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Einrichtung an einer Dosierpumpe zum Schutz der Pumpenleitungen vor
chemischen Angriffen des Fördermediums Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an
einer Dosierpumpe zum Schutz der Pumpenleitung vor chemischen Angriffen des Fördermediums,
wobei die Dosierpumpe mindestens zwei verschiedene Medien in zueinander proportionalen
Mengen weiterleitet.
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Mit Dosierpumpen werden bekanntlich ein oder mehrere Medien in abgemessenen
Mengen gefördert. Insbesondere dienen jedoch Dosierpumpen dem Zweck, die geförderten
Medien in genau zueinander dosierten bzw. stets proportionalen Mengen weiterzuleiten.
Schwierigkeiten treten dann auf, wenn ein oder mehrere Fördermedien, z. B. heiße
Schwefelsäure oder Alkalien, so beschaffen sind, daß sie die Pumpenleitungen abgreifen
und damit die Pumpe auf die Dauer unbrauchbar machen. Eine Dosierpumpe in Form einer
Schlauchquetschpumpe ist bereits bekannt. Sie enthält eine Anzahl von elastisch
deformierbaren Schläuchen, die auf einer Andrückplatte angeordnet sind und beim
Fördervorgang gleichzeitig von Quetschwalzen fortlaufend in Förderrichtung zusammengequetscht
werden, so daß die in den Schläuchen weitergeleiteten Mengen stets ein konstantes
proportionales Verhältnis zueinander besitzen. Werden chemisch aktive Medien durch
die Schläuche gefördert, dann werden die Schläuche zerstört, und es gibt kein bekanntes,
elastisch deformierbares Material, das gegenüber allen förderbaren Medien chemisch
indifferent ist.
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Verwendet man zusätzlich zu der Dosierpumpe eine weitere Pumpe, die
nur das chemisch aggressive Medium fördert, dann besteht der Nachteil, daß man kein
geeignetes Mittel kennt, um auch dieses Medium in proportionalen Mengen bezüglich
den von der Dosierpumpe geförderten Medien weiterzuleiten, d. h., man kann zwischen
den beiden Pumpen keine geeignete Synchronisation herstellen, wenn die Medien fortlaufend
in einem kontinuierlichen Verfahren durch Transportröhren geleitet werden sollen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung an
Dosierpumpen zu schaffen, mit deren Hilfe auch ein oder mehrere chemisch aggressive
Medien mit der Dosierpumpe gefördert werden können, ohne daß die Dosierpumpe beschädigt
wird und die Proportionalität zwischen den einzelnen Medien verlorengeht.
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Die eingangs beschriebene Einrichtung enthält zu diesem Zweck gemäß
der Erfindung in einem starren Behälter einen nicht dehnbaren, schlaffen Beutel,
der mit der jeweils zu schützenden Pumpenleitung an der Ausgangsseite der Pumpe
in Verbindung steht und von einem chemisch inaktiven Medium beaufschlagt wird, während
der Behälter mit dem chemisch aggressiven Fördermedium gefüllt ist.
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Es sind zwar schon ähnliche Einrichtungen, z. B. Biegehaut- oder Membranpumpen
bekannt, bei denen irgendein Medium zur Förderung eines anderen Mediums verwendet
wird. Biegehaut- oder Membranpumpen enthalten beispielsweise einen elastischen Beutel
innerhalb eines starren Behälters, der ein Druck- und ein Saugventil aufweist. Bei
der Förderung eines Mediums wird in den elastischen Beutel ein Druckmittel, beispielsweise
Luft, gepumpt, das den elastischen Beutel aufbläht. Dadurch wird das den Beutel
umgebende Fördermedium direkt verdrängt bzw. abgefördert (Pumphub), während beim
nachfolgenden Zusammenziehen des elastischen Beutels weiteres Fördermedium in den
starren Behälter gesaugt wird (Saughub). Solche Pumpen eignen sich nicht zum fortlaufenden
Abfördern von Medien im Sinne der erfindungsgemäßen Einrichtung, da der elastische
Beutel nach jedem Förderhub entspannt werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
dagegen wird fortlaufend eine dosierte Menge irgendeines indifferenten Mediums durch
den zu schützenden Pumpenschlauch in den schlaffen, beliebig ausdehnbaren Beutel
getrieben, wodurch eine äquivalente Menge des chemisch aggressiven Mediums fortlaufend
aus dem starren Behälter abgefördert wird und sich keine Rückwirkung auf die Dosierpumpe
ergibt.
Auf diese Weise erhält man eine exakte Proportionalität zwischen den von der Dosierpumpe
direkt geförderten Medien und den mittels der gleichen Dosierpumpe aus dem einen
oder mehreren starren Behältern ausgetriebenen aggressiven Medien.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Beutel am unteren Ende
eines starren Röhrchens befestigt, das abgedichtet durch einen Schraubendeckel des
Behälters geführt ist und dessen Innenraum mit dem Innenraum des Beutels in Verbindung
steht. In das Röhrchen kann von außen her die Spitze einer Injektionskanüle eingeführt
sein, deren anderes Ende mit einem Pumpenschlauch verbunden ist. Durch diese Konstruktion
kann der Beutel mit Leichtigkeit vorübergehend aus dem Behälter entfernt oder nach
Verbrauch ausgetauscht werden.
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Um zu vermeiden, daß die mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung
geförderte chemisch aggressive Flüssigkeit in die Pumpenschläuche gelangt, durch
die chemisch inaktive Medien gefördert werden, sind in den Rohrverzweigungsgliedern,
in denen aggressive und inaktive Medien zusammengeführt werden, vorzugsweise Rückschlagventile
vorgesehen.
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Die Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher beschrieben.
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Die F i g. 1 zeigt schematisch eine Schlauchquetschpumpe mit einer
erfindungsgemäßen Einrichtung zum Schutz der Pumpenleitungen vor chemischen Angriffen
des Fördermediums.
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Die F i g. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1 und
zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung zu Beginn des Pumpvorgangs.
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Die F i g. 3 ist ein der F i g. 2 ähnlicher Schnitt und zeigt die
Einrichtung gemäß der Erfindung gegen Ende des Pumpvorgangs.
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Die F i g. 4 ist eine schematische Ansicht in Richtung der Linie 4
der F i g. 1 und zeigt die Schlauchquetschpumpe in derjenigen Stellung, in der die
Entlüftung der Rohrleitungen und der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgenommen wird.
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Die F i g. 5 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Die F i g. 6 zeigt einen in der Einrichtung nach der F i g. 2 und
3 befindlichen schlaffen Beutel.
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Die F i g. 7 ist ein Schnitt durch ein Ventil, das in einige der Rohrleitungen
geschaltet werden kann. Gemäß den F i g. 1 und 2 ist an einer als Schlauchquetschpumpe
10 ausgebildeten Dosierpumpe eine Einrichtung 12 vorgesehen, die dazu dient, die
Pumpenschläuche vor chemischen Angriffen des Fördermediums zu schützen. Sie enthält
einen starren Behälter 14, der mit einer chemisch aggressiven Flüssigkeit gefüllt
ist, die in abgemessenen Flüssigkeitsmengen weiterbefördert werden soll. Die Dosierung
wird in Abhängigkeit von einer Flüssigkeitsmenge vorgenommen, die von der Pumpe
10 der Einrichtung 12 zugeleitet wird.
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Die Schlauchquetschpumpe 10 enthält eine Andrückplatte 13, auf der
mehrere elastisch deformierbare Schläuche 18, 20 und 22 aus einem geeigneten plastischen
Material liegen. Quer zu den Schläuchen sind mehrere Quetschwalzen 24 angeordnet,
die mit Hilfe zweier Gelenkketten 26 geführt werden. Beim Antrieb der Gelenkketten
werden die Quetschwalzen gegen die auf der Andrückplatte 13 liegenden Schläuche
18, 20 und 22 gedrückt und gleichzeitig in Förderrichtung bewegt, so daß die in
den Schläuchen befindlichen Flüssigkeiteri weitertransportiert werden. Die Quetschwalzen
können zusammen mit den Gelenkketten und deren Antriebsvorrichtung, so wie es in
der F i g. 4 dargestellt ist, abgehoben werden.
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Die flexiblen Pumpenschläuche der Schlauchquetschpumpe können verschiedene
Innendurchmesser aufweisen, damit unterschiedliche Flüssigkeitsmengen weiterbefördert
werden. Sie haben jedoch alle die gleiche Wandstärke, damit sie in gleicher Weise
durch die Quetschwalzen 24 zusammengepreßt werden.
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In manchen Fällen ist es notwendig, z. B. einer an die Schlauchquetschpumpe
angeschlossenen Analysiervorrichtung 42 Flüssigkeiten zuzuleiten, die Pumpenschläuche
stark angreifen und sie zerstören können. Auch andere Teile der Schlauchquetschpumpe
10, die mit den Flüssigkeiten in Berührung kommen, werden durch derartige aggressive
Flüssigkeiten zerstört. Es besteht deshalb der Wunsch, diese Flüssigkeiten von der
Schlauchquetschpumpe fernzuhalten. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung
12 erreicht werden, ohne daß die Dosierung der verschiedenen Flüssigkeiten zueinander
verlorengeht.
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Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden durch
die Schläuche 20 und 22 unschädliche Flüssigkeiten getrieben, die die Schläuche
nicht angreifen, so daß diese durch ein Rohrverzweigungsglied 54 und eine gemeinsame
Transportröhre 52 direkt mit der Analysiervorrichtung 42 verbunden sind. Durch den
Schlauch 20 können Proben der zu analysierenden Flüssigkeit und durch den Schlauch
22 kann Luft transportiert werden, durch welche die einzelnen Proben in getrennte
Schübe unterteilt werden. Durch .den Schlauch 18 wird z. B. eine Säure oder eine
andere aggressive Flüssigkeit befördert, die mit Proben im Schlauch 20 vermischt
werden soll. Da jedoch diese Säure in kürzester Zeit die flexiblen Schläuche zerstören
würde, ist die Einrichtung 12 vorgesehen, deren Eingangsseite an das Ende des flexiblen
Schlauches 18 und deren Ausgangsseite über ein Rohrverzweigungsglied 60 mit dem
Schlauch 20 verbunden ist. Die aggressive Flüssigkeit ist in der Einrichtung 12
gespeichert. Durch den Schlauch 18 wird eine unschädliche Flüssigkeit, beispielsweise
Äthylenglycol, in die Einrichtung 12 gepumpt, was zur Folge hat, daß an deren Ausgangsseite
eine entsprechende Menge der aggressiven Flüssigkeit ausgestoßen wird.
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Wie die F i g. 2 zeigt, enthält die Einrichtung 12 einen starren Behälter
14 aus Glas oder einem anderen geeigneten Material, das durch die aggressive
Flüssigkeit nicht angegriffen wird. Der Behälter 14 weist einen mit einem Außengewinde
66 versehenen Hals mit einer verhältnismäßig großen Öffnung 64 auf und ist mit der
aggressiven Flüssigkeit 63 gefüllt. Auf dem Hals des Behälters 14 ist ein Schraubendeckel68
geschraubt, der vorzugsweise aus einem geeigneten plastischen Material, beispielsweise
Polyäthylen, besteht. Er enthält eine mit einem Innengewinde 72 versehene Kappe
70, die auf das Außengewinde 66 aufgeschraubt wird. Der obere Teil der Kappe 70
trägt ein Röhrchen 74, an dessen unterem Ende ein geschlossener Beutel
76 befestigt ist, der durch die Öffnung 64 in den Behälter 14 eingeführt
wird. Sowohl das Röhrchen 74 als auch der Beutel bestehen vorzugsweise aus Polyäthylen.
Das Röhrchen 74 besitzt an seinem unteren Ende einen Flansch
78,
an dem das über ihn gestülpte, kreisförmig aus gebildete offene Ende 80 des Beutels
76 beispielsweise durch Schweißen befestigt ist. Außerdem ist ein Abdichtring 82
zwischen dem Röhrchen und dem Beutel vorgesehen. Der Beutel 76 ist normalerweise
evakuiert, und der obere Teil des Röhrchens 74 ist bei 84 verschlossen, um das Eindringen
von Luft zu vermeiden. Der Beutel 76 nimmt im leeren Zustand innerhalb des Behälters
14 nur einen sehr geringen Raum ein, wie in der F i g. 2 dargestellt ist. Damit
eine genaue Flüssigkeitsdosierung möglich ist, d. h. damit die geförderte Menge
an aggressiver Flüssigkeit der von der Schlauchquetschpumpe 10 zugeführten Menge
an Steuerflüssigkeit entspricht, besteht der Beutel 76 aus einem nicht dehnbaren,
schlaffen Material. Außerdem muß der Beutel gegenüber der aggressiven Flüssigkeit
chemisch indifferent sein. Er besteht daher beispielsweise aus Polyäthylen oder
Polytetrafluoräthylen.
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Durch den oberen Teil der Kappe 70 ragt ein Röhrchen 86 nach außen,
mit dem eine Transportröhre 58 verbunden ist, die zur Analysiervorrichtung
42 führt und ebenfalls vorzugsweise aus Polyäthylen besteht. Der Schlauch
18 steht mit dem Inneren des Beutels 76 über eine Injektionskanüle 88 in Verbindung,
deren spitzes Ende bei 90 durch die Wand des Röhrchens 74 geführt ist. Durch
den Schlauch 18 wird eine unschädliche Flüssigkeit, beispielsweise Äthylenglycol,
zugeführt, die das Schlauchmaterial der Schlauchquetsehpumpe nicht angreift und
gemäß der F i g. J. und 4 aus einem Behälter 92 abgepumpt wird. Sie besitzt außerdem
nur einen geringen Dampfdruck und ist zweckmäßig von einer derartigen Beschaffenheit,
daß sie mit der im Behälter 14 enthaltenen Säure od. dgl. nicht reagiert.
Dies ist deshalb wichtig, weil bei einem längeren Pumpenbetrieb ein Teil der in
den Beutel 76 gepumpten inaktiven Flüssigkeit durch die Wand des Beutels
diffundieren und sich mit der Säure im Behälter 14 vermischen kann. Eine
derart inaktive und nicht reagierende Flüssigkeit ist beispielsweise Äthylenglycol.
Der Behälter 92 weist einen Stopfen 94 mit zwei Öffnungen auf, wobei das eine Ende
des Schlauchs 18 durch eine dieser Öffnungen geführt ist. Durch die andere Öffnung
93 wird Luft in den Behälter 92 gedrückt. Der Schlauch 18 ist schließlich
an eine Handpumpe 96 angeschlossen, und zwar über einen Absperrhahn 98, durch
den er von der Handpumpe getrennt werden kann.
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Normalerweise werden der Behälter 14 und der Schraubendeckel 68 samt
Beutel getrennt gelagert und versandt. Der Behälter 14 ist dann mit Säure gefüllt
und mit einer Kappe 100 verschlossen (F i g. 5). Da der Beutel 76 evakuiert
ist, wird der Schraubdeckel 68 für den Behälter 14 vorteilhaft in einem Gefäß gelagert,
das ebenfalls luftleer ist, damit das Vakuum im Beutel 76 während der Lager-
oder Versandzeit aufrechterhalten bleibt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung 12 ist wie folgt: Die Kappe 100
wird vom Behälter 14 abgenommen, und der Schraubdeckel 68 wird auf den Hals
des Behälters geschraubt, nachdem der Beutel 76
durch die Öffnung 64 in den
Behälter eingeführt ist. Nach diesem Zusammenbau enthält die Einrichtung
12 eine aus dem Beutel 76 bestehende innere Kammer und eine aus dem
den Beutel umgebenden Behälter 14 bestehende äußere Kammer. Vor der Einführung der
Injektionskanüle in das Röhrchen 74 wird der Hahn 98 der Handpumpe 96 geöffnet und
der Schlauch 18 mit der inaktiven Flüssigkeit, beispielsweise Äthylenglycol, aus
dem Behälter 92 gefüllt, um die in ihm und dem Behälter 92 möglicherweise noch enthaltene
Luft durch die Öffnung 102 der Injektionskanüle 88 oder durch die Öffnung 93 im
Stopfen 94 des Behälters 92 zu entfernen. Danach wird die Injektionskanüle 88 durch
die Seitenwand des Röhrchens 74 gestoßen, um den Schlauch 18 mit dem Inneren des
Beutels 76 zu verbinden. Da der Behälter 76 völlig luftleer ist, ist es nicht notwendig,
ihn nochmals zu evakuieren. Jedoch muß, bevor der eigentliche Pumpvorgang beginnen
kann, noch die im Behälter 14 befindliche Luft entfernt werden. Dies geschieht in
einfacher Weise dadurch, daß man einen Teil der inaktiven Flüssigkeit auf Grund
ihrer Schwerkraft aus dem Behälter 92 in den Beutel 76 fließen läßt, indem man den
Behälter 92 gemäß der F i g. 4 etwas anhebt oder die Handpumpe 96 betätigt. Wenn
die aus dem Behälter 92 stammende Flüssigkeit in den Beutel 76 gelangt, wird
eine entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Behälter 14
herausgedrückt, so
daß die im Behälter 14 befindliche Flüssigkeit nach oben steigt und dabei die noch
im Behälter befindliche Luft über das Röhrchen 86
herausdrückt. Die Entlüftung
wird so lange fortgesetzt, bis der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 14 das Röhrchen
86 erreicht. Der Absperrhahn 98 wird nun geschlossen und das die Quetschwalzen und
die Gelenkketten enthaltende Gestell nach unten geschwenkt, so daß die Quetschwalzen
die flexiblen Schläuche gegen die Andrückplatte 13 drücken.
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Der Behälter 92 wird anschließend in die in F i g. 4 gestrichelt angedeutete
Lage gebracht, und der Pumpvorgang kann beginnen.
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Während des Pumpvorgangs werden abgemessene und zueinander proportionierte
Flüssigkeitsmengen durch die Schläuche 18, 20 und 22 getrieben. Die inaktive Flüssigkeit
wird aus dem Behälter 92 durch den Schlauch 18 in den Beutel 76 gedrückt, während
eine entsprechende Menge der aggressiven Flüssigkeit 63 über das Röhrchen 86 aus
dem Behälter 14 in die Transportröhre 58 gedrückt wird und sich im Rohrverzweigungsglied
60 mit den Flüssigkeitsproben vermischt, die durch den Schlauch
20 zugeführt werden. Kurz nach dem Zusammentreffen dieser Flüssigkeiten wird
der Flüssigkeitsstrom im Rohrverzweigungsglied 54 durch die aus dem Schlauch 22
zuströmende Luft unterteilt, und der unterteilte Flüssigkeitsstrom wird der Analysiervorrichtung
42 zugeführt.
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Der Pumpvorgang kann so lange fortgesetzt werden, bis der Beutel 76
vollständig mit der inaktiven Flüssigkeit gefüllt ist und mit der Innenwand des
Behälters 14 in Berührung kommt. Dieser Zustand ist in der F i g. 3 dargestellt,
in der lediglich der obere Teil des Beutels 76 noch nicht mit der Innenwand des
Behälters 14 in Berührung ist. Es ist zweckmäßig, dem Beutel 76 dieselbe
Größe wie dem Innenraum des Behälters 14 zu geben, damit nach dem Füllen des Beutels
76 eine Zerstörung des Beutels durch weiterhin zuströmende Flüssigkeitsmengen verhindert
wird.
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Wenn der Pumpvorgang noch vor vollständiger Füllung des Behälters
76 unterbrochen wird, sollte der Beutel 76 aus dem Behälter 14 entfernt werden.
Wenn der Beutel nämlich eine längere Zeit im Behälter bleibt, dann kann die in ihm
enthaltene Flüssigkeit in die Flüssigkeit 63 diffundieren, die dadurch
verändert
wird. Wenn der Beutel 76 nicht mehr durch den engen Hals des Behälters 14 entfernt
werden kann, dann kann man den oberen Teil des Röhrchens 74 an der verengten Stelle
84 abtrennen und die im Beutel 76 enthaltene Flüssigkeit durch das nun offene Röhrchen
entfernen. Wenn der Beutel 76 genügend entleert ist, wird er nach Abschrauben
des Schraubdeckels 68 durch die Öffnung 64 gezogen, ausgewaschen und
so lange gespeichert, bis die Pumpe wieder in Betrieb genommen werden soll.
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In diesem Fall wird derSchraubdeckel 68 nach Einführung des Beutels
76'in den Behälter 14 wieder auf den Behälter 14 geschraubt. Die im Beutel 76 enthaltene
Luft kann durch die Öffnung im Röhrchen 74 entfernt werden, indem man aus dem Behälter
92 so lange Flüssigkeit in den Beutel 76 drückt, bis der Flüssigkeitsspiegel
im Beutel 76 die Öffnung im Röhrchen 74 erreicht. Anschließend wird diese Öffnung
verschlossen.
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Wenn die Schlauchquetschpumpe 10 angehalten wird, um die Quetschwalzen
von den flexiblen Schläuchen 18, 20 und 22 abzuheben, entsteht hierdurch in den
Schläuchen ein Unterdruck, durch den die aggressive Flüssigkeit in die Schläuche
20 und 22 gesaugt wird. Dies ist unerwünscht, da auch die Schläuche 20 und 22 aus
einem Material bestehen, das durch die aggressive Flüssigkeit angegriffen und mit
der Zeit zerstört wird. Um diese unerwünschte Wirkung zu vermeiden, sind in den
Rohrverzweigungsgliedern 54 und 60, die vorzugsweise aus Glas bestehen,
Ventile 104 vorgesehen, die in der F i g. 7 gezeigt sind. Infolgedessen kann eine
Flüssigkeit, die sich in den Transportröhren 52 oder 58 befindet, nicht in die Schläuche
20 oder 22 zurückströmen.
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An Stelle der gezeigten drei Schläuche 18, 20 und 22 kann die
Schlauchquetschpumpe auch eine beliebige andere Anzahl von Schläuchen enthalten.
Im Bedarfsfall können außerdem zwei oder mehrere Einrichtungen 12 vorgesehen sein.