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Schlauchpumpe Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe mit mindestens
einem Schlauchs welcher nach der Art einer peristaltischen Bewegung zwischen einer
im wesentlichen gehäusefesten Druckplatte und einer Anzahl von etwa kreisförmig
umlaufend angeordneten Quetsohrollen zusammendrückbar ist.
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Bei der bekannten Schlauchpumpe sind in der Regel mehrere nebeneinander
angeordnete Schläuche vorgesehen. Bei der bekannten Schlauchpumpe wird es als nachteilig
empfunden, daß die zwischen den Quetschrollen und der Druckplatte angeordneten Schläuche,
welchen von den kreisförmig umlaufend angeordneten Quetschrollen fortwährend eine
peristaltische Bewegung zur Förderung der in den Schläuchen befindlichen Medien,
insbesondere Flüssigkeiteni aufgeprägt wird, einem starken Verschleiß unterliegen.
Dieser erhebliche Verschleiß wird dadurch hervorgerufen, daß die Schläuche beim
Angreifen der Quetschrollen nicht nur radial belastet, d.h. zusammengepreßt w'erden,
sondern durch die sich auf einer Kreisbahn an den Schläuchen abwälzenden Quetschrolien
gleichzeitig in Richtung dieser Kreisbahn gedehnt werden. Die hierbei zwischen den
Quetschrollen und den Schläuchen einerseits sowie zwischen der Druckplatte und den
Schläuchen andererseits auftretende Reibung sowie die an den Schläuchen verrichtete
Walkarbeit selbst rufen einen erheblichen Verschleiß nicht nur der Schläuche, sondern
ebenfalls der Quetschrollen hervor, welche häufig aus Kunststoff, z.B, Polyvenylchlorid,
gefertigt sind.
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Die in Schlauchpumpen zur Verwendung gelangenden flexiblen Schläuche
weisen häufig erhebliche Fertigungstoleranzen auf. Insbesondere weisen die in ein
und derselben Schlauchpumpe verwendeten Schläuche unterschiedliche Wandstärken auf.
Diese unterschiedlichen Wandstärken der Schläuche machen sich wie folgt nachteilig
bemerkbar: Der Schlauch mit der dicksten Wandung wird am ehesten zusammengequetscht.
Zwischen diesem Schlauch und den anliegenden, von den Quetschrollen und der Druckplatte
gebildeten Reibungsflächen herrscht demnach wegen der an dieser Stelle größeren
Normalkraft eine Haftreibung, welche wesentlich größer sein kann als diejenige,
welche an den anderen Schläuchen herrscht. Die an den anderen Schläuchen herrschende
Haftreibung wird somit gewissermaßen von dem Schlauch, welcher die dickste Wandung
aufweist, diktiert. Dieses hat zur Folge, daß der Schlauch mit der dicksten Wandung
infolge der auf ihn wirkenden größeren Haftreibung um einen größeren Betrag von
den im Umlauf befindlichen Quetschrollen mitgeschleppt bzw. in seiner Längsrichtung
gedehnt wird, als es bei den anderen Schläuchen der Fall ist. Es kommt hinzu, daß
der Schlauch mit der dicksten Wandung, nachdem er um einen verhältnismäßig großen
Betrag in seiner Längsrichtung gedehnt ist, mit einem Mal zurückspringt.
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Diese Dehnung im Sinne eines Vorschiebens des Schlauches und dessen
nachfolgendes Zurückspringen wiederholt sich beim Betrieb der bekannten Schlauchpumpe
in unregelmäßiger Folge und beeinflußt mit dieser Unregelmäßigkeit ebenfalls die
Reibungsverhältnisse an den anderen Schläuchen. Hiermit ist der Nachteil verbunden,
daß mit der bekannten Schlauchpumpe kein gleichmäßig pulsierender Förderstrom erreicht
werden kann. Ein gleichmäßig pulsierender Strom des zu fördernden Mediums ist jedoch
besonders dann erwünscht, wenn eine Schlauchpumpe - beispielsweise in chemischen
Laboratorien - als Dosier- bzw. Meßeinheit verwendet werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile
des Bekannten eine Schlauchpumpe zu
schaffen, bei welcher die Schläuche
nur einem verhältnismäßig geringen Verschleiß unterliegen und bei welcher ein gleichmäßig
pulsierender Strom des zu fördernden Mediums ermöglicht ist. Entsprechend der Erfindung
wird diese Aufgabedadurch gelöste daß zwischen dem Schlauch bzw. den Schläuchen
und der Druckplatte einerseits sowie zwischen dem Schlauch bzw. den Schläuchen und
den Quetschrollen andererseits jeweils eine die gesamte Druckzone überdeckende Folie
aus einem besonders gleitfähigen Werkstoff, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen,
angeordnet ist, wobei zumindest die zwischen dem Schlauch bzw. den Schläuchen und
den Quetschrollen angeordnete Folie lose eingelegt und nur an einem sich im wesentlichen
parallel zu den Drehachsen der Quetschrollen erstreckenden Randabschnitt auf der
einen Seite der angedrückten Quetschrollen mindestens mittelbar am Gehäuse befestigt
ist, wobei der auf der anderen Seite der angedrückten Quetschrollen angeordnete
unbefestigte Randabschnitt mit seinem freien Ende etwa in die Richtung weist, in
welcher sich die Drehachsen benachbarter Quetschrollen auf der etwa kreisförmigen
Umlaufbahn fortbewegen.
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Bei der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe sind die sich in der Druckzone
zwischen den Quetschrollen und der Druckplatte befindenden Schlauchabschnitte der
einzelnen Schläuche von den verhältnismäßig hohen Haftreibungswerten an den Oberflächen
der Quetschrollen und der Innenfläche der Druckplatte völlig unabhängig. Jeder einzelne
Schlauchabschnitt bewegt sich gewissermaßen in einem eigenen Gleitbett, d.h. die
einzelnen Schlauchabschnitte können sich sowohl in Richtung ihrer Längserstreckung
als auch in Richtung ihrer Quererstreckung völlig frei gleitend bewegen. Hierdurch
wird zunächst erreicht-, daß die Abnutzung der Schläuche auf ein Mindestmaß herabgesetzt
wird.
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Durch die besondere Anordnung der zwischen dem Schlauch bzw. den
Schläuchen und den Quetschrollen befindlichen, lose eingelegten Gleitfolie wird
gewissermaßen eine Trennschicht
zwischen den sich mit ihren Drehachsen
auf einer etwa kreisförmigen Umlaufbahn fortbewegenden Quetschrollen und den Schläuchen
gebildet, so daß eine Längendehnung der Schläuche in Richtung dieser kreisförmigen
Umlaufbahn nahezu vollständig entfällt. Da eine derartige Längendehnung der einzelnen
Schlauchabschnitte, welche unabhängig voneinander gewissermaßen in einem eigenen
Gleitbett angeordnet sind, entfällt, ist es völlig unerheblich, ob ein einzelner
Schlauch, beispielsweise infolge einer Fertigungstoleranz, eine wesentlich größere
Wandstärke als die anderen Schlauchabschnitte aufweist oder nicht. Bei der praktischen
Ausführung hat sich herausgestellt, daß die Vorschubbewegung der einzelnen Schläuche
in Richtung der kreisförmig umlaufenden Drehachsen der Quetschrollen völlig gleichmäßig
und darüber hinaus äußerst gering ist. Ein Zurückspringen bzw. Zurückfedern eines
einzelnent die dickste Wandung aufweisenden Schlauches wurde bei der erfindungsgemäßen
Schlauchpumpe folglich nicht beobachtet. Mit der Schlauchpumpe entsprechend der
Erfindung kann deshalb ein in sämtlichen Schläuchen gleichmäßig pulsierender, vorteilhafter
Strom des zu fördernden Mediums erzielt werden.
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Ein besonderer Vorteil entsprechend der Erfindung besteht darin,
daß zumindest die zwischen dem Schlauch bzw. den Schläuchen und den Quetschrollen.
angeordnete Folie lose eingelegt und nur an einem sich im wesentlichen parallel
zu den Drehachsen der Quetschrollen erstreckenden Randabschnitt auf der einen Seite
der angedrückten Quetschrollen am Gehäuse, und zwar mindestens mittelbar, befestigt
ist. Hierbei ist diese lose eingelegte Folie derart angeordnet, daß der auf der
anderen Seite der angedrückten Quetschrollen angeordnete unbefestigte Randabschnitt
mit seinem freien Ende etwa in die Richtung weist, in welcher sich die Drehachsen
benachbarter Quetschrollen auf der etwa kreisförmigen Umlaufbahn fortbewegen. Wie
bereits erwähnt, wird durch diese besondere Anordnung der sich zwischen den Quetschrollen
und dem Schlauch bzw. den Schläuchen befindenden, im wesentlichen gehäusefesten
Folie eine stationäre Trennschicht
gebildet, welche eine Längsdehnung
der Schläuche äußerst gering hält und die Schläuche von der Relativbewegung des
Rollensystems entkuppelt. Dadurch, daß die Folie nur einseitig, d.h. entgegen der
Bewegungsrichtung der auf einer Kreisbahn umlaufenden Drehzapfen der Quetschrollen,'befestigt
ist, ist eine unkomplizierte Anordnung geschaffen worden, welche vor allem bewirkte
daß sich die Folie selbsttätig an die Bewegung der Quetschrollen anpassen kann.
Außerdem wird durch diese vorteilhafte Anordnung jegliche Faltenbildung in der Folie
vermieden und darüber hinaus eine unkomplizierte Auswechselbarkeit einer nach längerer
Betriebszeit unbrauchbar gewordenen Folie ermöglicht.
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Ergänzend wird bemerkt daß es grundsätzlich möglich ist, auch-die
zwischen der Druckplatte und dem Schlauch bzw. den Schläuchen angeordnete Folie
auf die gleiche vorteilhafte; vorstehend geschilderte Weise zu befestigen.
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Die Folien aus besonders gleitfähigem Werkstoff bestehen vorzugsweise
aus Polytetrafluoräthylen (TFE), Statt dessen kann jedoch ebensogut ein Mischpolymerisat-aus
Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen (FEP) verwendet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die zwischen dem Schlauch
bzw. den Schläuchen und der Druckplatte angeordnete Folie eine auf die Innenfläche
der Druckplatte aufgebrachte, vorzugsweise aufgeklebte, Schicht bilden. Eine zweckmäßige
Befestigung, welche gleichzeitig eine gute Auswechselbarkeit der zwischen dem Schlauch
bzw. den Schläuchen und den Quetschrollen angeordneten Folie gestattet, wird entsprechend
der Erfindung dadurch erzielt, daß diese Folie an einer Haltekonsole befestigt ist,
welche zugleich der Befestigung des Schlauchs bzw. der Schläuche dient.
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Bei einer«Schlauchpumpe, bei welcher die Quetschrollen mit endseitigen
Lagerzapfen in zwei im Abstand voneinander koaxial und drehfest auf einer Antriebswelle
angeordneten Flanschen
drehgelagert sind, hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, daß die Lagerzapfen der Quetschrollen in sich etwa radial zur Antriebswelle
erstreckenden, in radialer Richtung nach außen offenen Schlitzen innerhalb der Flanschen
geführt und gehaltert sind. Die sich radial erstreckenden Schlitze gestatten zunächst
eine leichte Montage der Quetschrollen, da diese mit ihren Lagerzapfen lediglich
radial zur Antriebswelle in die Schlitze eingeführt und in diesen auf eine zweckmäßige
Weise gehaltert zu werden brauchen. Damit ein Schiefziehen der lose eingelegten
Folie bzw.
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Folien mit Sicherheit vermieden wird, ist es wichtig, daß die Drehachsen
der Quetschrollen exakt parallel zur Antriebswelle und damit exakt parallel zur
randlichen Befestigungsstelle der lose eingelegten Folie bzw. Folien angeordnet
sind. Dieses bedingt eine genau fluchtende Anordnung der jeweils in den beiden Flanschen
vorzusehenden gegenüberliegenden Lagerstellen für die La-Lagerzapfen einer jeden
Quetschrolle. Diese genau fluchtende Anordnung kann auf eine verhältnismäßig einfache
Weise durch Anwendung der vorgenannten Merkmale erzielt werden, und zwar kann die
Herstellung der die Lagerstellen bildenden Schlitze dann erfolgen, nachdem die Flansche
bereits drehfest auf der Antriebswelle montiert sind. Hierbei werden jeweils zwei
auf den beiden Flanschen einander gegenüberliegende Schlitze in einem Arbeitsgang
beispielsweise auf der Fräsbank hergestellt, wodurch zwangsläufig die geforderte
flucht ende Anordnung einander gegenüberliegender Lagerstellen erzielt wird.
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In den Zeichnungen ist die Schlauchpumpe entsprechend der Erfindung
anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen
teilweisen Horizontalschnitt einer Schlauchpumpe und Fig. 2 eine Schnittdarstellung
entsprechend der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten abgeknickten Schnittlinie.
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In den Fig. 1 und 2 ist mit der Ziff. la eine Schlauchpumpe bezeichnet.
Das Pumpengehäuse 13 ist mittels einer deckelförmigen Druckplatte 2 abgedeckt, die
in den Drehzapfen 3 schwenkbar gelagert ist. Unterseitig ist die deckelfßrmige Druckplatte
2 mit einer aus Fig. 2 ersichtlichen, im Längsschnitt etwa teilkreisförmigen Ausnehmung
4 versehen, welche einen wesentlichen Teil eines mit der Ziff. 5a bezeichneten Rollensystems
parallel zu dessen Axialerstreckung überspannt. Das Rollensystem 5a besitzt zwei
drehfest und koaxial auf einer Antriebswelle 6 seitlich, angeordnete Flansche 7.
In den Flanschen 7 sind diese quer durchsetzende Schlitze 25 zur Aufnahme von Lagerzapfen
9 der kreisförmig in gleichem Radialabstand um die Antriebswelle 6 angeordneten
Quetschrollen 10 vorgesehen. Die drehfeste Verbindung der Flansche 7 mit der AntriebSwelle
6 wird mittels Scherstifte lla bewirkt. Die Antriebswelle 6 ist in Wälzlagern 1M2
im Gehäuse 13 drehgelagert.
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Zwischen den jeweils oberen, in der Druckzone angeordneten angedrückten
Quetschrollen 10 und der Ausnehmung 4 innerhalb der deckelförmigen Druckplatte 2
werden Schläuche 14 in etwa einer peristaltischen Bewegung zusammengedrückt. Durch
diese peristaltische Bewegung wird jeweils ein Abschnitt des zu fördernden Mediums,
beispielsweise einer Flüssigkeit, im Schlauch ab gequetscht und in Richtung der
mit x bezeichneten Pfeile in Förderrichtung verdrängt bzw. gepumpt. Der Drehsinn
der Bauteile 6, 7 und 10 ist jeweils durch Pfeile gekennzeichnet.
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Die Schläuche 14 sind in einer Haltekonsole 15 festgelegt.
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Die deckelförmige Druckplatte 2 ist mittels eines außen über einen
Drehknopf 20 zu betätigenden Drehriegels l9 in einer nicht näher bezeichneten Ausnehmung
einer Halteplatte 21 festgelegt. Zwischen dem Bedienungsknopf 20 und der deckelfdrmigen
Druckplatte 2 stützt sich eine Druckfeder 22 ab, so daß die geschlossene deckelförmige
Druckplatte 2 mit ihrer Ausnehmung 4
nachgiebig gegen die Schläuche
14 gepreßt ist.
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Das Rollensystem 5a der SchlZuchpumpe 1a entsprechend der Erfindung
besitzt eine Stützrolle 23, welche unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers 24 frei
drehbar auf der Antriebswelle 6 gelagert ist. Die axiale Länge der Stützrolle 23
entspricht im wesentlichen der axialen Länge einer Quetschrolle 10. Während die
Quetschrollen 10 mit der Antriebawelle*6 und den Flanschen 7 umlaufen, wälzen sich
die Quetschrollen 10 auf der Mantelfläche der Stützrolle 23 ab. Die Quetschrollen
10 sind mit ihren Lagerzapfen 9 in den sich radial bezüglich der Antriebswelle 6
erstreckenden Schlitzen 25 geführt. Die Lagerzapfen 9 sind mittels eines flexiblen
Kunststoff- bzw. Gummiringes 26, welcher in einer aus Fig. 1 ersichtlichen Ringnut
27 am Umfang eines jeden Flansches 7 angeordnet ist, gegen ein Herausfallen gesichert.
Aus den Fig. 1 und 2 geht deutlich hervor, daß die Lagerzapfen 9 mit einem wesentlichen
Abstand bzw. einem wesentlichen Spiel vom Grund eines jeden Schlitzes 25 angeordnet
sind, Dieser Abstand bzw. dieses Spiel ist dadurch möglich, daß sich die Quetschrollen
10 auf der Mantelfläche der Stützrolle 23 abwälzen können, so daß von den Lagerzapfen
9 keine Druckkräfte auf den Grund der Schlitze Ubertragen werden. Wie aus Fig. 2
ersichtlich ist, ist zwischen den Schläuchen 14 und der Druckplatte 2 eine die gesamte
Druckzone überdeckende Folie 17 angeordnet. Die Folie 17 bildet eine Schicht, welche
auf die Innenfläche der Druckplatte 2, und zwar innerhalb der Ausnehmung 4 und darüber
hinaus, aufgeklebt ist. Außerdem ist zwischen den Schläuchen 14 und den Quetschrollen
10 eine ebenfalls die gesamte Druckzone überdeckende weitere Folie 16 vorgesehen.
Die Folie 16 ist lose eingelegt und nur an einem sich im wesentlichen parallel zu
den Drehachsen der Quetschrollen 10 erstreckenden Randabschnitt 28 auf der einen
Seite der angedrückten Quetschrollen 10 an der Haltekonsole 15 befestigt. Auf der
anderen Seite der angedrückten Quetschrollen 10 weist der unbefestigte Randabschnitt
29 der Folie 16 mit seinem freien Ende etwa in die Richtung,
in
welcher sich die Drehachsen der benachbarten Quetschrollen 10 auf der etwa krèisförmigen
Umlaufbahn fortbewegen.
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Die Folien 16, 1? können vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen oder
aus einem Mischpolymerisat, welches aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen
gebildet ist, bestehend