtung zugeordneten Nockenrades und/oder einer Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle bestimmt. Dadurch lässt sich die Dynamik von Öffnen und Schließen an den einzelnen Schläuchen einfach einstellen.
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In einer Ausgestaltung weist das Nockenrad mehrere Nocken auf, wobei die Anzahl der Nocken vorzugsweise von Nockenrad zu Nockenrad variiert. Die Verwendung von Nockenrädern mit mehreren Nocken erlaubt das Schalten von mehreren Kanälen des Mehrkanal-Ventils zeitsynchron zueinander.
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In einer Variante ist die Antriebsvorrichtung als Elektromotor ausgebildet. Durch die Verwendung eines Elektromotors anstelle eines Elektromagneten werden Druckstöße vermieden, die im Fall magnetbetriebener Ventile beim Schließen auftreten.
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In einer Ausführungsform weist die Quetscheinrichtung zwei Backen auf, zwischen welchen der Schlauch angeordnet ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache Quetscheinrichtung dar, die somit kostengünstig herstellbar ist.
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In einer Alternative weist die rahmenförmig ausgebildete Quetscheinrichtung einen, sich nach unten verjüngenden Hohlraum auf, in welchem der Schlauch zum Öffnen und Schließen vertikal geführt ist, wobei sich der Querschnitt des Hohlraumes ausgehend von einer ersten Ausdehnung des gequetschten Schlauches zu einer zweiten Ausdehnung des ungequetschten Schlauches verengt. Eine solche Ausgestaltung gewährleistet, dass der Schlauch während des Schließens im Bereich des Hohlraumes geführt ist, welcher die erste Ausdehnung des gequetschten Schlauches aufweist, so dass der Schlauch durch die Quetscheinrichtung problemlos zugedrückt werden kann. Durch eine Bewegung der Quetscheinrichtung, bei welcher der Schlauch in Richtung der zweiten Ausdehnung des ungequetschten Schlauches verschoben wird, wird der Schlauch durch die Form des Hohlraumes wieder in seine ursprüngliche Gestalt zurückgeführt. Dies ist besonders für solche Schläuche geeignet, die von Chemikalien durchflossen sind, welche den Schlauch verkleben, so dass der Schlauch nicht selbstständig wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Quetscheinrichtung beim Schließen des Schlauches gegen ein unteres Widerlager gedrückt, während die Quetscheinrichtung beim Öffnen des Schlauches gegen ein oberes Widerlager verfahren wird. Dadurch wird sichergestellt, dass immer der entsprechende mechanische Druck auf den Schlauch wirkt, so dass dieser den gewünschten Zustand – offen oder geschlossen – annehmen kann.
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In einer Weiterbildung ist der Schlauch von einer elastischen Armierung umgeben, welche eine größere Rückstellkraft als der Schlauch aufweist. Da die elastische Armierung gemeinsam mit dem Schlauch durch die Quetscheinrichtung zusammengedrückt bzw. wieder von dieser entlastet wird, stellt sich die elastische Armierung mit ihrer Rückstellkraft schnell wieder in die ursprüngliche Form zurück. Dabei nimmt die elastische Armierung den innenliegenden Schlauch mit, indem die elastische Armierung bei der Rückstellung den gequetschten Schlauch seitlich mit einem Druck beaufschlagt und somit in seine ursprüngliche Form bringt.
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Vorteilhafterweise besteht die elastische Armierung aus einem Drahtgeflecht oder einem harten Kunststoff. Solche Materialien sind kostengünstig und vielfältig anwendbar.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Drei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer zentralen Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Schlauchventils
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Quetscheinrichtung mit Nockenrad,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Quetscheinrichtung,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Quetscheinrichtung.
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Messgerät 1 dargestellt, welches zur Analyse einer Flüssigkeit mehrere flüssige Chemikalien 2, 3, 4 benötigt, die jeweils in einem Vorratsbehälter 5, 6, 7 in oder an dem Messgerät 1 angeordnet sind. Mittels eines solchen, auch als Analysator bezeichneten Messgerätes 1 werden beispielsweise Ionenkonzentrationen in Gewässern, wie Trinkwasser oder Abwässern bzw. bei der Wasseraufbereitung bestimmt. Zu diesem Zweck beinhaltet jeder Vorratsbehälter 5, 6, 7 je eine Chemikalie 2, 3 4, beispielsweise in Form von Schwefelsäure, Natriumlauge oder Kaliumdichromat.
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Jeder Vorratsbehälter 5, 6, 7 ist mit dem Messgerät 1 über einen eigenständigen Schlauch 8, 9, 10 verbunden. Die Schläuche 8, 9, 10 werden von einem Mehrkanal-Schlauchventil 11 geöffnet und geschlossen. Das Mehrkanal-Schlauchventil 11 umfasst für jeden Schlauch 8, 9, 10 eine eigene Quetscheinrichtung 12, 13, 14, die von einer Nockenwelle 15 betätigt werden, die für jeden Schlauch 8, 9, 10 ein eigenes Nockenrad 16, 17, 18 trägt. Die Nockenwelle 15 wird von einem Elektromotor 19 betätigt. Jedes Nockenrad 16, 17, 18 schließt den jeweiligen Schlauch 8, 9, 10 über die zugehörige Quetscheinrichtung 12, 13, 14, wenn das Nockenrad 16, 17, 18 mit seinem maximalen Durchmesser an der Quetscheinrichtung 12, 13, 14 aufliegt. Der jeweilige Schlauch 8, 9, 10 wird abgequetscht und die Zufuhr der Chemikalie 2, 3, 4 zu dem Messgerät 1 wird verhindert.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Nockenrades ist in 2 anhand des Schlauches 8 dargestellt. Dabei ist der Schlauch 8 zwischen den beiden Backen 20, 21 angeordnet und wird gemäß 2a zusammengequetscht, wenn das Nockenrad eine oben beschriebene Position einnimmt. Demgegenüber wird der Schlauch 8 geöffnet, wenn die als Ausnehmung 22 ausgebildete Nocke des Nockenrades 16 den stempelförmigen Backen 21 aufnimmt (2b). Dadurch kann sich der eigenelastische Schlauch 8 wieder in seine ursprüngliche Form zurückbilden, so dass die Verbindung zwischen Vorratsbehälter 5 und Messgerät 1 geöffnet ist und die Chemikalie 2 in das Messgerät 1 fließen kann. Durch die Nockenform und die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 15 lässt sich die Dynamik von Öffnen und Schließen der einzelnen Schläuche 8, 9, 10 einstellen. Die Verwendung von Nockenrädern 16, 17, 18 mit mehreren Nocken erlaubt dabei das Schalten von mehreren Kanälen des Mehrkanal-Ventils 11 zeitsynchron zueinander.
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Sind bei der Analyse verschiedene Chemikalien 2, 3, 4 involviert, so kann für jede Chemikalie ein geeigneter Schlauch 8, 9, 10 ausgewählt werden. Das heißt, dass der Schlauch 8, 9, 10 jeweils aus einem Material besteht, welches von der Chemikalie 2, 3, 4 nicht angegriffen wird. Manche Kombinationen von Schlauch 8, 9, 10 und Chemikalien 2, 3, 4 neigen im abgequetschten Zustand des Schlauches 8, 9, 10 zum Verkleben, beispielsweise bei der Verwendung von Schwefelsäure, so dass sich der abgequetschte Schlauch 8, 9, 10 nicht mehr durch seine Eigenelastizität öffnet. Dieses Problem kann auf verschiedene Weise gelöst werden. Eine Möglichkeit besteht darin, entsprechend geformte Backen 20, 21 zu verwenden, die beim Vorgang des Öffnens den Schlauch 8, 9, 10 wieder in seine ursprüngliche Form zwingen. Der verklebte Schlauch 8, 9, 10 wird dabei seitlich zusammengedrückt, um sich wieder zu öffnen und nimmt schließlich wieder in seine gewünschte Außenkontur ein. In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung des einteiligen Backens 22 gezeigt, welcher die beschriebene Formung eines zusammengeklebten Schlauches 8, 9, 10 gewährleistet. 3a zeigt dabei den rahmenförmig ausgebildeten Backen 22, welcher einen Hohlraum 23 besitzt. Dieser Hohlraum 23 verjüngt sich nach unten. Die Ausdehnung des Hohlraumes 23 oben entspricht der Ausdehnung 24 des gequetschten Schlauches 8, so dass dieser ausreichend zusammengedrückt und verschlossen werden kann. Dieses Verschließen erfolgt, wenn die obere Backenauflage 25 senkrecht auf den Schlauch 8 gedrückt und dabei der Schlauch 8 gegen ein unteres Widerlager 26 gedrückt wird. Soll der Schlauch 8 wieder geöffnet werden (3b), so wird der rahmenförmige Backen 22 vertikal nach oben bewegt. Dabei wird der zusammengedrückte Schlauch 8 in die verjüngte Öffnung 27 des Hohlraumes 23 gedrückt, wobei dieser durch die Seitenwände des Hohlraumes 23 wieder in seine ursprüngliche Form zurückgeführt wird. Diese ursprüngliche Form wird erreicht, wenn gemäß 3c der Schlauch 8 gegen das obere Widerlager 28 und somit in den Bereich des Hohlraumes 23 gedrückt wird, welcher eine Ausdehnung 27 des ursprünglichen Schlauchdurchmessers aufweist. Der geöffnete Schlauch 8 ruht in der passenden Kontur des rahmenähnlichen Backens 22.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Rückformung des Schlauches 8 nach einem Zusammendrücken durch die, von der Nockenwelle 15 angetriebenen Backen 20, 21 ist in 4 dargestellt, wo der Schlauch 8 von einer elastischen Armierung 30 umschlossen ist. Diese elastische Armierung 30 kann dabei aus einem Drahtgeflecht oder Material mit geringerer Elastizität bestehen und weist eine größere Rückstellkraft auf, als das Material des Schlauches 8. Der Schlauch 8 wird dabei so eingelegt, dass die Backen 20, 21 zum Öffnen und Schließen an der Armierung 30 angreifen. Vorteilhafterweise kann der Schlauch 8 mit der Armierung 30 verklebt sein. Durch die hohe Rückstellkraft der Armierung bei nachlassendem Druck bewegt sich diese wieder eigenständig in ihre ursprüngliche Form und nimmt dabei den Schlauch 8 mit, welcher auf diese Weise ebenfalls in seinen ursprüngliche Gestalt zurückgeführt wird.
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Die beschriebene Lösung ermöglicht nicht nur eine kostengünstige zentrale Ansteuerung von Mehrkanal-Schlauchventilen, sondern gibt auch ausreichend Möglichkeiten, Schläuche, welche dazu neigen zu verkleben, wieder in ihre ursprüngliche Gestalt zurückzuführen, so dass die Schläuche eine lange Lebensdauer aufweisen.
