DE2327975B2 - Steuerung für eine peristaltische Schlauchpumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für eine druckluftbetätigte, peristaltische, aus mindestens drei Kammern bestehende Schlauchpumpe, wobei diese Kammern über Druckluftleitungen und Steuerventile mit einer Druckluftquelle in Verbindung stehen. Eine solche Ausbildung ist aus der US-Patentschrift 31 54 021 bekannt.

Peristaltische Pumpen dienen vorzugsweise im medizip.ischen und biologischen Bereich zur Förderung von Sterillösungen, biologischen Suspensionen u. dgl.

Bei den bekannten peristaltischen Pumpen, die durch mechanischen Angriff von Druckelementen an den Schlauch betrieben werden, ist vor allem nachteilig, daß

ίο der Schlauch starkem Verschleiß unterliegt. Bei der vorstehend angegebenen druckluftbetätigien Pumpe ist dieser Nachteil zwar vermieden, jedoch ist deren Steuerung recht kompliziert. Zur Steuerung der drei Pumpenkammern gehört bei dieser bekannten Ausbildung ein Zeitschaltwerk und ein System aus zwei Steuerventilen mit pneumatischen Druckminderern. Die Steuerventile sind mit dem Zeitschaltwerk verbunden, das ihr abwechselndes Öffnen und Schließen bewirkt. Im Betrieb wird zunächst ein Signa) vom Zeitschaltwerk auf das Steuerventil der ersten Kammer der Pumpe gegeben, das dadurch öffnet und diese mit der Druckluftquelle in Verbindung setzt; dabei wird der Schlauch in dieser ersten Kammer plattgedrückt. Hiernach wird ein Signal auf das zweite Steuerventil gegeben, das die Druckluft in die zweite, als eigentliche Pumpe wirkende Pumpenkammer einströmen läßt. Dadurch wird auch der mittlere Schlauchabschnitt zusammengedrückt und das Fördermedium wird in Förderrichtung verdrängt, wobei es den Gegendruck der dritten Pumpenkammer, die durch einen konstanten Druck beaufschlagt ist, überwindet. Danach werden die Steuerventile abgeschaltet, die erste und zweite Pumpenkammer vom Druck entlastet, wodurch das Ansaugen des Fördermediums infolge der Elastizität des Schlauches stattfindet. Des weiteren wiederholt sich das Arbeitsspiel.

Von Nachteil ist hierbei insbesondere, daß zwei Energiequellen, nämlich eine elektrische und eine Druckluftquelle benötigt werden. Hinzu kommt, daß die Beanspruchung des Schlauchs in der dritten, als Druckventil wirkenden Pumpenkammer recht groß ist, da diese nicht gesteuert wird. Darüber hinaus tritt in diesem Ventil eine Drosselung des Fördermediums auf, was für einige biologische Flüssigkeiten, wie beispielsweise für Blut oder Blutplasma unzulässig ist, da es dabei zu einer Eiweißstoffgerinnung kommt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der aufgezählten Nachteile eine solche Steuerung für eine druckluftbetätigte, peristaltische Pumpe zu schaffen, die bei einfacherem Aufbau einen schonenderen Betrieb ermöglicht. Es soll nur eine Druckluftquelle benötigt werden und es sollen beliebige Flüssigkeiten gefördert werden können.
Ausgehend von der bekannten Ausbildung der eingangs beschriebenen Art werden zur Lösung dieser Aufgabe die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten Merkmale vorgeschlagen. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von nur Pneumatikelementen zur Steuerung der Pumpe ist nur eine Energiequelle notwendig, und zwar die Druckluftquelle. Die Beanspruchung des Schlauchs ist geringer und durch den gesteuerten Betrieb auch der dritten Pumpenkammer treten keine unter Umständen unzulässigen Drosselungen auf. Der Aufbau ist einfacher.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der zueehö-

rigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema der Steuerung einer druekluftbetätigten peristaltischen Schlauchpumpe,

F i g. 2 die Verwendung eines Zweimembranventils als Entlastungsventil,

F i g. 3 die Verwendung eines Zweiwegeventils als Entlastungsventil.

Die peristaltische Pumpe mit Druckluftbetätigung hat drei hintereinander um einen elastischen Scnlauch 1 angeordnete druckluftbeaufschlagbare Pumpenkammern 2, 3 und 4. Die in Förderrichtung erste Pumpenkammer 2 wirkt als Saugventil, die zweite Kammer 3 stellt die eigentliche Pumpe dar, während die dritte Pumpenkammer 4 als Druckventil wirkt.

Die Pumpenkammer 2 ist mit einem Steuerdruckerzeuger 5 verbunden, der seinerseits über einen Druckminderer 6 an eine nicht gezeigte Druckluftquelle angeschlossen ist. Die zwei anderen Pumpenkammern 3 und 4 sind mit dem Steuerdruckerzeuger 5 über eine Steuervorrichtung 7 verbunden, die aus zwei Dreimembran-Pneumorelais 8 und 9 mit fixierter Ausgangsstellung, aus einer einstellbaren Drossel 10, einem Speicher U und einem Entlastungsventil 12 besteht.

Die Pumpenkammern 2, 3 und 4 entsprechen in ihrem Aufbau einander; jede hat eine elastische Membrane 13 und einen verstellbaren Anschlag 14. Diese Anschläge 14 dienen zur Einstellung der Pumpenförderleistung.

Der Steuerdruckerzeuger 5 beaufschlagt außer der ersten Pumpenkammer 2 auch die normalerweise geöffnete Düse 16 des ersten Pneumorelais 8 und eine Blindkammer 17 des zweiten Pneumorelais 9 sowie über die Drossel 10 die andere Blindkammer 15 dieses Pneumorelais. Diese Blindkammer 15 ist mit der Düsenkammer 18 des Entlastungsventils 12 und mit einem Speicher 11 unmittelbar verbunden. Die Düsenkammer 18 des Entlastungsventil 12 ist dabei unmittelbar an den Steuerdruckerzeuger 5 angeschlossen.

Eine Düsenkammer 20 des ersten Pneumorelais 8, deren Düse 16 vom Steuerdruckerzeuger 5 beaufschlagt ist, ist mit der benachbarten Blindkammer 21 und mit der Pumpenkammer 3 verbunden, welche die eigentliche Arbeitskammer der Pumpe ist. Eine weitere Verbindung besteht zur normalerweise geschlossenen Düse 22 der anderen Düsenkammer 39 des Pneumorelais 8, die ihrerseits ständig entlüftet ist.

Die zweite Blindkammer 23 des Pneumorelais 8 steht mit der dritten, als Druckventil wirkenden Pumpenkammer 4 und mit den beiden Düsenkammem 24 und 25 des Pneumorelais 9 in Verbindung, während die normalerweise geöffnete Düse 26 dieses Pneumorelais 9 über den Druckminderer 6 an der Druckluftquelle liegt.

Das Entlastungsventil 12 stellt einen Membranfolger dar, dessen Blindkammer 19 mit dem Steuerdruckerzeuger 5, mit der einen Blindkammer 17 des Pneumorelais 9 und über die Drossel 10 auch mit der anderen Blindkammer 15 desselben verbunden ist. Die Düsenkammer 18 des Entlastungsventils 12 ist unmittelbar mit der Blindkammer 15 des Pneumorelais 9 sowie mit dem Speicher 11 verbunden.

Als Entlastungsventil kann auch ein Zweimembranventil 27 gemäß F i g. 2 Verwendung finden, dessen Anschluß an den Punkten a und b wie in F i g. 1 wiedergegeben erfolgt.

Die Blindkammer 28 dieses Zweimembranventils 27 steht dann mit dem Steuerdruckerzeuger 5 in Verbindung, während ihre Mittelkammer 29 und die Düsenkammer 30 miteinander und mit der Blindkammer 15 des Pneumorelais 9 sowie mit dem Speicher 11 verbunden sind.

Schließlich kann als Entlastungsventil auch ein Zweiwegeventil 31 gemäß F i g. 3 Verwendung finden, dessen eine Düse 33 blindgeflanscht ist. Wenn die somit unwirksame Düse 33 weggedacht wird, ist ohne weiteres zu sehen, daß das Zweiwegeventil 31 dem Membranfolger-Entlastungsventil 12 gemäß Fig. 1 entspricht. Der Anschluß seiner Düsenkammern 32 und 34

ίο erfolgt entsprechend.

Der Betrieb der beschriebenen Pumpe mit Steuervorrichtung verläuft wie folgt:

Die Druckluft aus dem Druckminderer 6 beaufschlagt den Steuerdruckerzeuger 5 und die normalerweise geöffnete Düse 26 der Düsenkammer 25 des Pneumorelais 9.

Aus der Kammer 25 gelangt die Druckluft dann zur Düsenkammer 24 des Pneumorelais 9, zur Pumpenkammer 4 und zur Blindkammer 23 des Pneumorelais 8.

Der Schlauch 1 in der Pumpenkammer 4 wird plattgedrückt. Die normalerweise geöffnete Düse 16 des Pneumorelais 8 schließt unter der Einwirkung des in die Blindkammer 23 gelangenden Drucks. Dieses ist die Ausgangssituation.

Wenn nun am Ausgang des Steuerdruckerzeugers 5 ein Druckimpuls erscheint, so wird unmittelbar die Pumpenkammer 2 beaufschlagt sowie die normalerweise geöffnete Düse 16 des ersten Pneumorelais 8, die Blindkammer 17 des zweiten Pneumorelais 9, die einstellbare Drossel 10 sowie die Etlindkammer 19 des Entlastungsventil 12. In der Pumpenkammer 2 wird der Schlauch 1 plattgedrückt und im Entlastungsventil 12 wird die Düse 35 geschlossen, die die Düsenkammer 18 mit der Atmosphäre verbindet.

)5 Im weiteren schaltet unter der Wirkung dieses Druckimpulses das zweite Pneumorelais 9 um, wobei die normalerweise geschlossene, in die Atmosphäre mündende Düse 36 der Düsenkammer 24 öffnet, während die normalerweise geöffnete Düse 26 schließt. Infolgedessen werden die Düsenkammer 24 und die Düsenkammer 25 des Pneumorelais 9, die Pumpenkammer 4 und die Blindkammer 23 des Pneumorelais 8 durch die Düse 36 entlüftet. Der Schlauchabschnnt in der Pumpenkammer 4 öffnet sich. Auch das erste Pneumorelais 8 schaltet um, wobei die normalerweise geöffnete Düse 16 geöffnet und die normalerweise geschlossene Düse 22 geschlossen wird.

Somit gelangt der Druckimpuls des Steuerdruckerzeugers 5 über die normalerweise geöffnete Düse 16 des Pneumorelais 8 in dessen Düsenkammer 20 und Blindkammer 21 und in die Pumpenkammer 3, in welcher der Schlauch 1 plattgedrückt wird. Dabei wird eine Portion der Förderflüssigkeit durch den offenen Schlauchabschnitt in der Pumpenkammer 4 verdrängt.

Nach einiger Zeit, die durch Einstellung der Drossel 10 und durch das Volumen des Speichers 11 bestimmt wird, baut sich der Druck auch im Speicher 11 und damit in der Düsenkammer 18 des Entlüftungsventils 12 und der Blindkammer 15 des zweiten Pneumorelais 9 auf. Dadurch schaltet dieses wieder um, da der Druck in der Blindkammer 17 jetzt durch den Druck in der Blindkammer 15 ausgeglichen wird. Jetzt kann die Feder 37 die normalerweise geöffnete Düse 26 öffnen und die normalerweise geschlossene Düse 36 schließt sich.

f'5 Der Luftdruck aus dem Druckminderer 6 tritt in die Düsenkammern 25 und 24 des Pneumorelais 9 ein. Ferner gelangt der Luftdruck in die Blindkammer 23 des Pneumorelais 8 und die Pumpenkammer 4, in der der

Schlauch wieder plattgedrückt wird.

Das Pneumorelais 8 wird hiervon jedoch nicht beehrt und umgeschaltet, wie oben beschrieben, da der ms dem Pneumorelais 9 tretende Luftdruck nur den Druck in der Blindkammer 21 ausgleicht, die Kraft der Feder 38 der Düsenkammer 20 jedoch nicht überwinden kann.

Nach dem Verschwinden des Druckimpulses am Austritt des Steuerdruckerzeugers 5 nimmt der Luftdruck in der Pumpenkammer 2 ab, so daß der Schlauch '° 1 sich hier wieder öffnen kann. Die Düse 35 im Entlastungsventil 12 wird geöffnet, so daß die Luft aus dem Speicher 11 und der Blindkammer 15 des Pneumorelais 9 in die Atmosphäre entströmen kann. Aus der Blindkammer 17 des Pneumorelais 9, der Pumpenkammer 3 '5 und aus der Blindkammer 21 des Pneumorelais 8 wird der Druck über den Steuerdruckerzeuger abgebaut.

Durch den Druckabfall in der Blindkammer 21 kann jetzt der Druck in der Blindkammer 23 die Kraft der Feder 38 überwinden, so daß die Düse 16 geschlossen *° und die Düse 22 geöffnet wird. Der verbliebene Restdruck in der Pumpenkammer 3 und in der Blindkammer 21 kann jetzt unmittelbar in die Atmosphäre über die Düsenkammer 39 entweichen. Somit ist die Steuervorrichtung in ihre Anfangsstellung zurückgekehrt.

Unter der Wirkung seiner Elastizität öffnet sich der in der Pumpenkammer 3 gelegene Schlauchabschnitt und eine Portion der Förderflüssigkeit wird durch den offenen Schlauchabschnitt in der Pumpenkammer 2 eingesaugt. Beim Eintritt des nächstfolgenden Druckimpulses aus dem Steuerdruckerzeuger 5 wiederholt sich das Arbeitsspiel der peristaltischen Pumpe.

Da jeder Druckimpuls des Steuerdruckerzeugers 5 ein Arbeitsspiel auslöst, wird die Takthäufigkeit und damit die Förderleistung der Pumpe durch die Frequenz der Druckimpulse des Steuerdruckerzeugers vorgegeben.

Der in F i g. 1 als Entlastungsventil dienende Membranfolger kann ohne weiteres durch ein Zweimembranventil 27 gemäß F i g. 2 ersetzt werden. Dabei sind Mittelkammer 29 und Düsenkammer 30 miteinander zu verbinden, wodurch sich dieses Zweimembranventil betrieblich genau so verhält, wie sein Membranfolger.

In gleicher Weise kann auch als Entlastungsventil ein Zweiwegeventil 31 gemäß F i g. 3 verwendet werden. Wenn die nicht benötigte Düse 33 dieses Ventils blind verschlossen wird, so entspricht es anschluß- und wirkungsmäßig ebenfalls wieder einem Membranfolger.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerung für eine druckluftbetätigte, peristaltische, aus mindestens drei Kammern bestehende Schlauchpumpe, wobei diese Kammern über Druckluftleitungen und Steuerventile mit einer Druckluftquelle in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (7) in Form von zwei miteinander verbundenen Dreimembran-Pneumorelais (8, 9) mit fixierter Ausgangsstellung, einer Drossel (10) und eines Entlastungsventils (12) ausgebildet ist; daß ein Steuerdruckerzeuger (5) unmittelbar mit der ersten als Saugventil wirkenden Pumpenkammer (2) und mit einer Düse (16) des ersten Pneumorelais (8), mit dem Entlastungsventil (12) und mit einer Blindkaminer (17) des zweiten Pneumorelais (9) unmittelbar und mit einer weiteren Blindkammer (15) dieses Relais (9) über die Drossel (10) in Verbindung steht, und daß zwei Kammern (20, 21) und die andere Düse (22) des ersten Pneumorelais (8) mit der zweiten, als eigentliche Pumpe dienenden Pumpenkammer (3) verbunden sind, und daß die dritte, als Druckventil wirkende Pumpenkammer (4) mit einer weiteren Kammer (23) des ersten Pneumorelais (8) und mit den zwei Düsenkammern (25, 24) des zweiten Pneumorelais (9) verbunden ist, dessen eine Düse (26) von der Druckluftquelle beaufschlagt ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (10) mit der einen Blindkammer (15) des zweiten Pneumorelais (9) und mit dem Entlastungsventil (12) unter Zuschaltung eines Speichers (11) in Verbindung gesetzt ist.

3. Steuerung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (12) als Membranfolger ausgebildet ist, dessen Blindkammer (19) mit dem Steuerdruckerzeuger (5) sowie einer Blindkammer (17) des zweiten Pneumorelais (9) unmittelbar und über die Drossel (10) mit dessen anderer Blindkammer (15) verbunden ist, welch letztere wiederum mit dem Speicher (11) und der Düsenkammer (18) des Entlastungsventils (12) verbunden ist.

4. Steuerung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (12) als Zweimembranventii (27) ausgebildet ist, dessen Arbeitskammer (28) vom Steuerdruckerzeuger (5) beaufschlagt ist und dessen Mittelkammer (29) sowie Düsenkammer (30) miteinander und mit dem Speicher (11) sowie der einen Blindkammer (15) des zweiten Pneumorelais (9) verbunden sind.

5. Steuerung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (12) als Zweiwegeventil (31) ausgeführt ist, dessen eine Kammer (32), deren Düse (33) blindgeflanscht ist, mit dem Steuerdruckerzeuger (5) und dessen andere Kammer (34) mit dem Speicher (11) sowie der einen Blindkammer (15) des zweiten Pneumorelais (9) verbunden ist.