DE2034526A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Em stellen des durch eine Leitung stromenden Mediums auf einen vorgegebenen Durchfluß wert - Google Patents

Description

Patentanwälte

Br.-Ing. Wilhelm Reiche]
Dipl-Iiig. Wolfgang ßeichel

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraße 13

6335 6336 TECHFICON INSTRUMENTS CORPOBA. TIOIT, Tarry town, N.Y., USA

Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des durch eine leitung strömenden Mediums auf einen vorgegebenen Durchflußwert

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des durch eine Leitung strömenden Mediums auf einen vorgegebenen Durchflußwert und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Die heute benutzten Geräte zum Analysieren von gasförmigen und bzw. oder flüssigen Proben arbeiten mit einem konstanten Durchfluß. Solche Analysiergeräte sind beispielsweise in der US-Patentschrift 3 241 432 beschrieben. Diese Analysiergeräte arbeiten vorzugsweise mit einer geringeren konstanten Probendur'chflußmenge und einer höheren Probenanalysiergeschwindigkeit. Es ist daher erforderlich, eine kleinere Probe pro Analyse und eine größere Anzahl von Proben pro Zeiteinheit zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Vorteil des geringeren Probendurchflusses besteht darin, daß die SchlauchCLuetschpumpen, die in den Analysiergeräten enthalten sind und zum Durchpumpen der aus gasförmigen und bzw. oder flüssigen Medien bestehenden Proben dienen, mit geringeren Betriebsgeschwind igke it en und mit Quetschschläuchen von optimalem Innendurchmesser arbeiten können.Bei der automatischen Analyse von Blutflüssigkeitsproben ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn der Innendurchmesser der Leitungen oder Schläuche kleiner als 0,381 mm ( 0,015 Zoll) ist. Es besteht dann nämlich die Gefahr, daß eioh die Leitungen oder Sohläuohe mit

109808/0241

festen oder halbfesten Stoffen, beispielsweise Agglutinine, die in den Blutflüssigkeitsproben enthalten sind, verstopfen. Für solche Analysiergeräte muß man daher Schläuche oder Leitungen benutzen, deren Innendurchmesser größer als 0,381 ram (0,015 Zoll) ist. Andererseits soll aber der Innendurchmesser der Leitungen so klein wie möglich sein, damit er dem geringeren Durchfluß des Analysiergeräts angepasst ist. Bekanntlich ändert sich der Durchfluß proportional mit dem Quadrat des Innendurchmessers der benutzten Leitungen und Schläuche. Wenn man nun Leitungen oder Schläuche mit einem Nenninnendurchmesser von 0,4-06 mm (0,016 Zoll) benutzt, dann tritt infolge der derzeitigen Herstellungstoleranzen das Problem auf, daß große Veränderungen im Durchfluß auftreten, da der Innendurchmesser zum Teil erheblich von 0,406 mm (0,016 Zoll) abweicht. Solche Leitungen und Schläuche sind daher für Analysiergeräte mit konstantem Durchfluß unbrauchbar, falls nicht eine Eichung oder genaue Einstellung des Durchflusses vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein durch eine Leitung strömendes gasförmiges und bzw. oder flüssiges Medium auf einen vorgegebenen Durchflußwert einzustellen, also eine Eichung der Leitung oder des Schlauche bezüglich des Durchflusses vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß . das Medium durch die Leitung oder den Schlauch geschickt wird, und daß bei, einem zu großen Durchfluß der Innendurchmesser der Leitung oder des Schläuche unter ständiger Messung des Durchflusses solange verringert wird, bis sich der -vorgegebene Durchfluß einstellt.

Palis die Leitung aus einem elastischen Material besteht, wird sie zur Verminderung des Innendurchmessers vorzugsweise in die' Länge gezogen. Nachdem die langgestreckte'Leitung auf den vorgegebenen Durchfluß geeicht ist, wird sie in dem langge zogenen Zustand gelassen«

109.808/0249. - -

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß -eine Befestigungsvorrichtung das Einlaßende der elastischen Leitung ortsfest haltert und daß am Auslaßende der Leitung eine bewegbare Klemmvorrichtung angeklemmt ist, mit der die Leitung in die Länge gezogen werden kann. Nach dem Eichvorgang wird auch am Auslaßende der gestreckten Leitung eine ortsfeste Befestigungsvorrichtung angebracht, so daß die Leitung in dem geeichten Zustand bleibt.

Vorzugsweise findet das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens Anwendung bei Schlauehquetschpumpen. Der geeichte Schlauch kann aber auch an eine andere Pumpe angeschlossen sein oder von einer sonstigen Quelle: konstanten Drucks mit einem gasförmigen und bzw. oder flüssigen Medium versorgt werden.

109808/0249

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand · von Figuren beschrieben.

Figtfr 1 und 2 zeigen einen Längsquerschnitt durch eine

Schlauchquetschpumpe und dienen zur Erläuterung des Verfahrens und einer Vorrichtung zum Eichen der Pumpenschläuche nach der Erfindung.

Figur 3

zeigt perspektivisch den Schlauchbefestigungsrahmen für die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Pumpen.

Figur 4

Figur 5

ist die Seitenansicht eines Anschlußstücks zum Festlegen und Verbinden von Schläuchen.

zeigt perspektivisch eine Klemmvorrichtung zum Strecken oder Ausziehen des Schlauche.

Figur 6 und 7

sind teilweise geschnittene Seitenansichten,
die die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung zum Eichen eines
Schlauche erläutern, der nicht zu einer Schlauchquetschpumpe gehört.

Im folgenden wird ein Anwendungsgebiet des Verfahrens und einer Vorrichtung nach der Erfindung beschrieben. Figur 1 zeigt eine Schlauchquetschpumpe 10, die beispielsweise den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie die in der US-Patentschrift 3 227 091 beschriebene . Pumpe haben kann. Die Pumpe weist eine Druckrollenanordnung 12 mit einem Kettenrad 14 und einer endlosen Kette 16 auf. Die Kette 16 wird von dem Kettenrad H in Richtung des dargestellten Pfeils um einen Kettenführungskörper 18 angetrieben.

η der endlosen Kette 16 sind in gleichen Abständen mehrere
jiruekwalsen odsr-Druckrollen 20 frei drehbar angebracht.

109808/024

Wie Figur 3 zeigt, weist ein etwa rech⁴^kförmiger Befestigungsrahmen 20 für die Pumpenschläuche zwei einander gegenüberliegende Stirnwände 24 und 26 mit aufeinanderausgerichteten Befestigungsöffnungen 28 und 30 auf.

Ein zusammendrückbarer Schlauch 32, der aus irgend einem geeigneten elastischen und inerten Stoff hinreichender Festigkeit, beispielsweise Siliciumkautsehuk, besteht, erstreckt sich zwischen den Befestigungsöffnungen oder Befestigungsausschnitten 28 und 30 durch den .Befestigungsrahmen 22. Die Ausschnitte oder Öffnungen 28 und 30 sind an ihrem Boden halbkreisförmig ausgebildet, so daß sie sich dem Kreisquerschnitt des Quetschschlauchs anpassen und mit diesem einen Festsitz bilden. .

Eine Pumpen- oder Druckplatte 34 kann von einer geöffneten Stellung in die gezeigte geschlossene Stellung gebracht werden. In der geschlossenen Stellung passt sich der obere Teil des Quetschschlauchs in eine nicht gezeigte, der Form des Quetschschlauchs angepasstenJRille auf der unteren Seite der Platte 34 ein. Auf diese Weise passt sich der Schlauch der inneren Oberfläche 36 der Plattenrille an und wird dadurch von den Druckrollen 20 zusammengequetscht, wie es.gezeigt ist.

Beim Betrieb der Schlachquetschpumpe 10 wird das Kettenrad 14 im Uhrzeigersinn angetrieben, so daß die endlose Kette 16 in Richtung des eingezeichneten Pfeils umläuft, wie es in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist. Dadurch wird der Quetschschlauch 32 von den Druckrollen 20 von links nach rechts fortschreitend zusammengedrückt oder verschlossen, so daß ein im ' Schlauch enthaltenes, flüssiges und bzw. oder gasförmiges Medium bei der Darstellung nach den Figuren 1 und 2 von links nach rechts gepumpt wird.

Im folgenden wird anhand der Figuren 1 und 2 das Verfahren und eine bevorzugte.Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. -

109808/0249

Zum erfindungsgemäßen Einstellen oder Eichen eines äußerst genauen, vorbestimmten Durchflusses bei einer Pumpe nach Art der Figuren 1 und. 2 werden die Pumpenbauteile in den dargestellten Betriebszustand gebracht. Der Quetschschlauch 32 befindet sich dabei zwischen der Druckplatte 34 und den Druckrollen 20.

Vor dem Eichvorgang wird das Einlaßende des Quetschschlauchs 32 bezüglich der Stirnwand 24 des Befestigungsrahmens 22 mittels eines Pumpenschlauch-AnschlußStücks 38 festgelegt. Das in Figur 4 im einzelnen dargestellte Anschlußstück 38 weist einen zylindrischen Mittelabschnitt 40 auf, dessen Außendurchmesser erheblich größer ist, als der Innendurchmesser des Quetschschlauchs 32. An den Mittelabschnitt 40 setzen sich zu beiden Seiten nach außen konisch verjüngende Endabschnitte 42 und 44 an. Die Endabschnitte enden in ebenen Stirnflächen 46 und 48. Zwischen den Stirnflächen 46 und 48 erstreckt sich eine als Durchflußöffnung dienende Bohrung 50. Obgleich das Anschlußstück 38 aus einem beliebigen geeigneten und leicht verfügbaren Material hergestellt sein kann, wird ein verhältnismäßig inerter Kunststoff bevorzugt, beispielsweise Polyäthylen,

Das Anschlußstück 38 wird zur Herstellung der Verbindung in das Einlaßende 52 des zusammendrückbaren Quetschschlauchs 32 gedrückt, bis der Schlauch den Mittelabschnitt 40 des Anschlußstücks eng und fest umgibt. Dadurch entsteht eine sehr sichere, jedoch leicht lösbare Pumpenschlauch-Anschlußstück-Verbindung. Infolge der großen Aufweitung des Einlaßendes des Quetschschlauchs 32 durch das Anschlußstück 38 ist das Einlaßende nicht in der Lage, sich nach rechts durch die öffnung oder den Ausschnitt 28 zu bewegen, so daß das Einlaßende-an dieser Stelle festgelegt wird, wie es Figur 1 zeigt·

Auf den anderen Endabschnitt des Anschlüßstüoke 38 wird in gleicher Weise ein ähnlicher elastischer SohXeueh 54 aufge= steokt. Der Schlauoh 54 führt zu irgeaätiaem Mediumvdae ·

109808/0-24.9-

nach dem Eichvorgang durch die Schlauchquetschpumpe 10 gepumpt werden soll. „

Zum erfindungsgemäßen Eichen der Schlauchquetschpumpe 10 wird der Innendurchmesser des benutzten Pumpenquetschschlauchs derart gewählt, daß er nicht kleiner ist als derjenige Innendurchmesser, der der gewünschten oder vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit oder der Durchfluß hängen ja bekanntlich in erster Linie vom Quadrat des Innendurchmessers oder Querschnitt des Quetschschlauches und der Vorschubgeschwindigkeit der Druckrollen der Schlauchquetschpumpe ab.

Zum Eichen wird die Pumpe in Gang gesetzt. Dabei- wird das Kettenrad 14 mit einer konstanten, voigegebenen Drehzahl angetrieben, so daß die Druckrollen gegenüber dem Quetschschlauch 32 eine konstante Vorschubgeschwindigkeit haben. Sobald die Schlauchquetschpumpe 10 ihren stationären Betriebszustand erreicht hat, wird der Pumpendurchfluß mittels eines Durchflußmessers 56 beobachtet. Wenn die angzeigte DurchfluOatig die gewünschte Durchflußmenge übersteigt, wie es bei den meisten hier beschriebenen Beispielen infolge der Wahl des Innendurchmessers des benutzten Quetsehsehlauchs 32 der Pail ist, wird der Innendurchmesser des Quetsehschlauchs 32 vermindert. Zu diesem Zweck wird der Quetschschlauch in die Länge gezogen. Zum Vermindern des Innendurchmessers und damit des Durchflusses wird der Quetschschlauch solange gestreckt, bis der Durchflußmesser 56 den gewünschten Durchfluß anzeigt. Daraufhin wird, falls es notwendig ist, der Quetschschlauch 32 abgeschnitten, und das Auslaßende durch ein weiteres Anschlußstück 39 an der· Stirnwand 26 des Rahmens 22 festgelegt, und zwar in der gleichen Weise wie es bereits bezüglich des Anschlußstücks 33 am Einlaßende des Quetsehschlauchs beschrieben ist.

109808/02 49

Zum Ausführen des Eichvorgangs kann man den Quetschschlauch 32 mit einer, beliebigen passenden Einrichtung in die Länge ziehen, beispielsweise mit einer in Figur 5 dargestellten Schlauchklemme 60. Diese Klemme enthält zwei Klemmartne 62 und 64, die an ihrem einen Ende mittels eines Gelenkzapfens 66, der sich durch ausgerichtete Bohrungen in den Gelenkarmen erstreckt, gelenkig miteinander verbunden sind.

In den Armen 62 und 64 sind an den dem Gelenkzapfen 66 gegenüberliegenden Enden passend geformte Rillen oder Ausnehmungen 68 und 70 vorgesehen, die zusammen eine zylindrische Öffnung bilden, deren Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Quetschschlaucha 32 oder etwas kleiner ist, wenn die Klemmarme 62 und 64 von Hand zusammengepreßt sind, um den Quetschschlauch mit der Öffnung zu erfassen. Die Innenflächen der Ausnehmungen 68 und 70 kann man mit einem rauhen oder groben Überzug beschichten, wie es an den Stellen 72 und 74 dargestellt ist, um den Reibungswiderstand und damit die Greifwirkung der Klemme zu verbessern.

Man kann aber auch das Auslaßende des Quetschschlauchs 32 mit der Hand erfassen, und in die Länge ziehen.

Nach dem Abschneiden und Aufstecken des Quetschschlauchs 32 auf das Anschlußstück 39 wird auf das andere Ende des Anschlußstücks 39 ein weiterer elastischer Schlauch 58 aufgesteckt. Dieser Schlauch dient als Anschlußleitung für den Pumpenauslaß.

Falls der Durchflußmesser 56 beim Erreichen des stationären Betriebszustandes der Schlauchquetschpumpe 10 den gewünschten Durchfluß anzeigt, dann hat der Innendurchmesser des benutzten Quetschschlauche bereits die gewünschte Abmessung. In diesem Falle braucht der Schlauch nicht in die Länge gezogen su werden«, Er wird lediglich abgeschnitten und auf das AnschlußstUok 39 aufgesteckt *

109808/0249

Die Erfindung kann man auch auf Schlauchq.uetschpum.pen anwenden, die bis zu 16 oder mehr Quetschschläuche aufweisen. Derartige Pumpen fördern dann eine den vorhandenen Quetschschläuchen entsprechende Anzahl von Gas- oder Flüssigkeitsproben. Solche Pumpen sind beispielsweise in der US-Patentschrift 3 134 263 beschrieben. Diese Pumpen dienen zur Versorgung von Analysiereinrichtungen, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 241 432 beschrieben sind. Bei solchen Anlagen können die Druckrollen 20 eine Vorschubgeschwindigkeit von 25,4 cm/min (10 Zoll/min) in bezug auf die Pumpenschläuche haben. Dadurch erreicht man einen gewünschten Probendurchfluß von 25 Lambda/min, ohne daß dabei die Proben die Pumpenschläuche verstopfen.

Für diese gewünschte Strömungsgeschwindigkeit der flüssigen und bzw. oder gasförmigen Proben ist es notwendig, daß die Pumpenschläuche einen Innendurchmesser von 0,406 mm (0,016 Zoll) haben. Bei einem solchen Innendurchmesser wird eine Verstopfung der Schläuche durch die Proben vermieden. Vorzugsweise sollen die Quetschschläuche einen Innendurchmesser haben, der größer als 0,381 mm (0,015 Zoll) ist. Dies wird noch in Verbindung ; mit dem Pumpen von Blutflüssigkeitsproben erläutert. Bei einem solchen Innendurchmesser wird eine Verstopfung der Schläuche durch feste oder halbfeste Stoffe, beispielsweise Agglutinine, die in Blutflüssigkeitsproben auftreten, vermieden.

Falls man für die Pumpenschläuche Siliconkautschuk verwendet, der infolge seiner hohen Elastizität und Festigkeit bevorzugt wird, muß man einen Schlauch mit einem Innendurchmesser von 0/457 mm (0,018 Zoll) verwenden, da die von dem Hersteller angegebenen Toleranzen + 0,051 mm (0,002 Zoll) betragen. Wenn man daher einen Siliconkautschukschlauch mit einem Innendurchmesser von weniger als 0,457 mm (0,018 Zoll) wählenwürde und wenn dieser Schlauch zufällig eine maximale Toleranz von -0,051 mm (0*002 Zoll) aufweisen würde, dann wäre ein solcher Schlauch unbrauchbar, da sein Innendurchmesser kleiner als 0,406 mm (0,016 Zoll) sein würde. Den Durchmesser eines solchen Schlauches kann

•^V' 1Q9808/0249

man nioht vergrößern.

Wenn man für den Quetschschlauch 32 einen Schlauch mit einem Innendurchmesser von 0,457 + 0,051 mm (0,018 + 0,002 Zoll) wählt, ist es in den meisten Fällen notwendig, den Innendurchmesser dieses Schlauches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Länge zu ziehen, bis der Durchfluß 25 Lambda/min erreicht. Wie bereits erwähnt, wird der Durchfluß mit dem Durchflußmesser 56 gemessen. Wie ebenfalls bereits beschrieben, wird anschließend der Schlauch abgeschnitten und auf das Anschlußstück 39 gesteckt. Damit ist der Eichvorgang beendet, und es wird ein Probendurchfluß von 25 La.mbda/min sicher gestellt. Bei einer Schlauchquetschpumpe mit mehreren Schläuchen wird die Eichung für alle Pumpenschläuche durchgeführt.

Für wenige Ausnahmefälle, bei denen der Innendurchmesser des Schlauche mit einem Nenndurchmesser von 0^457 mm (O9OI8 Zoll) genau 0,406 mm (0,016 Zoll) beträgt ₉ zeigt der Durchflußmesser 56 sofort den gewünschten Durchfluß von 25 Lambda/min an. Dieser Schlauch kann sofort abgeschnitten und auf das Anschlußstück 39 aufgesteckt werden«, Da eine Verkleinerung des Innendurchmessers nicht notwendig ist, braucht dieser Schlauch nicht in die Länge gezogen zu werden*

Obwohl das erfindungsgemäße Eichverfahren anhand einer Schlauchquetschpumpe besenrieben ist., ist.es auf sole he Vorrichtungen nicht beschränkt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man beliebige elastische Schläuche e'ichen. So ist beispielsweise in den Figuren β und 7' eine Quelle 80 für ein gasförmiges und bzw* oder flüssiges Medium dargestellt, die einen etwa konstanten Druok hat« Weiter·= hin sind awei Stirnwände 82 und 84 vorgesehene Mit der gezeigtes Anordnung kann man ein Stück &@s elastischen Sehlauoks- 86 g®·= nauatens eichen, um ain
stellen. Allerdixigs darf dar
d'ea Sclilaueha 8β nicht kleiner g©i& al® äts-joaig©

■ - 11 -

der dem gewünschten Durchfluß entspricht. Der Eichvorgang wird wiederum mit einem Durchflußtnesser 56 durchgeführt. Das anschließende Pestlegen des Schlauchendes erfolgt wiederum mit einem Anschlußstück 39» wie beim Eichen des Pumpenschlaue hs 32.

Obwohl in den beschriebenen /lusführungsbeispielen Anschlußstücke 38 und 39 zum Festlegen des Einlaß- und Äuslaßabschnitts des Schlauche verwendet werden, kann man für diesen Zweck auch andere Vorrichtungen benutzen. So kann man beispielswedie in der US-Patentschrift 3 353 567 beschriebenen Ve* :,)indungs- oder Anschlußmuffen benutzen. Den SiliconkautschukschDa uch kann man beispielsweise auf der Muffe mittels eines Epoxidharzes festkleben. Die in Figur 5 dargestellte Schlauchklemme kann ebenfalls anders ausgebildet sein. Es muß sich .abei lediglich um eine Vorrichtung handeln, mit der man den .. ,hlauoh in die Länge ziehen kann.

109808/0249

Claims (9)

1. Patentansprüche

   1J Verfahren zum Einstellen des durch eine Leitung strömenden' Mediums auf einen vorgegebenen Durchflußwert, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium durch die leitung geschickt wird und daß bei einem zu großen Durchfluß der Innendurchmesser der Leitung unter ständiger Messung des Durchflusses solange verringert wird, bis sich der vorgegebene Durchfluß einstellt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Leitung aus einem elastischen Material besteht und daß zur Verminderung des Innendurchmesser die Leitung in die Länge gezogen wird»
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß nach dem Erreichen des vorgegebenen Durchflusses die in die Länge gezogene Leitung in dem langgezogenen Zustand bleibend gehalten wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet-, daß das Medium durch die Leitung gepumpt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Leitung zum Durchpumpen des Mediums in der der Durchflußrichtung entsprechenden Längsrichtung fortschreitend zusammengequetscht wird ο

   109808/0249
6. 6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Befestigungsvorrichtung (24, 38; 82, 38) das Einlaßende der elastischen Leitung (32;86) ortsfest haItert und daß am Auslaßende der leitung eine bewegbare Klemmvorrichtung (60) angeklemmt ist.
7. 7« Vorrichtung nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß eine weitere Befestigungsvorrichtung (26, 39; 84, 39) das Auslaßende der in die länge gezogenen Leitung (32, 86) ortsfest haltert.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Leitung der Quetschschlauch (32) einer Schlauehquetsehpumpe (10) ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, oder 7, ' dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende der Leitung (86) an eine Pumpe oder sonstige Druckquelle (80) angeschlossen ist. ■

   ReLi/Lo .

   098 0 87 02