DE1553127A1

DE1553127A1 - Verfahren zum Foerdern eines konstanten Fluessigkeitsstroms und nach dem Verfahren arbeitende Zumesspumpe

Info

Publication number: DE1553127A1
Application number: DE19661553127
Authority: DE
Inventors: Williams William Albert
Original assignee: Milton Roy LLC
Current assignee: Milton Roy LLC
Priority date: 1965-01-25
Filing date: 1966-01-25
Publication date: 1971-02-04
Also published as: US3335670A; GB1125741A

Description

Die Erfindung bezieht sioh auf peristaltische Zumeßpumpen der Bauart mit einem Strömungskanal, der sich zwischen zwei Öffnungen erstreckt, sowie mit Mitteln, um zu bewirken, daß sich peristaltische Verengungen zyklisch längs des Strömungskanals bewegen, so daß das zu pumpende Strömungsmittel über die eine Öffnung angesaugt und über die andere öffnung abgegeben wirdο Eine solche Pumpe wird im folgenden als "Pumpe der genannten Art" bezeichnet·

Derartige Pumpen bilden eine von zwei verfügbaren Bauarten von mit zwangsläufiger Verdrängung arbeitenden Pumpen; bei der anderen dieser Pumpenbauarten wird ein Kolben verwendet, der sich in eine Zumeßkammer hinein bewegt und hierbei bewirkt, daß ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen verdrähgt wird. Bei einer Pumpe der genannten Art füllt dagegen die Flüssigkeit einen Strömungskanal, der z.B. unter einer Membran liegt oder dureh ein verformbares Organ, z.B. einen Schlauch, abgegrenzt wird. In beiden

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" Fällen kann man eine Verengung des Strömungskanals z.B. mit Hilfe einer oder mehrerer Rollen herbeiführen, und man kann bewirken, daß sich die Verengung längs des Strömungskanals bewegt, damit die Flüssigkeit vor der Verengung verlagert und über eine Auslaßöffnung abgegeben wird, Bei Pumpen dieser beiden Bauarten wird die Flüssigkeit in Form eines pulsierenden Stroms gefördert. Dies gilt auch für eine Pumpe der genannten Art„ Zwar kann die sich fortschreitend bewegende Verengung einen gleichmäßigen Strom erzeugen, doch bewirkt die Beseitigung der Verengung eine plötzliche Vergrößerung .des Volumens des btrömungskanals im Bereich der Austrittsöffnung, so daß sich eine pulsierende Strömung einstellt. Zwar ist es möglich, eine ziemlich gleichförmige Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen, wenn man zwei solche Pumpen benutzt, die parallelgeschaltet sind, und deren Arbeitsspiele sich zeitlich überschneiden, doch läßt auch eine solche Anordnung noch viel zu wünschen übrig*, insbesondere dann, wenn eine einzige Pumpe das Fördergut genau zumessen soll. Die gewünscnte Durchsatzgeschwindigkeit kann sich dem Wert Null als Grenzwert annähern.

Zwar ist es gewöhnlich erforderlich, dafür zu sorgen, daß der geförderte Strom nicht pulsiert, doch kann auch die Forderung gestellt werden, daß der angesaugte Strom nicht pulsiert, oder daß Pulsationen sowohl bei dem angesaugten als auch bei

dem geförderten Strom vermieden werden. ο

to Ein Ziel der Erfindung besteht darin, allen diesen Forcteoo · ·

·? rungen zu entsprechen.

S Die Erfindung sieht gemäß einem ihrer Merkmale ein Verfah-

*» ren vor, um den Durchsatz mindestens einer Öffnung einer Pumpe der genannten Art konstant auuhalten, wobei tin konstanter

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unterschied zwischen zwei Größen aufrechterhalten wird, und zwar, zwischen der Strömungsgeschwindigkeit, die durch die sich bewegende Verengung hervorgerufen wird, und der Geschwindigkeit der Volumenänderung des Strömungskanals im Bereich der erwähnten einen Öffnung, die dadurch hervorgerufen wird, daß gerade eine Verengung erzeugt wird oder in dem erwähnten Bereich verschwindet.

Vorzugsweise sind mehrere zyklisch arbeitende Mittel zum Erzeugen von Verengungen vorgesehen, und hierbei ist dafür gesorgt, daß jedes dieser Mittel eine Verengung mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit erzeugt oder zum Verschwinden bringt, d.h. mit einer Geschwindigkeit, die zu einer gleichmäßigen Volumenänderung führt, und zwar während des gesamten Arbeitsspiels, während dessen die vorangehenden oder die nachfolgenden Mittel bewirken, daß sich eine Verengung längs des Strömungskanals bewegt, um so ein gleichmäßiges Strömen der gepumpten Flüssigkeit zu gewährleisten.

Gemäß einem weiteren Merkmal sieht die Erfindung eine Pumpe der genannten Art vor, die mehrere zyklisch arbeitende Mittel zum Erzeugen von Verengungen umfaßt, wobei jedes dieser Mittel geeignet ist, eine Verengung während des gesamten Arbeitsspiels zu erzeugen oder zum Verschwinden zu bringen, während dessen die vorangehenden oder nachfolgenden Mittel bewirken, daß sich eine Verengung längs des Strömungskanals bewegt, wobei der Unterschied zwischen der durch die wandernde Verengung hervorgerufenen Strömungsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Volumenänderung des Strömungskanals, die durch die sich neu bildende oder wieder verschwindende Verengung hervorgerufen

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wird, konstant bleibt.

Der Strömungskanal kann durch eine Nut von variabler Tiefe gebildet werden, wobei die zur Erzeugung der Verengungen dienenden Mittel bewirken, daß eine flexible Wand der Nut so weit flachgedrückt wird, wie es die Tiefe der Nut zuläßt, die sich im Bereich mindestens einer Öffnung gleichmäßig ändert, und zwar in der Weise, daß die gewünschte Geschwindigkeit der Volumenänderung des Strömungskanals erzielt wird.

Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind ferner verbesserte Mittel vorgesehen, um eine Membran gespannt zu halten, die eine Wand des Strömungskanals bildet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert,

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe.

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie A-A in Mg. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie B-B in Mg. 1.

Fig. 4 zeigt in abgewickelter Darstellung eine den Strömungskanal bildende Nut·

Fig. 5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Tiefe der Nut im Bereich der Austrittsöffnung·

Mg. 6 zeigt in einer graphischen Darstellung die konstante Geschwindigkeit der Änderung des Volumens des Strömungskanals im Bereich der Austrittsöffnung.

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Fig. 7 veranschaulicht graphisch die konstante Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus der Förderöffnung im Verlauf von zwei Arbeitsspielen der Pumpe.

Gemäß Jj'ig. 1 wird die insgesamt mit 1 bezeichnete Pumpe durch ein bestell bzw. einen Rahmen 2 unterstützt. Ein Motor 3 treibt ein Untersetzungsgetriebe 4 über eine Welle 5 an, und die Abtriebswelle 6 des Betriebes 4 dient zum Antreiben einer Pumpenwelle 8, die mit der Welle 6 duroh eine Klemmschraube 38 (Fig. 2) verbunden ist· An der Pumpenwelle 8 ist gemäß Fig. 2 mit Hilfe eine» Klemmschraube 39 eine Antriebsplatte 7 befestigt, wobei die Klemmschraube 39 in eine Gewindebohrung der Nabe 7a der Antriebsplatte eingeschraubt ist. Bin Pumpenaggregat 9 ist auf der V/elle 8 mit Hilfe einer Lagerbuchse 37 gelagert. Der ortsfeste Teil des Pumpenaggregats 9 ist mit einem Rahmenteil durch Schrauben 11 verbunden, und das Rahmenteil 10 ist seinerseits an einem zweiten Rahmenteil 2 mit Hilfe von Schrauben 10a befestigt. Die Antriebsplatte 7 trägt gemäß Fig. 3 vier Rollen 12a bis 12d. Jede dieser Rollen wird von einem Rollenarmaggregat 13 getragen, das eine kurze Achse 13a umfaßt, welche in der Antriebsplatte 7 nahe deren Umfang drehbar gelagert ist« An jeder kurzen Welle 13a ist ein Ende einer Spiralfeder 15 befestigt, deren freies Ende an einem in die Antriebsplatte 7 eingebauten Ansohlagatift anliegt. Die ^x'edern 15 sind in einer

solchen Richtung gewickelt, daß sie die zugehörigen Rollenarmaggregat· 1; in Richtung auf die Pumpenwelle 8 vorspannen· Somit werden all· vier Rollen 12a bia 12d naoh innen gegen eine Membran 14 vorgespannt, die auf der Umfangsfläohe einer Trommel 25 angeordnet ist. Gemäfl Jt'ig. 2 bildet eine Nut 36 in dir Um- 'fängstliche der Trommel 23 einen Pumpenkanal 17» üsp duroh die

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Trommel 23 und die Membran 14 abgegrenzt wird. Es sei bemerkt, daß in Ji¹Ig. 1 alle vier Rollen in ihrer zurückgezogenen Stellung wiedergegeben sind, um weitere Einzelheiten des Pumpenaggregats 9 erkennbar zu machen. Wie im folgenden näher erläutert, wird das peristaltische Organ 14 durch die Rollen 12a bis 12d fortschreitend nach innen gedrückt, währehd sich die Rollen längs des Umfangs des Pumpenaggregats 9 gemäß J?ig. 1 zusammen mit der Antriebsplatte 7 in Richtung des Pfeils bewegen. Hierbei wird eine peristaltische Pumpwirkung hervorgerufen, so daß .!flüssigkeit von einem Einlaßkanal 21 am Umfang des Pumpenaggregats 9 aus über den Pumpenkanal 17 nach i'ig. 3 gefördert und über einen Auslaßkanal 22 abgegeben wird.

Zwar kann die ^embran 14 aus einem beliebigen geeigneten flexiblen Material bestehen, doch wird sie vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl oder einer Berylliumlegierung, z.B. Berylliumkupfer, hergestellt. Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Membran 14 aus einem zwei Schichten umfassenden Material bestehen kann, wobei die äußere Schioht aus einem flexiblen metallischen Material hergestellt ist, während die innere Schicht 14a als Auskleidung oder Überzug ausgebildet ist und aus einem korrosionsbeständigen Material besteht, z.B. aus. einem Material, wie ea unter der Bezeichnung KeI-? oder Teflon erhältlioh ist. Hierbei handelt es sich um jedem Fachmann bekannte! fluoridmaterialien des Polytetrafluorohloräthylen- oder des ' Polytetrafluoräthylentyps. Um dit Widerstandsfähigkeit gegen Rtagentien iowie ottemieoh wirksame Strömungsmittel der verschiedensten Art weiter zu erhöhen, kann auch die Trommel 23, die von der Membran 14 umschlossen wird, mit dem gleichen Material

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überzogen sein wie die Auskleidung 14a, oder sie kann- aus dem gleichen Material bestehen, wie es in Pig. 2 durch entsprechende Schraffur angedeutet ist.

Auf welche Weise die Membran 14 um die Trommel 23 herumgelegt ist, geht a# deutlichsten aus Mg. 2 und 3 hervor. Da die Membran 14, die aus Metall besteht und mit dem erwähnten Kunststoff überzogen ist, fortschreitend nach innen gegen die Trommel 23 gedrückt werden soll, um den Pumpenkanal 17 fortschreitend zu schließen, sind für die Membran 14 flexible Haltemittel vorgesehen, und zwar derart, daß die Membran in einem gewissen Ausmaß durchgebogen werden kann; andererseits ist es jedoch wichtig, die Membran 14 sowohl in der TJmfangsrichtung als auch in Richtung ihrer Achse gespannt zu halten. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß gemäß Fig. 2 zwei kreisrunde Spannringe 18 und 18a Vorgesehen sind; nahe jedem Ende der Trommel 23 ist einer dieser Spannringe angeordnet. Die halbrunden Spannringe 18 und 18a sind mit geriffelten Innenflächen versehen, und sie werden gegenüber der Trommel 23 nach innen fest mit der Membran 14 verspannt, um die Membran mit abdichtender v/irkung in Anlage an der Außenfläche der Trommel 23 zu halten; gemäß Fig. 1 sind zu diesem Zweck Spannschrauben 25 vorgesehen. Die Erhöhungen oder Zähne 24 auf den Innenflächen der Spannringe 18 und 18a graben sich in die ^Membran 14 ein, so daß die Spannringe drehfest mit der Membran 14 aus Metall verbunden werden.

Die axiale Spannung der Membran wird durch konkave scheibenähnliche ü'ederelemente 19 aufgebracht, die auch als Belleville-Federn bekannt sind. Diese scheibenähnlichen Elemente

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I W \J \J I «, f

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arbeiten mit den Nabenabschnitten 26 und 26a der trommel 23 zusammen. Durch die äußeren Ränder der ^x'ederelemente 19 ragen mehrere Schrauben 20, die längs des Umfange der -U'ederelemente gleichmäßig festgezogen werden. Entsprechend dem auf die Schrauben 20 aufgebrachten Drehmoment üben die Belleville-Federn 19 somit nach außen gerichtete Zugkräfte auf die Spannringe 18 und 18a aus, die ihrerseits die Membran 14 auf der Trommel 23 so festhalten, daß sie in axialer Richtung gespannt ist.

Damit;.die ^membran H in der Umfangsrichtung gespannt gehalten werden kann, ist gemäß Fig. 3 ein Spannaggregat vorgesehen. Die Enden der Membran 14 ragen in axialen Schlitz 29 hinein und sind zwischen Spannschienen 30 und 31 befestigt, die sich über die ganze Breite der ^iuembran 14 erstrecken. Die Spannschienen 30 und 31 sind miteinander und mit den Enden der Membran durch hier nicht gezeigte Mittel verbunden, z.B. durch Schrauben, die durch eine Öffnung in der Spannschiene 30 ragen und in G-ewindebohrungen der Spannschiene 31 eingeschraubt sind. Durch wahlweises Festziehen der Schrauben 32, von denen in Fig. 3 nur eine gezeigt ist, ist es möglich, auf die Membran 14 die gewünschte Spannung in der Umfangsrichtung aufzubringen. Um die Betriebsfähigkeit der Pumpe unter dieser Spannung in der Umfangsrichtung zu gewährleisten, muß dafür gesorgt sein, daß die innere Spannschiene 31 niemals in Berührung mit dem Boden des Schlitzes 29 kommt.

Gemäß Fig. 3 ist ein Brückenteil 44 über dem Schlitz 29 angeordnet, und die Rollen 12a bis 12d können sich über das Brückenteil hinweg bewegen. Das Brückenteil 44 wird an seinen

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den Enden der Trommel 23 benachbarten Enden durch die Spannringe 18 und 18a für die Membran in seiner lage gehalten. Mit anderen Worten, die Enden des Brückenteils liegen unter den Spannringen, so daß beim festziehen der Spannringe gegenüber der Umfangsfläche der Trommel 23 das Brückenteil 44 ebenfalls in feste Anlage an der Trommel gebracht wird.

Die Gestaltung der Austrittsöffnung 28 geht am besten aus Pig. 2, 3 und 4 hervor. Sie umfaßt gemäß Mg. 2 eine Austrittskammer 42, die durch einen Sägeschnitt gebildet wird, der sich radial in die Trommel 16 hinein erstreckt. Der Austrittskanal 43 geht von der Austrittskammer 42 aus und steht gemäß Mg. 1 in Verbindung mit dem Austrittskanal 22. Gemäß Fig. 3 und 4 verringert sich die Tiefe des Pumpenkanals 17 von einem größten Wert an der Vorderkante 47 der Austrittskammer 42 aus bis auf den Wert ITuIl an der Hinterkante 48 der Austrittskammer 42.

Die erwähnten Rollen können jeweils einen Kern 33 aus beliebigem geeignetem Material und einen äußeren ümfangsabschnitt 34 umfassen, der vorzugsweise aus einem verformbaren Material, z.B. aus künstlichem Gummi, besteht. Gemäß Mg. 2 sind die Umfangsflächen der Rollen bei 35 abgerundet oder balligf mit anderen Worten, die Umfangsflächen bilden Teile von Torusfläehen, wobei der höchste Punkt in der Mitte zwischen den Stirnflächen jeder Rolle liegt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Pumpe oder Zumeß« vorrichtung geht am deutlichsten aus Mg. 3 bis 7 hervor. Wenn sich eine bestimmte Rolle Über die Einlaßöffnung 27 hinweg be wegt, wird die flüssigkeit auf der Vorderseite dieser Rolle verdrängt. Wenn die Membran 14 in ihre ursprüngl.⁴^fae lage zurüok-

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kehrt, tritt ein Unterdrück auf, der oewiritt, daß flüssigkeit aus der sich in der Sehnenrichtung erstreckenden Ansaugkammer 4-0 und dem Einlaßkanal 41 angesaugt wird.

Wenn die Rollen weiter auf der Umfangsfläche der Trommel 23 abrollen, wird die Flüssigkeit vor den Rollen in Richtung auf die Austrittsöffnung 28 gefördert, wenn eine bestimmte Rolle, z.B. gemäß Fig. 3 die Rolle 12a, die Vorderkante 47 der Austritt söffnung 28 erreicht, hört die Pumpwirkung dieser Rolle auf, denn im Bereich der Austrittsicammer 42 besteht eine Strömungsverbindung zu beiden Seiten dieser Rolle. Genau in dem Augenblick, in welchem die Pumpwirkung dieser Rolle aufhört, übt jedoch die nächstfolgende Rolle, d.h. gemäß i'ig. 3 die Rolle 12d, eine Pumpwirkung aus, so daß weiterhin Flüssigkeit durch die Kanäle 22 und 43 gefördert wird.

Zwar übt die Rolle 12a keine Pumpwirkung mehr aus, nachdem sie die Vorderkante 47 der Kammer 42 passiert hat, doch nimmt sie einen Teil des Volumens der Austrittskammer 42 ein, und zwar genauer gesagt ein Volumen, wie es in i'ig. 3 bei 49 unter der Membran 14 angedeutet ist, die durch die Rolle 12a gegen- die Trommel 23 gedrückt wird. Die Rollen müssen zur Oberseite des Pumpkanals 17 zurückkehren, um für die Durchführung des nächsten Pumpvorgangs bereit zu sein. Es sei bemerkt, daß dann, wenn die Rolle 12a plötzlich von dem Pumpkanal 17 abgehoben würde, wie es bei den bis jetzt bekannten peristaltischen Pumpen oder Zumeßvorriohtungen der !'all ist, der Rauminhalt der Austrittskammer 42 plötzlich zunehmen würde, bo daß auf der Vorderseite infolge einer kurzzeitigen Abnahme des tflüssigkeitedurohaataee eine Pulaation entstehen würde.

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Bei der erfindungsgemäßen peristaltischen Pumpe wird das Auftreten einer solciien Pulsation auf der Förderseite dadurch vermieden, daß das Abneben der Rollen längs einer Strecke bewirkt wird, die gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Rollen ist, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die so gewählt wird, daß die Geschwindigkeit der Änderung des Volumens der Austrittskammer während des Abhehens der Rollen konstant gehalten wird·

Wenn sich die Tiefe des Pumpkanals von. ihrem maximalen Wert an der Vorderkante 47 bis auf den Wert Null an der Hinterkante 48 der Austrittsöffnung 28 verringert, wird gemäß Ji¹Ig. 4 auch die Querschnittsfläche kleiner. Um eine konstante Geschwindigkeit der Änderung des Rauminhalts der Austrittskammer 42 aufrechtzuerhalten, während die Rolle 12a von der Membran 14 abgehoben wird und sich die Rolle über die Länge der Austrittsöffnung bewegt, wird daher die Abhebegeschwindigkeit vergrößert, während die Querschnittsfläche abnimmt. Diese Geschwindigkeit der Entfernungszunähme kann mathematisch berechnet oder für bestimmte Bedingungen durch Versuche ermittelt werden? hierbei muß man unter anderem die Tiefe und Breite des Pumpenkanals berücksichtigen, ferner den Abstand zwischen zwei benachbarten Rollen sowie den Krümmungsradius der gewölbten Umfangsflache der Rollen.

In i'ig. i? ist die Geschwindigkeit des Abhebens der Rollen von der Membran zur Erzeugung einer konstanten Geschwindigkeit der Volumenänderung der Austrittskammer 42 für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel graphisch dargestellt, bei dem die maximale Tiefe der Pumpennut 0,2 mm und der Winkelabstand zwischen be-

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nachbarten Rillen 90° betragt.

Fig. 6 veranschaulicht die konstante Geschwindigkeit der Erweiterung der Austrittskammer 42 in Raumeinheiten je Grad der Winkelerstreckung der Austrittskammer, welcher von einer bestimmten Rolle zurückgelegt wird.

Verfolgt man die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Pumpe während eines vollständigen Arbeitsspiel*, erkennt man, daß dann, wenn die Rolle 12d mit einer konstanten Geschwindigkeit in Richtung auf die Austrittsöffnung 28 bewegt wird, die zwischen der Rolle 12d und der Rolle 12a vorhandene Flüssigkeit ebenfalls mit einer konstanten Geschwindigkeit auf der Vorderseite der Rolle 12d weiterbewegt wird. Wenn sich die Rolle 12a ebenfalls weiter in Richtung auf die Hinterkante 48 der Austrittsöffnung 28 bewegt, nimmt der Rauminhalt der Austrittskammer 42 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu. Bei dem hier betrachteten Arbeitsspiel wird somit die zwischen den Rollen 12d und 12a vorhandene flüssigkeit an eine Kammer abgegeben, deren Voluemn mit einer konstanten Geschwindigkeit vergrößert wird. Jedoch ist das Abgabevolumen auf der Vorderseite der Rolle 12d größer als die Geschwindigkeit, mit der sich der Rauminhalt der Austrittskammer 42 vergrößert. Somit wird über die Austritttsöffnung 28 eine Flüssigkeitsmenge entweichen, die dem Unterschied zwischen der konstanten Geschwindigkeit der Abgabe an die Austrittskammer 42 und der konstanten Geschwindigkeit der Vergrößerung der Austrittskammer 42 entspricht.

Dies wird durch ü^lig. 7 veranschaulicht, wo für eine Abgabeperiode zwischen den Winkelstellungen 0° und 90° die Linie

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52 die gleichmäßige Geschwindigkeit der Vergrößerung der Austrittskammer 42 in Raumeinheiten je Winkelgrad wiedergibt, während die Linie 51 die gleichmäßige Geschwindigkeit der Förderung der .flüssigkeit auf der Vorderseite der Rolle 12d in Raumeinheiten je Winkelgrad repräsentiert. Da beide Geschwindigkeiten gleichförmig sind, verlaufen somit die beiden Linien 52 und 51 parallel zur Abszissenachse. Der Abstand zwischen den Linien 51 und 52 repräsentiert den Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der Förderung von Flüssigkeit zu der Austrittskammer 42 und der Geschwindigkeit der Vergrößerung der Austrittskammer und somit auch die Geschwindigkeit des Austretens von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung 28. Da beide Linien 51 und 52 zwischen 0° und 90°, d.h. im Bereich eines Arbeitsspiels, parallel sind, ist ersichtlich, daß auch die Fördergeschwindigkeit während der ganzen Dauer dieses Arbeitsspiels konstant sein muß. Die Fläche zwischen den Linien 51 und 52 im Bereich von 0° bis 90° stellt die während eines solchen Arbeitsspiels geförderte Flüssigkeitsmenge dar.

In Jj'ig. 3 hat die Rolle 12b gerade ihre Auswärtsbewegung beendet, während eine weitere Rolle, und zwar in diesem Fall die Rolle 12a, gerade beginnt, sich nach außen zu bewegen. Dies beruht darauf, daß der Winkelabstand zwischen zwei benac&barten Rollen gleich dem Winkel ist, über den sich die Austrittskammer 42 erstreckt.

Somit ergibt sich stets ein zügiger Übergang von einem Arbeitsspiel zum nächsten, denn zwischen zwei Arbeitsspielen bleibt die Geschwindigkeit des Binströmens der Flüssigkeit in die Auetritteltammer 42 konstant, und in Beziehung zu den einzel·»

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nen Rollen bleibt auch die Geschwindigkeit der Vergrößerung der Austrittskammer 42 konstant. Daher können die Rollen nacheinander von dem Pumpenicanal 17 abgehoben werden, wobei der resultierende Unterschied, welcher die ü'ördergeschwindigkeit der erfindungsgemäßen peristaltischen Pumpe repräsentiert, während des Übergangs von einem Arbeitsspiel zum nächsten einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit entspricht. Auch dies ist aus Pig. 7 ersichtlich, wo man erkennt, daß sich die Linien 51 und 52 in waagerechter Richtung ohne Unterbrechung von einem Arbeitsspiel zum nächsten erstrecken, und zwar auch über die Übergangspunkte bei 90° und 180° hinweg. Somit kann man eine beliebige Zahl von Rollen und beliebige Winkelabstände zwischen den Rollen vorsehen, solange die Winkelabstände gleichmäßig sind und der Länge der Austrittskammer entsprechen, oberhalb deren die Rollen von der Pumpennut abgehoben werden.

In manchen Fällen kann es erforderlich sein, daß eine Pumpe mit einer gleichmäßigen und konstanten Saugwirkung und außerdem mit einer gleichmäßigen und konstanten Förderleistung arbeitet, oder es kann die Forderung bestehen, daß die Pumpe nur einen gleichmäßigen und konstanten Unterdruck auf ihrer Saugseite erzeugt. Es sei bemerkt, daß man den Grundgedanken der Erfindung, der bei der beschriebenen Austrittsöifnung angewendet ist, auch bei der Eintrittsöf-fnung 27 anwenden kann. In diesem Fall würde die volumetrische Ansaugleistung gleich dem Unterschied zwischen der Volumenänderung, die bei der Rückkehr der Membran H in ihre normale Stellung nach dem Passieren einer Rolle hervorgerufen wird, und der Geschwindigkeit sein, mit der die nächstfolgende Rolle den Rauminhalt der Eintrittskammer 40 verkleinert. Die Eintrittsöffnung 27 müßte sich bei dieser

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Anordnung dann natürlich über einen Winkel erstrecken, der gleich dem Winkelabstand zwischen benachbarten Rollen ist und im vorliegenden Fall 90° beträgt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hatte die Trommel 25 einen Durchmesser von 50 mm; die maximale Tiefe und Breite des Pumpenkanals 17 betrug 0,2 mm bzw. 0,175 mmj die Nut 36 hatte einen Radius von JOO mm, und.die Rollen 12a bis 12d führten etwa 20 Umdrehungen in der Minute um die Achse der Trommel 22 lus. Hierbei erhielt man auf der Förderseite der Pumpe eine außerordentlich genaue, gleichmäßige und nicht pulsierende Strömung bei einer Durchsatzmenge von 1 cm /min.

Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung natürlich nicht auf die beschriebene Ausbildungsform mit den genannten Abmessungen beschränkt.

Man kann die erwähnten Abmessungen abändern, um die Förderleistung der Pumpe im gewünschten Ausmaß zu vergrößern oder zu verkleinern. Ferner kann die Drehzahl des Motors geändert werden, um die Förderleistung auf den gewünschten Wert zu bringen.

Abschließend sei bemerkt, daß man bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche ι

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Claims

PATENTANSPR

Verfahren, um den Strömungsdurchsatz mindestens einer )ffnung einer Pumpe konstant zu halten, wobei die Pumpe einen sich zwischen zwei Öffnungen erstreckenden Strömungskanal sowie Mittel umfaßt, um zu bewirken, daß sich peristaltische Verengungen zyklisch längs des Strömungskanals bewegen, um die zu pumpende Flüssigkeit über eine der beiden Öffnungen anzusaugen und sie über die andere Öffnung abzugeben, dadurch g e k e η η zeich η e t , daß ein konstanter Unterschied zwischen der durch die sich bewegende Verengung hervorgerufenen Strömungsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Änderung des Rauminhalts des Strömungskanals im Bereich der erwähnten einen Öffnung aufrechterhalten wird, welche durch die Verengung hervorgerufen wird, die in dem erwähnten Bereich gerade entsteht oder wieder verschwindet·
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pumpe mehrere zyklisch zur Wirkung kommende Mittel zum Erzeugen von Verengungen aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß jedes dieser Mittel das Entstehen oder Verschwinden einer Verengung mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit im Verlauf des gesamten Arbeitsspiels bewirkt, während dessen die vorangehenden oder die nacnfolgenden Mittel bewirken, daß sich eine Verengung längs des Strömungskanals bewegt, so daß ein· gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom gefördert wird.

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zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 od.
3. Pumpe/mit einem Strömungskanal, der sich zwischen zwei Öffnungen erstreckt, sowie mit mehreren Mitteln, um zu bewirken, daß sich peristaltische Verengungen zyklisch längs des Strömungskanals bewegen, um die zu pumpende Flüssigkeit über eine der beiden Öffnungen anzusaugen und sie über die andere Öffnung abzugeben, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der erwähnten Mittel (12) geeignet ist, das Entstehen oder Verschwinden einer Verengung im Verlauf des gesamten Arbeitsspiels zu bewirken, während dessen die vorangehenden oder die ■ nachfolgenden Mittel bewirken, daß sich eine Verengung längs des Strömungskanals bewegt, wobei der Unterscnied zwischen der durch die sich bewegende Verengung hervorgerufene Strömungsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Änderung des Rauminhalts des Strömungskanals, die durch die gerade entstehende bzw. verschwindende Verengung hervorgerufen wird, konstant ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel (12) in gleichmäßigen V/inkelabständen so angeordnet sind, daß sie es ermöglichen, eine Verengung längs einer Strecke zu erzeugen oder verschwinden zu lassen, deren Länge gleich dem Abstand zwischen benachbarten Mitteln ist,
5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungskanal durch eine "embran (14) abgegrenzt wird, die eine Nut (17) überdeokt, an deren Bodenfläche (36) die Membran durch zum Erzeugen von Verengungen geeignete Mittel (12) angedruckt werden kann, wobei sich die Tiefe der Nut im .Bereich mindestens einer Öffnung (42) in der Weise gleichmäßig ändert, daß sich die erforderliche Gesohwindig-

At

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keit der Änderung des Rauminhalts des Strömungskanals ergibt.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (17) über einen Teil des Umfangs einer Trommel (16) erstreckt, deren Umfangsfläcne von der Membran (H) umschlossen ist, und daß die vorzugsweise als Rollen (12) ausgebildeten Mittel zum Erzeugen von Verengungen in gleichmäßigen Winkelabständen über den Umfang der Trommel verteilt und so angeordnet sind, daß sie mit der Membran zusammenarbeiten und einen Druck auf die Membran ausüben können, wobei die Mittel (12) und die Trommel (16) relativ zueinander'drehbar sind.
7. Pumpe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel, um die Membran (14) sowohl in einer axialen Richtung als auch in der Umfangsrichtung zu spannen.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Spannung der Membran mit Hilfe von Spannorganen (18) hervorgerufen wird, mittels deren die Membran (14) mit der Trommel (16) an zwei in der Umfangsrichtung verlaufenden Zonen auf beiden Seiten der Nut (17) verspannt wird, wobei -cedern (19) vorgesehen sind, um die Spannorgane in axialer Richtung voneinander weg vorzuspannen.
9. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) die Form eines Bandes hat, dessen beide Enden duroh geeignete Mittel in einen in der Trommel (16) ausgebildeten Schlitz (29) hineingezogen werden, um das Band in der Umfangsrichtung zu spannen.

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