DE19509242A1

DE19509242A1 - Schlauchpumpe

Info

Publication number: DE19509242A1
Application number: DE1995109242
Authority: DE
Inventors: Volker Von Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-09-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere zum Injizieren einer Flüssigkeit, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei dieser Pumpe wird in einem Arbeitszyklus der Druckelemente der Inhalt eines Volumens der Förderkammer gefördert, z. B. injiziert. Die Förderrate dieser Pumpe hängt daher von der Zyklusfrequenz der Arbeit der Druckelemente und vom Volumen der Förderkammer ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchpumpe zu schaffen, mit der eine konstante Förderrate erreicht werden kann.

Diese Aufgabe ist bei einer Schlauchpumpe der oben genannten Art durch das Merkmal des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Hat der Schlauch ausreichend elastische Rückstellkräfte, durch die die Förderkammer auf ihr volles Volumen ausgedehnt wird, dann wird die zum Füllen der Förderkammer erforderliche, dem Schlauch unter einem geringen Druck aus z. B. einem höher gelegenen Behälter zugeführte Fluidmenge von der Förderkammer selbst angesaugt, so daß die von der erfindungsgemäßen Einrichtung zugeführte zusätzliche Fluidmenge zu einer Überschreitung des angestrebten Druckes führt und die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch unwirksam wird. Wenn jedoch die elastischen Rückstellkräfte der Förderkammer z. B. durch Alterung nachgelassen haben oder nicht ausreichend oder überhaupt nicht vorhanden sind, wird durch die Zufuhr der zusätzlichen Fluidmenge mittels der Einrichtung gemäß der Erfindung die Förderkammer auf ihr volles Volumen ausgedehnt und damit die in einem Zyklus geförderte Fluidmenge immer gleichbleibend dosiert. Die Erfindung ermöglicht es daher auch minderwertige und somit weniger kostspielige Schläuche für eine genau dosierte und gleich bleibende Förderung zu verwenden.

Wenn eine absatzweise Zuführung des Fluids in dosierten Raten, z. B. beim Injizieren, den gewünschten Anforderungen genügt, kann die erfindungsgemäße Pumpe allein als Dosierpumpe verwendet werden. Ist jedoch ein kontinuierlicher Fluß des Fluids mit konstanter Förderrate erwünscht, kann die erfindungsgemäße Pumpe als Ladepumpe für eine Pumpe, z, B. wie sie in der DE-OS 39 23 457 beschrieben ist, benutzt werden, durch die der absatzweise Fluß in einen kontinuierlichen Fluß umgewandelt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen in schematisch stark vereinfachten Seitenansichten sieben verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe.

Alle sieben Ausführungsbeispiele haben die im folgenden beschriebenen gleichen Teile, für die in den Fig. 1 bis 7 gleiche Bezugszahlen benutzt werden.

An einer Druckplatte 10 ist ein Schlauch 12 zum Fördern eines Fluids in der Förderrichtung 13 angeordnet. Auf der der Druckplatte 10 abgekehrten Seite des Schlauches 12 ist in ebenfalls nur in Fig. 1 schematisch angedeuteten Lagern 14 eine von einem Motor 15 antreibbare Welle 16 gelagert, auf der verschiedene Nockenscheiben 17 befestigt sind, die als Antriebe für verschiedene, auf den Schlauch 12 einwirkende Druckelemente dienen.

Allen in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen wird das zu fördernde Fluid, z. B. eine medizinische Injektionsflüssigkeit, mit einem geringen Druck von links zugeführt, z. B. mit dem hydrostatischen Druck, der durch die Anordnung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälters über dem Schlauch 12 verursacht wird.

Alle dargestellten Ausführungsbeispiele weisen weiterhin ein als Auslaßventil 18 ausgebildetes Druckelement auf, das einen als Förderkammer 19 dienenden Abschnitt des Schlauches 12 stromabseitig begrenzt.

Die Länge der Förderkammer 19 wird ebenfalls bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen durch die Breite eines ihr zugeordneten Druckelementes bestimmt, das im folgenden als Förderelement 20 bezeichnet wird und von der ihm zugeordneten Nockenscheibe 17 antreibbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist stromauf der Förderkammer 19 ein als Einlaßventil 21 dienendes Druckelement angeordnet, das über eine Feder 23 von der zugeordneten Nockenscheibe 17 auf den Schlauch gedrückt wird und sich bei einem durch die Federkraft bestimmten Druck im Fluid öffnet und so als Überdruckventil wirkt. Diesem Einlaßventil 21 ist außer dem Antrieb durch die zugeordnete Nockenscheibe 17 noch als Nachfülleinrichtung ein weiterer Schiebeantrieb 22 zugeordnet, mittels dessen es in der Förderrichtung 13 bis zur stromaufwärts liegenden Begrenzung der Förderkammer 19 verschiebbar ist.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 besteht darin, daß durch entsprechende Ausbildung der den verschiedenen Druckelementen (18, 20, 21) zugeordneten Nockenscheiben 17 bei einer Umdrehung der Welle 16 der folgende Arbeitszyklus abläuft.

Zu Beginn des Zyklus fließt bei geschlossenem Auslaßventil 18 und bei vom Schlauch 12 abgehobenem Einlaßventil 21 und Förderelement 20 das Fluid in die Förderkammer 19. Sobald der Fluß des Fluids zum Stillstand kommt, bewegt sich das Einlaßventil 21 in seine Schließstellung und anschließend durch den Schiebeantrieb 22 bis zur Förderkammer 19. Dadurch wird eine von der Länge der Verschiebung abhängige Fluidmenge in die Förderkammer 19 gedrückt, wodurch diese auf ihr volles Volumen ausgedehnt wird. Entsteht dabei ein Überdruck, hebt sich das Einlaßventil 21 gegen die Kraft der Feder 23 vom Schlauch 12 ab, so daß die überschüssige Fluidmenge entgegen der Förderrichtung 13 entweichen kann. Anschließend werden von den zugeordneten Nockenscheiben 17 nacheinander das Auslaßventil 18 geöffnet und das Förderelement 20 auf den Schlauch 12 gedrückt, bis bei noch geschlossenem Einlaßventil 21 der volle Inhalt aus der Förderkammer 20 in der Förderrichtung 13 herausgedrückt ist.

Dadurch ist gewährleistet, daß bei jedem Arbeitszyklus eine durch das Volumen der Förderkammer genau definierte Fluidmenge gefördert wird . . Durch Regelung der Zyklusfrequenz kann dann die in der Zeiteinheit geförderte Fluidmenge, also die Förderrate, geregelt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß hier das Einlaßventil 24 nicht in der Förderrichtung verschiebbar ist und als Nachfülleinrichtung ein viertes Druckelement vorhanden ist, das als Nachfüllstempel 25 ausgebildet ist. Dieser Nachfüllstempel 25 ist stromab des Einlaßventils 24 angeordnet. Die das Einlaßventil 24 und den Nachfüllstempel 25 antreibenden Nockenscheiben 17 sind so ausgebildet, daß sie das Einlaßventil zeitlich vor dem Nachfüllstempel 25 in ihre Schließstellung bewegen. Damit der Nachfüllstempel 25 in seine Schließstellung bewegt werden kann, um die Förderkammer 19 stromaufseitig abzuschließen, ist das Einlaßventil 24 durch die Feder 23 als Überdruckventil ausgebildet. Dadurch wird der Abfluß von Fluid stromauf ermöglicht, wenn durch das Schließen des Nachfüllstempels 25 in der Förderkammer 19 ein Überdruck entsteht. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 der oben beschriebenen Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß hier nicht das Einlaßventil 28 sondern der Nachtüllstempel 29 über eine Feder 27 angetrieben ist. Da jedoch ein über eine Feder angetriebener Nachfüllstempel bei Überdruck in der Förderkammer 19 sich nicht in seine Schließstellung bewegen kann und dadurch die Förderkammer 19 stromaufseitig von ihm nicht abgeschlossen wird, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein fünftes Druckelement als Schließventil 30 zwischen dem Nachfüllstempel 29 und der Förderkammer 19 angeordnet, um diese stromaufseitig an einer definierten Stelle für den Förderschritt abzuschließen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß hier das Einlaßventil 28, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, nicht als Überdruckventil ausgebildet ist und das der Nachfüllstempel 31 nicht von einer Nockenscheibe 17 sondern von einem gesteuerten Antrieb 32 bewegt wird, der den Nachfüllstempel nur so weit auf den Schlauch 12 drückt, bis in der Förderkammer 19 der zum Aufspannen der selben erforderliche Druck erreicht ist. Für die Steuerung des Antriebes 32 kann ein nicht dargestellter handelsüblicher Drucksensor für den Druck des Fluids in der Förderkammer 19 vorgesehen sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dadurch, daß hier der Nachfüllstempel 25 von der Nockenscheibe 17 direkt und nicht über eine Federn angetrieben ist. Anstelle der Feder 27 in Fig. 3 hat bei diesem Ausführungsbeispiel der Schlauch 12 zwischen dem Nachfüllstempel 25 und dem Schließventil 30 einen Anschluß 33 an einen elastisch nachgiebigen Speicher 34 für das Fluid.

Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels besteht im folgenden: Ein Arbeitszyklus beginnt, wenn nach erfolgter Förderung des Fluids aus der Förderkammer 19 durch das Auslaßventil 18 sich dieses geschlossen hat. Dann heben sich alle übrigen Druckelemente vom Schlauch 12 ab und das zugeführte Fluid strömt in die vom Förderelement freigegebene Förderkammer 19. Anschließend schließen sich nacheinander das Einlaßventil 28 und der Druckstempel 25, so daß das im Schlauchabschnitt, der dem Druckstempel 25 zugeordnet ist, befindliche Fluid in die Förderkammer 19 gedrückt wird. Sobald durch diese Nachfüllung der Förderkammer 19 diese auf ihren vollen Querschnitt aufgespannt ist, fließt das überschüssige Fluid in den Speicher 24. Wenn der Nachfüllstempel 25 seine Schließstellung erreicht hat, schließt sich das Schließventil 30. Erst wenn dieses geschlossen ist, öffnet sich das Auslaßventil 18 und das Förderelement 20 drückt dann zum Durchführen des Förderschrittes auf den Schlauch 12.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß das Einlaßventil hier durch eine Rolle 35 gebildet ist, die am Ende einer teleskopartig gegen den Druck einer Feder zusammendrückbaren Stange 37 drehbar gelagert ist, deren anderes Ende an einer Welle 38 befestigt ist. Der Antrieb der Welle 38 ist mit dem Motor 15 für eine gegenseitig abgestimmte Bewegung der Welle 38 mit der Welle 16 durch eine mechanische, elektrische oder hydraulische Kopplung verbunden. Die Stange 37 ist länger als der Abstand zwischen der Welle 38 und der Druckplatte 10 so daß sich die Rolle 35 bei zusammengerücktem Schlauch über einen für das Nachfüllen benötigten Schlauchabschnitt bewegt.

Das gefederte Einlaßventil 24 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 kann durch eine Drossel, z. B. durch eine Schlauchverengung, und das ungefederte Ventil 28 der Ausführungsbeispiele 3, 4 und 5 kann durch ein Rückschlagventil im Schlauch ersetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann die Schließstellung des Einlaßventils 24 durch eine den Schlauch nur verengende Drosselstellung ersetzt werden.

In den Fällen in denen das Einlaßventil durch eine Drossel ersetzt oder in seiner Schließstellung als Drossel wirkt, strömt der größere Teil des von dem Nachfüllstempel 25 oder 29 verdrängte Fluid stromabseitig in die Förderkammer 19, weil der Abfluß stromaufseitig durch die Drosselwirkung behindert wird. Wenn jedoch die Förderkammer 19 gefüllt und aufgespannt ist, kann das überschüssige verdrängte Fluid gedrosselt stromaufwärts abfließen.

Ein gefedertes Druckelement kann in bekannter Weise durch ein ungefedertes mit der gleichen Wirkung ersetzt werden, wenn der ihm zugeordnete Teil der Druckplatte 10 gefedert ist.

Bezugszeichenliste

10 Druckplatte
12 Schlauch
13 Förderrichtung
14 Lager
15 Motor
16 Welle
17 Nockenscheibe
18 Auslaßventil
19 Förderkammer
20 Förderelement
21 Einlaßventil (Fig. 1)
22 Schiebeantrieb (Fig. 1)
23 Feder (Fig. 1)
24 Einlaßventil (Fig. 2)
25 Nachfüllstempel (Fig. 2 u. 5)
26 Nachfüllstempel (Fig. 3)
27 Feder (Fig. 3)
28 Einlaßventil (Fig. 3, 4 u. 5)
29 Nachfüllstempel (Fig. 3)
30 Schließventil (Fig. 3 u. 5)
31 Nachfüllstempel (Fig. 4)
32 Antrieb (Fig. 4)
33 Anschluß (Fig. 5)
34 Speicher (Fig. 5)
35 Rolle (Fig. 6)
36 Feder (Fig. 6)
37 Stange (Fig. 6)

Claims

1 Schlauchpumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere zum Injizieren einer Flüssigkeit mit

a) einem Schlauch (12) für das Fluid
b) mindestens drei Druckelementen die dazu dienen von außen auf den Schlauch (12), seinen Querschnitt einengend, einzuwirken, wobei das erste Druckelement als Einlaßventil (21, 24) und das zweite als Auslaßventil (18) einen als Förderkammer (19) dienenden Schlauchabschnitt begrenzen, dem das dritte Druckelement als Förderelement (20) zugeordnet ist, das bei geöffnetem Einlaßventil (21, 24) zum Füllen der Förderkammer diese freigibt, und
c)jedem Druckelement zugeordneten Antrieben (17),
dadurch gekennzeichnet,
d) daß dem Einlaßventil (21, 24) eine Nachfülleinrichtung (22, 25) zugeordnet ist, durch die beim Auffüllen der Förderkammer (19) dieser eine Fluidmenge zugeführt wird, die sie auf ihren vollen Querschnitt ausdehnt.

2. Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (21, 24) als Überdruckventil ausgebildet ist.

3. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfülleinrichtung als Schiebeantrieb (22) ausgebildet ist, der das Einlaßventil (21) in seiner geschlossenen Stellung in der Förderrichtung (13) verschiebt.

4. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlaßventil eine Rolle (35) vorhanden ist, die einen Antrieb (38) aufweist, der sie in die Schließstellung und in dieser in der Förderrichtung (13) bewegt.

5. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachfülleinrichtung ein viertes, einen Nachfüllstempel (25) bildendes Druckelement vorhanden ist.

6. Schlauchpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfüllstempel (25) stromab des Einlaßventils (24) angeordnet ist und daß die Antriebe (17) dieser Druckelemente so ausgebildet sind, daß sie das Einlaßventil (24) zeitlich vor dem Nachfüllstempel (25) in ihre Schließstellungen bewegen.

7. Schlauchpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfüllstempel (29) über eine Feder (27) angetrieben ist.

8. Schlauchpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nachfüllstempel (29) und der Förderkammer (19) ein fünftes Druckelement vorhanden ist, das als Schließventil (30) die Förderkammer (19) stromaufseitig abschließt, wenn der Nachfüllstempel (29) die Förderkammer (19) aufgefüllt hat.

9. Schlauchpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (32) des Nachfüllstempels (31) eine Steuerung aufweist, die ihn bei geschlossenem Einlaßventil (28) dosiert zur Erzeugung eines Druckes betätigt, der zum Aufspannen der Förderkammer (19) erforderlich ist.

10. Schlauchpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (12) neben dem Nachfüllstempel (25) einen Anschluß (33) an einen elastisch nachgiebigen Speicher (24) für das Fluid aufweist.

11. Schlauchpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (33) des elastisch nachgiebigen Speichers (24) an den Schlauch (12) zwischen dem Nachfüllstempel (25) und dem Schließventil (30) angeordnet ist.

12. Schlauchpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufseitig vom Einlaßventil eine den Fluidstrom drosselnde Drossel vorhanden ist und daß das Einlaßventil als Nachfüllstempel ausgebildet ist.