DE19726549C2 - Schlauchventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlauchventil zum automatischen Verschließen von Silikon-, Gummi- oder anderen Schläuchen aus ähnlich weichem Material.

Bei automatischen Probenahmegeräten für Wasser und Abwasser wird seit längerem für den Verschluß des Dosiergefäßes ein Schlauchquetschventil verwendet. Dies wird bisher durch Quetschen eines Silikonschlauches durch einen Druckluftzylinder oder einen Hubmagneten erreicht.

Beide Systeme haben technische Nachteile. Die Benutzung eines Druckluftzylinders bedingt das Zurverfügung stehen von Druckluft und den Einsatz eines Magnetventiles zur Ansteuerung. Die Benutzung eines Hubmagneten bedeutet einen hohen Energieverbrauch, was in batteriebetriebenen Geräten nicht akzeptabel ist. Zudem sind beide Systeme aufgrund der verwendeten Komponenten teuer.

Um die genannten Nachteile auszuschalten wird ein Ventil benötigt das neben einem einfachen Aufbau und einfacher Funktion einen kostengünstigen Antrieb benutzt der mit wenig Energie auskommt.

Zweck der Erfindung ist es ein Schlauchquetschventil zu schaffen, das für die verschiedensten Schlauchdurchmesser hergestellt werden kann, hohe Zuverlässigkeit bei einfachstem Aufbau gewährleistet, mit einem einfachen Antrieb auskommt und unkompliziert angesteuert werden kann.

Bei Energieausfall soll das Ventil in der momentanen Stellung verbleiben. Der Schlauchwechsel soll so einfach wie möglich durchgeführt werden können.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Drehbewegung von z. B. einem Getriebemotor direkt in einen Schlauchquetschvorgang umgesetzt wird ohne zusätzliche Umlenkungen oder ähnliches.

Ein Problem hierbei besteht darin, daß die Radialkräfte an der Antriebsachse so gering wie möglich sein sollen um übermäßigen Verschleiß zu verhindern, bzw. eine zusätzliche Lagerung (z. B. Kugellager) zu vermeiden.

Ein weiteres Problem ist die exacte Steuerung des Quetschvorganges damit zum Einen der Schlauch zuverlässig gegen Vakuum und einen bestimmten Druck geschlossen ist, und zum anderen die Krafteinwirkung auf den Schlauch nicht zu groß ist um einen zu schnellen Verschleiß zu verhindern.

Bereits bestehende Patente sind ebenfalls ungeeignet, den oben genannten Ansprüchen gerecht zu werden.

• 1. DE-AS 10 77 932
  Die Vorrichtung in diesem Patent ist zwar ebenfalls geeignet einen weichen Schlauch zu verschließen, jedoch auf meinen Anwendungsfall bezogen mit einigen Nachteilen behaftet:
  • 1. der Schlauch muß auf einer Seite frei gelagert sein da beim Verschließen eine relativ große Zugbewegung erfolgt.
  • 2. Zum Verschließen bzw. Öffnen ist eine halbe Umdregeung notwendig, was eine relativ lange Zeit in Anspruch nimmt.
  • 3. durch die excentrische Bewegung wird der Antrieb radial belastet, was eine aufwendigere Konstruktion bedingt.
  • 4. zum Abdichten gegen Druck und Vakuum ist (wie in Patentanspruch 5 beschrieben) eine zusätzliche Anlagefläche notwendig, bzw. die Drehbewegung muß vergrößert werden.
• 2. US 4,821,996
  Dieses Patent beschreibt eine Vorrichtung durch die grundsätzlich auch nur ein Schlauch abgequetscht werden kann, hat jedoch auf meine Problemstellung bezogen mehrere Nachteile:
  • 1. aufwendige Konstruktion (teuer)
  • 2. Krafteinwirkung auf den Schlauch nicht dosierbar
  • 3. Umschaltzyklus (Schließen/Öffnen) würde eine ganze Umdrehung erfordern.
  • 4. das System arbeitet nicht verschleißoptimiert, da der Schlauch offensichtlich durch die schiefe Ebene erhöhtem Abrieb ausgesetzt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1.

Die Umsetzung einer Drehbewegung in einen Quetschvorgang erfolgt durch die Verwendung eines Quetschgehäuses (1) und einem darin laufenden drehbaren Kolben (2). Beide Teile haben Ausnehmungen die zusammen einen Kanal für das Einsetzen des Schlauches (4) bilden. Durch Drehen des Kolbens erfolgt ein Versatz des inneren Kanales zum äusseren, was eine Scherbewegung auf den Schlauch ausübt. Mit zunehmender Drehung verengt sich der Schlauchdurchmesser bis zum vollkommenen Verschluß.

Durch gleichzeitige, beidseitige Quetschung des Schlauches am Ein- und Ausgang entstehen praktisch keine Radialkräfte am Antrieb.

Die besondere Ausbildung der Quetschkanten ergeben eine sehr schonende Behandlung des Schlauches was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt.

Der Spalt (8) zwischen Drehteil und Gehäuse an der Quetschkante (unterschiedliche Durchmesser) bewirkt, daß das Verschließen des Schlauches schon bei relativ geringer Kraft des Antriebes einsetzt und bei Krafterhöhung (Weiterdrehung des Drehkolbens) fortgesetzt wird ohne den Schlauch übermäßig zu belasten.

Dies wirkt sich auf die Steuerung (Positionierung) des Ventiles sehr vereinfachend aus. Um ein sicheres Abquetschen des Schlauches zu erreichen, muß der Antrieb lediglich in Schließrichtung in Gang gebracht werden bis der Abquetschvorgang erfolgt ist.

Dies wird durch eine einfache Zeitsteuerung in Abhängigkeit von der Drehzahl erreicht.

Um die Quetschkraft des Ventiles genau zu definieren wird die Leistung des Antriebes so begrenzt, daß das notwendige Drehmoment nicht überschritten werden kann. Dies erfolgt bei einem Elektromotor z. B. durch eine Strombegrenzung oder ähnliches.

Das heißt, die Drehbewegung wird nur so lange fortgesetzt bis das gewünschte Drehmoment erreicht ist und der Motor somit stehenbleibt.

Die Einschaltzeit wird dabei so gewählt, daß Sie nur geringfügig länger ist als für den Schließvorgang notwendig.

Die Untersetzung des Antriebes (Getriebe) ist so gewählt, daß ein Zurückweichen des Drehkol­ bens nach Abschaltung der Energiezufuhr aufgrund der Hemmung sicher vermieden wird. Dies bedeutet, daß nur während der kurzen Zeit des Schließvorganges Energie benötigt wird und das Halten der erreichten Stellung "Offen" oder "Zu" energielos erfolgt.

Die Rückbewegung erfolgt durch Drehrichtungsänderung des Antriebes. Der Drehkolben läuft dann, ebenfalls wieder zeitgesteuert, bis zur Stellung "Offen" zurück. Diese Position ist durch einen mechanischen Anschlag (7) genau definiert.

Durch diese Betriebsart ist es möglich das Quetschventil ohne jeglichen Sensor zuverlässig zu steuern, da lediglich das zur Verfügung stehende Drehmoment für die Erreichung der Schließ­ position ausschlaggebend ist.

Der Kanal für die Schlauchführung ist nach vorne offen, so daß das Auswechseln des Schlauches auf einfache Art möglich ist.

In Fig. 1 ist das Ventil in geöffneter Stellung schematisch dargestellt. Es besteht aus dem Quetschgehäuse (1), dem Drehkolben (2) und dem Antrieb (3). Auf dieser Abbildung ist bereits ein Schlauch (4) eingelegt.

In Fig. 2 ist das Ventil in der Vorderansicht in offener Stellung (I) und in geschlossener Stellung (II) dargestellt.

Fig. 3 zeigt das im Quetschbereich aufgeschnittene Ventil. Hier sind die abgerundeten Quetschkanten am Gehäuse (5) und am Drehkolben (6) sichtbar. Weiterhin der mechanische Anschlag (7) für die Rückstellung auf die Position "offen" und der Spalt (8) zwischen Gehäuse und Drehkolben.

Claims (2)

1. Schlauchventil zum gesteuerten Schließen und Öffnen von weichen Schläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch ein Gehäuse (1) und ein Drehteil (2) senkrecht zu deren Achsrichtung laufender Schlauch (4) durch eine gesteuerte Drehbewegung des Drehteils (2) an zwei, zwischen den Schlauchkanälen im Gehäuse (1) und dem Schlauchkanal des Drehteiles (2), sich durch die Drehung des Drehteiles (2) ergebenden Quetschkanten (6) gleichmäßig abgequetscht wird und solange verschloßen bleibt, bis das Drehteil (2) wieder zurückgedreht wird.

2. Schlauchventil nach Anspruch 1 zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Drehbewegung über eine Kraftbegrenzung des Antriebes und eine Zeitsteuerung erfolgt.