DE1553005A1

DE1553005A1 - Peristaltikpumpe

Info

Publication number: DE1553005A1
Application number: DE19661553005
Authority: DE
Inventors: Dutler Dr Hans
Original assignee: LKB Produkter AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1965-08-03
Filing date: 1966-07-21
Publication date: 1969-09-25
Also published as: GB1105236A; US3366071A; DE1553005C3; CH433992A; SE325201B; DE1553005B2

Description

Potentanwälte
Dr.-!ng. Baenberg
Dipl. ^!ng. Sauerland

DÜSSELDORF
Cecllienalloo 76 · Ruf 432735

Dr. Hans Sutler , Zürich (Schweiz)

Per istalt ikpümpe

Die Erfindung betrifft eine Peristaltikpumpe mit einem durch eine Stützflache abgestützten Schlauch und mit längs dem Schlauch bewegbaren, den Schlauch zusammenpressenden Rollen.

Bei bekannten Peristaltik- oder Schlauchquetschpumpen dieser Art ist jede einzelne Rolle auf einem Träger drehbar gelagert, und der Träger, z.B. ein drehbares Tragglied oder ein Paar von umlaufenden Ketten, ist seinerseits bewegbar gelagert. Bei diesen Pumpen ist somit eine Vielzahl von belasteten Lagern vorhanden, welche geschmiert werden müssen und der Abnützung unterworfen sind.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist die erfindungsgemässe Peristaltikpumpe dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen ohne zentrale Lagerung jeder Rolle frei auf dem Schlauch und/oder einer Rollfläche abrollbar gehalten und durch ein gemeinsames Antriebsglied durch Reibungseingriff an je einer der Berührungsstelle mit dem Schlauch diametral gegenüberliegenden Stelle antreibbar sind. 909839/0169 BAD

Der Aufbau dieser Pumpe kann also beispielsweise demjenigen eines Wälzlagers mit antreibbarem Innenring gleichen, wobei der Schlauch zwischen den Wälzkörpern und dem feststehenden Aussenring angeordnet wäre.

Ein weiterer Machteil der bekannten Peristaltikpumpen liegt darin, dass der Schlauch unter der Einwirkung der auf ihm abrollenden Rollen die Tendenz hat, zu wandern. Dadurch wird der in der Pumpe festgehaltene Schlauch periodisch gestreckt und wieder freigegeben, woraus eine starke Beanspruchung und vorzeitiges Unbrauchbarwerden des Schlauches resultieren.

Diese Erscheinung kann in der erfindungsgemässen Pumpe vermieden werden. Man kann nämlich die Rollen mit zwei Teilen leicht verschiedener Durchmesser ausbilden und den Teil kleineren Durchmessers auf einer Rollfläche abrollen lassen, während der Teil grösseren Durchmessers auf den Schlauch drückt, wobei die Berührungsstelle eine rückläufige Bewegung ausführt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Peristaltikpumpe nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht und

Pig. 2 einen Axialschnitt einer Peristaltikpumpe.

ο Die dargestellte Pumpe weist ein Gehäuse mit einem

f° schalenförmigen Unterteil 1, beispielsweise aus Polyvinylchlo-

-•^ rid, und einer auf dem Unterteil 1 durch nicht dargestellte ο

^ Mittel lösbar befestigten Deckplatte 2, beispielsweise aus

Plexiglas, auf. In diesem Gehäuse sind, auf einem Kreis

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annähernd gleichmässig verteilt, sechs Rollen 3 aus Kunststoff, z.B. aus "DeIrin" (eingetr. Warenzeichen), angeordnet. Die Rollen 3 rollen mit dem Umfang je eines oberen Teiles 3a auf einem annähernd kreisförmig gebogenen Teilstück eines elastischen Schlauches 4 ab, um denselben zusammenzudrücken und ein im Schlauch 4 befindliches Medium in der Bewegungsrichtung der Rollen 3 durch den Schlauch zu fördern. Der Schlauch 4 ist dabei durch eine Stützfläche 5 abgestützt.

Ein unterer Teil 3b jeder Rolle 3 rollt auf einer kreiszylinderförmigen Rollfläche 6 im Gehäuseunterteil 1 ab.

Die Schlauchstützfläche 5 umfasst drei aneinander anstossende, sich über einen Winkel von je 60° erstreckende Abschnitte 5a, 5b und 5c Der mittlere Abschnitt 5b liegt auf einem zur Rollfläche 6 koaxialen Kreiszylinder, während die beiden ausseren Abschnitte 5a und 5c auf einem zur Rollfläche 6 exzentrisch angeordneten Kreiszylinder mit der Achse A (Pig. I) liegen.

Der Radius des Abschnittes 5b ist so gewählt, dass der auf diesem Abschnitt aufliegende Sohlauchabschnitt durch die betreffende Rolle 3 vollständig zusammengedrückt wird, d.h. dass der Schlauchinnenraum verschlossen wird.

Die Exzentrizität der Abschnitte 5a und 5c der Stützfläche 5 ist so bemessen, dass der Schlauch 4 in diesen Abschnitten allmählich vom vollen, freien Schlauchdurchmesser ausgehend zusammengedrückt bzw. vom völligen Verschluss aus freigegeben wird. Am Anfang bzw. am Ende der Abschnitte 5a und 5c ist demnach der Abstand zwischen dem Umfang der Rolle 3 und der

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Stützfläche 5 gleich dem Aussendurchmesser des unverformten Schlauches 4, während im Abschnitt 5b dieser Abstand etwa gleich der doppelten Wandstärke des Schlauches ist. Diese Anordnung mit sechs Rollen 3 und den drei sich über je 60° erstreckenden Abschnitten 5a, 5b und 5e gewährleistet eine stos sf re ie Förderung des im Schlauch 4 befindlichen Mediums. Dabei ist es klar, dass wegen des symmetrischen Aufbaues die Rollen 3 in beiden Drehrichtungen bewegt werden können, d.h., die Pumpe kann wahlweise in beiden Richtungen arbeiten.

Zur Aufnahme des vom Schlauch 4 auf die Rollen 3 ausgeübten Gegendruckes ist zwischen den oberen Teilen 3a der Rollen ein Druckring 7 angeordnet.

Die Rollen 3 werden angetrieben durch ein Rad 8, das über einen O-Ring 8a aus Gummi und einen über diesen O-Ring gestülpten Antriebsring 9 mit den unteren !Teilen 3b der Rollen in Berührung steht.

Der Druckring 7 und der Antriebsr-ing 9 sollen, zur Vermeidung von Verformung und Abrieb, nicht aus allzu weichem Material bestehen. Sie sollen aber in Umfangsrichtung etwas elastisch sein, um !Toleranzen auszugleichen. Die Ringe 7 und bestehen daher vorzugsweise aus einem relativ harten Kunststoff, wie z.B, "Delrin", und sie sind mit radialen Schlitzen 7a bzw. 9a versehen, die sich abwechselnd von oben und von unten über etwas mehr als die Hälfte der Höhe der Ringe erstrecken.

Das Rad 8 wird seinerseits von einem auf einer Antriebswelle 10 befestigten, im Rad 8 mittels eines weiteren O-Ringes

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11 zentrierten Kupplungsstüek 12 angetrieben, das mit zwei Zapfen 13 in entsprechende Schlitze 14 im Rad 8 eingreift. Ss ist klar, dass die Antriebswelle 10 keinerlei radiale oder axiale. Kräfte aufnehmen muss und dass keine genaue Ausrichtung dieser Welle erforderlich ist.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, haben die oberen Teile 3a der Rollen 3 einen etwas grösseren Durchmesser als die unteren Teile 3b. Dies hat zur Folge, dass in den Abschnitten 5a und 5c, in welchen die unteren Rollenteile 3b auf der Rollfläche 6 abrollen, die Berührungsstellen der oberen Rollenteile 3a mit dem Schlauch 4 eine geringfügige rückläufige Bewegung ausführen, welche der bei den bekannten Peristaltikpumpen auftretenden Wanderungstendenz des Schlauches entgegenwirkt.

Im Abschnitt 5b, in welchem der Schlauch 4 durch die betreffende Rolle 3 vollständig zusammengedrückt (verschlossen) gehalten wird, ist die erwähnte rückläufige Bewegung nicht erwünscht, weil sie zu einer zu starken Beanspruchung des Schlauches führen würde. Daher sind der Radius des Stützflächenabschnittes 5b und der Aussenradius des Druckringes 7 so aufeinander abgestimmt, dass im Abschnitt 5b die Rolle 3 ganz wenig von der Rollfläche 6 abgehoben wird und nun auf dem Schlauch 4 abrollt. Es ist klar, dass sich die im Abschnitt 5b befindliche Rolle dadurch etwas rascher bewegt als die Übrigen Rollen; daher müssen die Rollen 3 voneinander mindestens an dieser Stelle einen kleinen Abstand haben (Fig. 1). Um allfällige Verschiedenheiten der Schlauchdimensionen auszuglei-

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ohen, kann es auch vorteilhaft sein, unterhalb dem Stützflächenabschnitt 5b in der Rollfläche 6 eine Ausnehmung vorzusehen (nicht dargestellt), die sieh vorzugsweise vom oberen Rand der Rollfläche aus über etwa 2/3 der Breite der Rollflache erstreckt. In diesem Falle rollt die Rolle 3 im Abschnitt 5b nur auf dem unteren Drittel der Rollfläche 6 und gleichzeitig mit dem Kopf 3a auf dem Schlauch 4 ab, wozu die Rolle nötigenfalls eine geringfügige Kippbewegung ausführen kann.

Die Rollen 3 (und der Druckring 7) sind zwischen dem Boden des Gehäuseunterteils 1 und der Deckplatte 2 gehalten. An den BerUhrungsstellen tritt gleitende Reibung auf. Obwohl diese Reibung nicht unter Druck stattfindet, kann es vorteilhaft sein, den Boden des Gehäuseunterteils 1 und die Unterseite der Deckplatte 2 mit auswechselbaren Scheiben 15 bzw. 16, ζ·Β· aus Celluloid, abzudecken.

An allen anderen Stellen der Pumpe, insbesondere an den druckübertragenden Stellen, tritt keine gleitende sondern nur rollende Reibung auf, so dass eine Schmierung nicht nötig ist, Abnützung praktisch nicht auftritt und für den Antrieb der Pumpe eine minimale leistung ausreicht, die z.B. von einem kleinen Synchronmotor mit Untersetzungsgetriebe aufgebracht werden kann.

Obwohl Abnützung und Materialabrieb in der beschriebenen Pumpe sehr gering sind, kann es vorteilhaft sein, an geeigneten Stellen kleine Einschnitte oder Einkerbungen vorzusehen, welche allfälligen Abrieb aufnehmen können, so dass derselbe nicht zwischen aufeinander abrollende Fläqfren gerät und dieselben

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angreift. Solch« Einschnitte oder Einkerbungen (nicht dargestellt) können beispielsweise in der Oberseite und der Unterseite der Rollen 3 und eventuell im untersten Teil der Umfangsflache des Rollenteiles 3b vorgesehen sein, sowie auch in der Unterseite des unteren Flansches des Rades 8.

Die Pumpe ist sehr einfach aufgebaut und billig herstellbar; sie kann nötigenfalls zu Reinigungszwecken leicht zerlegt werden, wozu nur die Deckplatte 2 abgenommen werden muss, und alle Einzelteile sind ohne weiteres auswechselbar.

Bei geeigneter Dimensionierung des Druckringes 7 ist es wie vorstehend erwähnt möglich, in den Abschnitten 5a und 5c eine der Wanderungstendenz des Schlauches entgegenwirkende rückläufige Bewegung der Berührungsstellen zwischen dem Schlauch 4 und den Rollen 3 zu erzeugen, während im Abschnitt 5b der Gregendruck des völlig verschlossenen Schlauches ausreicht, um dafür zu sorgen, dass die betreffende Rolle 3 auf dem Schlauch und nicht mehr auf der Rollfläche 6 abrollt. Der Schlauch 4 wird dabei nicht mehr zusammengedrückt, als es für den vollständigen Verschluss nötig ist. Es ergibt sich dadurch ein ausgesprochen schonender Pressvorgang des Schlauches, so dass der Schlauch eine relativ lange lebensdauer hat, selbst wenn er, was für viele Anwendungen erwünscht sein kann, aus sterilisierbarem und chemisch widerstandsfähigem Silicongummi besteht.

Natürlich sind verschiedene Aenderungen der Konstruktion der Pompe ohne weiteres möglich. So können beispielsweise mehrere übereinander angeordnete Schläuche gemeinsam durch die

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Rollen 3 zusammengedrückt werden. Die Schläuche können dabei auch auf getrennten, symmetrisch oberhalb und unterhalb der Rollfläche 6 angeordneten Stützflächen abgestützt sein, wobei die Rollen 3 ;Je zwei Köpfe 3a aufweisen wurden. In ähnlicher Weise ist es möglich, mehrere Pumpen von der Art der beschriebenen zu einem von einer gemeinsamen Welle angetriebenen Aggregat zu stapeln.

Auch müssen nicht notwendigerweise sechs Rollen 3 vorgesehen sein. Falls bei einer anderen Zahl von Rollen die beschriebene gleichmässige, stossfreie Förderung gewünscht wird, müsste lediglich die länge der Abschnitte 5a, 5b und 5c entsprechend angepasst werden.

Ferner müssen die Rollen auch nicht auf einem Kreis verteilt angeordnet sein. Eine Anordnung beispielsweise auf einem Oval ist ebenfalls denkbar; das Rad 8 müsste in diesem Fall durch ein Antriebsglied z.B. in der Gestalt eines die Rollen berührenden endlosen Bandes geeigneter Form ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

[ 1.!peristaltikpumpe, mit einem durch eine Stützfläche abgestützten Schlauch und mit längs dem Schlauch bewegbaren, den Schlauch zusammenpressenden Rollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (3) ohne zentrale lagerung jeder Rolle frei auf dem Schlauch (4) und/oder einer Rollfläche (6) abrollbar gehalten und durch ein gemeinsames Antriebsglied (8) durch Reibungseingriff an je einer der Berührungsstelle mit dem Schlauch (4) diametral gegenüberliegenden Stelle antreibbar sind.
2. Peristaltikpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rolle (3) einen ersten, mit dem Schlauch (4) in Berührung tretenden Teil (3a) und einen zweiten, auf einer Rollfläche (6) abrollenden Teil (3b) aufweist.
3. Peristaltikpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte zweite Teil (3b) jeder Rolle (3) einen kleineren Durchmesser als der erste Teil (3a) aufweist.
4. Peristaltikpumpe nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchstützfläche (5) und die Rollfläche (6) in bezug aufeinander so angeordnet sind, dass in einem Einlaufabschnitt (5a) die Rollen (3), mit dem genannten zweiten Teil (3b) auf der Rollfläche (6) abrollend, den Schlauch (4) von seinem vollen Durchmesser ausgehend fortlaufend zusammendrücken, dass in einem Pressabschnitt (5b) die Rollen (3), mit ihrem ersten Teil (3a) auf dem Schlauch (4) abrollend,

den Schlauch bis zum Verschluss seines Innenraumes zusammen-BADORSGINAt 9098 3 9/016 9

gedrückt halten und dass in einem Auslauf abschnitt (5c) die Rollen (3), wieder mit ihrem zweiten Teil (3b) auf der Rollfläche (6) abrollend, den Schlauch allmählich wieder freigeben.
5. Peristaltikpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen- (3) längs des Schlauches (4) in wenigstens annähernd gleichmässigen Abständen angeordnet sind und dass die länge jedes der drei genannten Abschnitte (5a, 5b und 5c) mindestens annähernd gleich dem Abstand der Berührungsstellen des Schlauches (4) mit zwei benachbarten Rollen (3) ist.
6. Peristaltikpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Stützfläche (5) abgestützte Schlauch (4) mindestens annähernd kreisbogenförmig angeordnet ist, dass die Rollen (3) auf einem Kreis verteilt angeordnet sind und dass das Antriebsglied (8) ein kreisrundes Rad ist.
7. Peristaltikpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (8) mit den Rollen (3) über einen gummielastischen Ring (8a) und einen über denselben gestülpten, härteren Antriebsring (9) in Berührung steht, welcher Antriebsring (9) mehrere radiale Schlitze (9a) aufweist, die sich von oben und von unten her über je einen Teil der Höhe des Ringes (9) erstrecken.
8. Peristaltikpumpe nach den Ansprüchen 4 und 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollfläche (6) kreiszylinderförmig ist und dass die Schlauchstützfläche (5) zur Bildung der drei genannten Abschnitte drei aneinander anstossende Kreiszylindersektoren (5a, 5b und 5c) aufweist, von denen der

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mittlere mit der Rollflache (6) koaxial ist, während die beiden anderen exaxial zur Rollfläche (6) angeordnet sind.
9. Peristaltikpumpe nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sechs auf einem Kreis verteilte Rollen (3) vorgesehen sind, deren Durchmesser so gross ist, dass sie voneinander nur einen geringen Abstand haben, und dass sich die Kreiszylindersektoren (5a, 5b und 5c) der Stützfläche (5) über je einen Winkel von mindestens annähernd 60° erstrecken.
10. Peristaltikpumpe nach Anspruch 2 oder 3 und einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (8) am genannten zweiten Teil (3b) jeder Rolle (3) angreift und dass ein gemeinsamer Bruckaufnahmering (7) mit den ersten Teilen (3a) aller Rollen (3) in Berührung steht.
11. Peristaltikpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufnahmering (?) mehrere radiale Schlitze (7a) aufweist, die sich von oben und von unten her über je einen Teil der Höhe des Ringes (7) erstrecken.

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