DE2444686A1

DE2444686A1 - Peristaltic pump operation - in which flexible tube is gradually advanced in forwarding direction

Info

Publication number: DE2444686A1
Application number: DE19742444686
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Juette
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2444686C2; AT328864B; ATA819773A

Abstract

Operation of a peristaltic pump with a flexible tube and squeeze elements with travelling squeeze points as the tube is advanced relative to the support surface, with positive advance in the direction of forwarding. Preferably the advance of the tube is continuous in dependence on the operating time of the pump, or on the number of squeezes in unit time. The pump has a tube with an excess length, which is wound up on a supply drum. The pump can run for a long time without a tube change and gives an unchanged delivery.

Description

Peristaltikpumpe und Verfahren zu ihrem Betrieb Bei Peristaltikpumpen wird ein Schlauch durch Quetschelemente periodisch abgequetscht, wobei der Schlauch zwischen den Quetschelementen und einer Abstützfläche periodisch gequetscht wird und die Quetschstelle in Förderrichtung wandert. Der Schlauch wird durch diese Quetschelemente an wenigstens zwei in Abstand voneinander liegenden Stellen gleichzeitig gequetscht, wodurch eine abgeschlossene' Pumpenkammer gebildet wird, welche in Förderrichtung wandert. Solche Peristaltikpumpen können als Rollen- bzw. Walzenpumpe ausgebildet sein, wobei die Quetschelemente von Rollen oder Walzen gebildet sind, die beispielsweise an einer umlaufenden Kreisscheibe drehbar gelagert sind. Hiebei bilden die Walzen das Quetschelement. Eine weitere Möglichkeit ist die Ausbildung als Fingerpumpe, wobei auf den Schlauch drückende Finger der Reihe nach betätigt werden. Eine weitere Ausbildung ist eine Taumelscheibenpumpe, wobei die Taumelscheibe den Schlauch abquetscht. In allen Fällen erfolgt die Abquetschung gegen eine Abstützfläche, wobei diese Abstützfläche als ruhende Fläche oder gegebenenfalls auch als Rolle ausgebildet sein kann. Peristaltic pump and method of operation for peristaltic pumps a hose is periodically squeezed by squeezing elements, whereby the hose is periodically squeezed between the squeezing elements and a support surface and the pinch point moves in the direction of conveyance. The hose gets through these squeezing elements squeezed in at least two distant places at the same time, whereby a closed 'pump chamber is formed, which in the conveying direction wanders. Such peristaltic pumps can be designed as roller pumps be, with the Squeezing elements formed by rollers or cylinders are, which are rotatably mounted, for example, on a rotating circular disk. Here the rollers form the squeezing element. Another option is training as a finger pump, with fingers pressing on the hose being actuated in sequence will. Another design is a swash plate pump, wherein the swash plate squeezes the hose. In all cases the squeezing takes place against a support surface, this support surface as a stationary surface or possibly also as a role can be formed.

Bei den bekannten Peristaltikpumpen ist der Schlauch fest eingespannt, so daß die Quetschelemente immer auf den gleichen Schlauchbereich wirken. Dadurch entsteht eine Abnützung und durch diese Abnützung verändert sich die Fördermenge der Pumpe. Diese Veränderung erfolgt laufend vom Beginn der Betriebsdauer bis zir Auswechslung des Schlauches. Es ist zwar möglich, die Abstützfläche nachzustellen, jedoch kann dadurch nur die Dichtheit der Quetschstelle wiederhergestellt werden, wobei es jedoch nicht möglich ist, durch eine Abnützung des Schlauches bewirkte Veränderungen der volumetrischen Förderung zu korrigieren. Durch die Nachtellung wird überdies die Beanspruchung des Schlauches erhöht und es werden die Abnützungserscheinungen vergrößert. Solche Pumpen werden häufig in der automatisierten analytischen Chemie verwendet und hier wird durch die Veränderung der Fördermenge des Analysenergebnis in nachteiliger Weise beeinträchtigt. Während der Betriebsdauer nimmt die Fördermenge bei einem neuen Schlauch in einer ersten Periode verhält nismäßig schnell ab, worauf dann die Abnahme der Fördermenge langsam erfolgt bis wieder eine schnellere Abnahme der Fördermenge und der Bruch des Schlauches erfolgt Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden und das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß der Schlauch relativ zur Abstützfläche vorgeschoben wird, wobei der Vorschub zweckmäßig in Förderrichtung erfolgt. Der Vorschub des Schlauches kann kontinuierlich in Abhängigkeit von der Betriebszeit der Pumpe oder von der Wandergeschwindigkeit der Abquetschstellen erfolgen. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, den Vorschub zwischen 2 bis 20 cm, vorzugsweise zwischen 3 und 4 cm, pro Woche Betriebszeit der Pumpe zu wählen. In the known peristaltic pumps, the hose is firmly clamped, so that the squeezing elements always act on the same hose area. Through this wear occurs and this wear changes the delivery rate the pump. This change takes place continuously from the beginning of the operating period to zir Replacement of the hose. It is possible to readjust the support surface, however, this can only restore the tightness of the pinch point, however, it is not possible due to wear and tear on the hose Correct changes in volumetric delivery. Because of the postponement the stress on the hose is also increased and there are signs of wear and tear enlarged. Such pumps are often used in automated analytical chemistry is used and the analytical result is changed here by changing the delivery rate adversely affected. The delivery rate increases during the operating time with a new tube in the first period behaves quickly, whereupon then the delivery rate decreases slowly until a faster decrease again the delivery rate and the breakage of the hose takes place. This is what the invention aims at from avoiding these disadvantages and the method according to the invention essentially exists in that the hose is advanced relative to the support surface, the advance expedient takes place in the conveying direction. The advancement of the hose can be continuous depending on the operating time of the pump or on the Migration speed of the pinch points take place. It has been found to be functional emphasized, the feed between 2 to 20 cm, preferably between 3 and 4 cm to select the pump's operating time per week.

Dadurch, daß der Vorschub kontinuierlich erfolgt, befinden sich dauernd Schlauchabschnitte im Arbeitsbereich der Pumpe, welche die gleiche Betriebszeit hinter sich haben und damit den gleichen Abniitzungsgrad aufweisen. Because the feed is continuous, there are permanent Hose sections in the working area of the pump that have the same operating time have behind them and thus have the same degree of wear.

Wenn ein Schlauch neu eingesetzt wird, ist der Zustand neu, jedoch wird, sobald der Schlauch über den Arbeitsbereich der Pumpe vorgeschoben wurdes ein Betriebszustand eintreten, welcher dann konstant gehalten wird, so daß von diesem zeitpunkt an die Förderleistung bzw. Fördermenge unverändert gleich bleibt. Auf diese Weise wird eine Pumpe geschaffen, welche einerseits während langer Zeit ohne Schlauchwechsel betrieben werden kann und welche anderseits dauernd eine unveränderte Förderleistung aufweist.When a hose is reinserted, the condition is new, however as soon as the hose is advanced over the working area of the pump enter an operating state, which is then kept constant, so that from this point in time to the delivery rate or delivery rate remains unchanged. on In this way a pump is created which, on the one hand, lasts for a long time without Hose change can be operated and which, on the other hand, is permanently unchanged Has conveying capacity.

Die erfindungsgemäße Peristaltikpumpe ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch eine Uberlänge aufweist und vorschiebbar gelagert ist. Hiebei ist zweckmäßig die Überlänge des Schlauches auf eine Vorratstrommel aufgewickelt. Die Drehung dieser Vorratstrommel kann nun in Abhängigkeit von der Betriebszeit der Pumpe oder von der Anzahl der Ab quetschungen der Pumpe in der Ziteinheit gesteuert sein. Zweckmäßig ist die Trommel mit einem kontinuierlichen Antrieb ausgestattet. Zu diesem Zweck kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein mit gleichförmiger Geschwindigkeit laufender Antriebsmotor, beispielsweise ein Uhrwerk, für den Antrieb der Trommel vorgesehen sein, wobei zwischen Antriebsmotor und Trommel'ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen sein kann. Es kann aber auch die Trommel mit einem Sperrtrieb, beispielsweise einem Hemmwerk ausgestattet sein, wobei der Antrieb der Trommel durch den Zug des Schlauches erfolgt. In allen Fällen ist es zweckmäßig, die ueberlänge des Schlauches und damit die Trommel in Förderrichtung vor der Pumpe anzuordnen. Wenn der Antrieb durch Zug des Schlauches erfolgt und der Vorschub durch ein auf die Trommel wirkendes Hemmwerk oder eine Bremse geregelt wird, muß die Trommel in Förderrichtung vor der Pumpe angeordnet sein, da in dieser Richtung der Zug am Schlauch ausgeübt wird. The peristaltic pump according to the invention is essentially thereby characterized in that the hose is excessively long and mounted so that it can be pushed forward is. In this case, the excess length of the hose on a storage drum is expedient wound up. The rotation of this supply drum can now depending on the Operating time of the pump or the number of squeezes from the pump in the Cit unit controlled. The drum with a continuous one is expedient Drive equipped. For this purpose, according to a preferred embodiment according to the invention, a drive motor running at a uniform speed, for example a clockwork to be provided for driving the drum, with between drive motor and drum'ein reduction gear can be provided. But it can also do the Drum be equipped with a locking mechanism, for example an escapement, wherein the drive of the drum by the train of the Hose takes place. In In all cases it is advisable to use the excess length of the hose and thus the drum to be arranged upstream of the pump in the conveying direction. If the drive is by pulling the hose takes place and the feed is carried out by an escapement acting on the drum or a Brake is controlled, the drum must be arranged in front of the pump in the conveying direction because the tension is exerted on the hose in this direction.

Die Trommel kann nun mit einer schraubenförmigen Rille zur Aufnahme des Schlauches ausgebildet sein und es kann auch die Trommel axial verschiebbar gelagert sein, wodurch erreicht werden kann, daß die Abzugsstelle des Schlauches von der Trommel immer in der richtigen Richtung liegt. The drum can now be fitted with a helical groove of the hose and the drum can also be axially displaceable be stored, whereby it can be achieved that the withdrawal point of the hose of the drum is always in the right direction.

Eine solche Trommel ermöglicht die Aufnahme einer grossen Überlänge des Schlauches und es kann beispielsweise eine Vberlänge von 0,5 bis 10 m vorgesehen sein, wobei jedoch eine Überlänge von i m in Anbetracht der geringen Vorschubgeschwindigkeit genügt, um eine sehr lange Betriebsdauer ohne Schlauchwechsel mit gleichbleibender Förderleistung zu gewährleisten. Such a drum enables a large excess length to be accommodated of the hose and it can be provided, for example, an excess length of 0.5 to 10 m be, however, an excess length of i m in view of the low feed speed is sufficient to ensure a very long service life without changing the hose with a constant Ensure delivery rate.

Der Antrieb der Trommel kann zwar auch in Abhängigkeit vom Antrieb der Pumpe erfolgen, jedoch ist ein zeitabhängiger Antrieb in Anbetracht der geringen Antriebsgeschwindigkeit der Trommel einfacher. The drive of the drum can also depend on the drive the pump, however, is a time-dependent drive considering the low Driving speed of the drum easier.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles, welches eine Rolle- oder Walzenpumpe zeigt, schematisch erläutert. In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment, which shows a roller or roller pump, explained schematically.

Fig.i zeigt eine Ansicht der Pumpe. Fig.2 zeigt eine Draufsicht. Fig.3 zeigt ein Diagramm. Fig.i shows a view of the pump. Fig. 2 shows a plan view. Fig. 3 shows a diagram.

1 ist die Peristaltikpumpe. Auf einem scheibenförmigen Kopf 2 sind Rollen 3 an Achsen 4 drehbar gelagert. Der Antrieb des Kopfes 2 erfolgt in Richtung des Pfeles 5. Zwischen den Rollen 3 und einer Abstützfläche 6 ist ein Schlauch 7 hindurchgeführt, welcher durch jeweils zwei Rollen 3 abgequetscht wird, so daß zwischen den beiden Quetschstellen Pumpenkammgnentstehen, die in der durch den Pfeil 8 angedeuteten Förderrichtung wandern. Der Antriebsmotor der Peristaltikpumpe ist mit 19 bezeichnet. 1 is the peristaltic pump. On a disk-shaped head 2 are Rollers 3 rotatably mounted on axles 4. The head 2 is driven in the direction of of the Pfeles 5. Between the rollers 3 and a support surface 6 is a hose 7 passed through, which is squeezed by two rollers 3 so that between the two pinch points of the pump comb, which are in the through the Travel direction indicated by arrow 8. The drive motor of the peristaltic pump is denoted by 19.

Bei den bekannten Peristaltikpumpen ist der Schlauch 7 zwischen gekerbten Kanten 9 und Bolzen 10 festgehalten und bleibt daher ortsfest. Wie die Zeichnung zeigt, ist nun der Schlauch 7 durch Führungen 11 und 12 längsbeweglich hindurchgeführt und die Überlänge 7' des Schlauches ist auf einer Trommel 13 aufgewickelt, welche in Lagerböcken 14 und 15 drehbar gelagert ist. Die Führungen li und 12 sind als Blöcke dargestellt, welche ein Loch für die Durchführung des Schlauches aufweisen. In the known peristaltic pumps, the tube 7 is notched between Edges 9 and bolts 10 held and therefore remains stationary. Like the drawing shows, the hose 7 is now passed through guides 11 and 12 in a longitudinally movable manner and the excess length 7 'of the hose is wound on a drum 13, which is rotatably mounted in bearing blocks 14 and 15. The guides li and 12 are as Blocks shown, which have a hole for the passage of the hose.

Es können aber auch diese Führungen, u. zw. insbesondere Führung li, über welche der Schlauch gezogen werden muß, als Rolle oder als Rollenkombination ausgeblldet sein.However, these tours can also be used, and between, in particular, the left-hand guide, over which the hose must be pulled, as a role or as a combination of rollers be hidden.

Die Vorratstrommel 13 weist eine schraubenförmig verlaufende Rille 16 auf, in welcher die Überlänge 7' des Schlauches aufgewickelt ist. Das Ende 17 des Schlauches ist festgehalten und hier erfolgter Eintritt der zu fördernden Flüssigkeit. Die Förderung erfolgt in der Richtung des Pfeiles 8 zum Auslaßende des Schlauches. The supply drum 13 has a helical groove 16, in which the excess length 7 'of the hose is wound up. The end of 17th of the hose is held in place and the liquid to be pumped has entered here. The promotion takes place in the direction of arrow 8 to the outlet end of the hose.

Der Antriebsmotor für die Vorratstrommel 13 ist mit 20 angedeutet. Dieser Antriebsmotor läuft mit gleichförmiger Geschwindigkeit und kann beispielsweise von einem Uhrwerk gebildet sein, dessen Antriebsgeschwindigkeit durch eine Unruhe geregelt wird. Es kann beispielsweise das Werk einer elektrischen Uhr verwendet werden, wobei der Antrieb von der Stundenzeigerwelle abgeleitet wird. Um die Antriebsgeschwindigkeit noch weiter zu verringern, kann ein Untersetzungsgetriebe 21 zwischen der Welle 22 des Antriebsmotors und der Welle 23 der Vorratstrpmmel 13 vorgesehen sein. Da der Schlauch 7 unter der Wirkung der Rollen 3 einen gewissen Zug auf die Vorratstrommel 13 ausübt, wird nur eine sehr geringe Antriebskraft des Antriebsmotors 20 benötigt. Wenn der Zug, den der Schlauch 7 auf die Vorratstrommel im Sinne einer Drehung derselben ausübt, überhaupt für die Antriebskraft ausreicht, genügt anstelle des Antriebsmotors 20 ein Hemmwerk, welches die Drehgeschwindigkeit der Trommel regelt und als solches Hemmwerk ist auch wiederum ein Uhrwerk geeignet. The drive motor for the supply drum 13 is indicated by 20. This drive motor runs at a constant speed and can, for example be formed by a clockwork, the drive speed of which is due to a balance is regulated. For example, the movement of an electric clock can be used where the drive is derived from the hour hand shaft. To the drive speed To reduce it even further, a reduction gear 21 can be placed between the shaft 22 of the drive motor and the shaft 23 of the supply drum 13 may be provided. There the hose 7 under the action of the rollers 3 a certain pull on the supply drum 13 exercises, only a very low driving force of the drive motor 20 is required. if the train that the hose 7 on the storage drum in the sense one rotation of the same, sufficient for the driving force at all, is sufficient instead of the drive motor 20, an escapement, which the rotational speed of the The drum regulates and a clockwork is again suitable as such an escapement.

Die Vorratstrommel 13 kann auch axial verschiebbar gelagert seE, und zwar in solchem Ausmaß, daß die Ablaufstelle des Schlauches 7 von der Trommel immer in gerader Richtung zur Führung liegt, so daß der Schlauch nicht geknickt wird. Es kann beispielsweise die Trommel auch auf einer Achse gelagert sein, welche mit einem Schraubengewinde ausgestattet ist, dessen Ganghöhe gleich der Ganghöhe der Rille 16 ist, so daß sich die Trommel bei jeder Umdrehung in axialer Richtung verschiebt. In diesem Falle kann dann der Antrieb über eine Hohlwelle erfolgen. The storage drum 13 can also be axially displaceable, to such an extent that the drainage point of the hose 7 from the drum always lies in a straight direction to the guide so that the hose is not kinked will. For example, the drum can also be mounted on an axle, which is equipped with a screw thread, the pitch of which is equal to the pitch of the groove 16, so that the drum moves with each revolution in the axial direction shifts. In this case, the drive can then take place via a hollow shaft.

Es können auch, wie es bei Peristaltikpumpen bekannt ist, mehrere Schläuche 7 nebeneinander liegen. In diesem Fall können entweder mehrere Vorratstrommelnvorgesehen sein, oder es kann die Trommel mehrere schraubenormige Rillen in mehrgängiger Anordnung aufweisen.As is known in the case of peristaltic pumps, several can also be used Hoses 7 are next to each other. In this case, either several supply drums can be provided be, or it can be the drum several helical grooves in a multiple arrangement exhibit.

Fig.3 zeigt ein Diagramm, in welchem auf der Ordinate die Fördermenge q der Pumpe und auf der Abszisse die Betriebszeit t aufgetragen ist. Die Linie a zeigt die Fördermenge der Pumpe unter Verwendung eines ortsfest eingespannten Schlauches. Die Fördermenge des neuen ortsfest eingespannten Schlauchstückes fällt im Bereich ai in einer ersten Zeitspanne verhältnismäßig stark ab. 3 shows a diagram in which the flow rate is on the ordinate q of the pump and the operating time t is plotted on the abscissa. The line a shows the delivery rate of the pump using a stationary clamped hose. The delivery rate of the new, fixedly clamped piece of hose falls in the range ai decreases relatively sharply in a first period of time.

Während der folgenden Zeit verläuft die Kurve im Bereich a2 flacher und der Fördermengonabfall pro Zeiteinheit ist geringer. Gegen Ende der Betriebsdauer fällt dann wieder die Fördermenge im Bereich a3 stark ab, bis es zum Bruch des Schlauches kommt. Dadurch, daß gemäß der Erfindung ein Vorschub für den Schlauch vorgesehen ist, wird beim neu eingespannten Schlauch die Fördermenge wieder im Bereich a1 in einer ersten Zeitspanne stark abfallen. Von einen gewissen Punkt an bleibt aber dann die Fördermenge ungefähr konstant und wird mit geringen Schwankungen entsprechend der Linie b verlaufen.During the following time the curve is flatter in the area a2 and the volume waste per unit of time is lower. Towards the end of the service life the delivery rate then drops sharply again in the area a3 until the hose breaks comes. In that, according to the invention, a feed for the hose is provided , the delivery rate for the newly clamped hose is again in the area a1 in drop sharply over a first period of time. From a certain point on, however, the delivery rate then remains approximately constant and is subject to slight fluctuations run according to line b.

Die Fördermenge wird somit in der ersten Woche entsprechend der Kurve a1 stark abfallen und dann während vieler Wochen entsprechend der Linie b konstant bleiben. Von diesem Zeitpunkt an arbettet die Pumpe präzise. Wenn der Vorschub beispielsweise 3 bis 4 cm pro Woche beträgt, so kann dann die Fördermenge nach Ablauf der ersten Woche durch etwa 30 bis 50 Wochen konstant gehalten werden, je nachdem, wie groß die Überlänge des Schlauches gewählt wird.The delivery rate is thus in the first week according to the curve a1 drop sharply and then constant for many weeks according to line b stay. From this point on, the pump works precisely. For example, if the feed 3 to 4 cm per week, the delivery rate can then be increased after the first Week can be kept constant through about 30 to 50 weeks, depending on how large the excess length of the hose is selected.

In der Zeichnung ist eine Rollen- bzw. Walzenpumpe dargestellt, die erfindungsgemäße Maßnahme kann jedoch auch bei Fingerpumpen oder Taumelscheibenpumpen angewendet werden. In the drawing, a roller pump is shown, which The measure according to the invention can, however, also be used with finger pumps or swash plate pumps be applied.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Claims: 1 method for operating peristaltic pumps with a hose and pinch elements, the hose between the pinch elements and a support surface is squeezed periodically and the squeezing points in the conveying direction wander, characterized in that the hose is advanced relative to the support surface is, whereby the feed is expediently carried out in the conveying direction.

2. The method according to claim 1, characterized in that the feed of the hose continuously depending on the operating time of the pump or depending on the number of bruises - in the time - selected will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hose per week operating time of the pump by 20 to 200 mm, preferably by 30 to 40 mm.

4. Peristaltic pump operated according to the method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the hose (7) has an excess length (7 ') and can be advanced is stored.

5. Peristaltic pump according to claim 4, characterized in that the excess length (7 ') of the hose (7) wound onto a storage drum (13) is.

6. Peristaltic pump according to claim 4 or 5, characterized in that that the rotation of the supply drum (i3) depending on the operating time of the Pump (1) or by the revolutions of the pump (1) is controlled.

7. Peristaltic pump according to claim 4, 5 or 6, characterized in that that the drum (15) is equipped with a continuous cut (20).

8. Peristaltic pump according to one of claims 4 to 7, characterized in that that a constant speed mt running drive motor (20), bbispilweise a clockwork is provided for driving the drum (13), with between the drive motor (20) and drum (13) a reduction gear (21) can be provided.

9. Peristaltic pump according to claim 4, 5 or 6, characterized in that that the drum '(13) is arranged in the conveying direction in front of the pump (1) and equipped with a locking mechanism, for example an escapement or a brake is, the drum being driven by the pull of the hose (7).

10. Peristaltic pump according to one of claims 4 to 9, characterized in that that the drum (13) has a screw-shaped groove (i6) for receiving the excess length (7 ') of the hose (7).

11. Peristaltic pump according to claim 10, characterized in that the drum (i3) is mounted so as to be axially displaceable.

12. Peristaltic pump according to claims 10 and 11, characterized in that that the drum (13) is mounted on an axis (23) provided with a screw thread is mounted, the pitch of the 'screw' thread being equal to the pitch of the helical groove (16) is.

13. Peristaltic pump according to one of claims 4 to 12, characterized in that that the excess length (7 ') of the hose (7) 0.5 to 10 m, suitably about 1 to 2 m.

L e r s e i t e