DE2700491B1 - Drosselvorrichtung fuer Fluide - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselvorrichtung für in einem flexiblen Schlauch geführte Fluide entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

In Drosselvorrichtungen wird die Druckreduzierung allgemein über enge Spalte erreicht. Dabei ist es üblich, den Druck längs sehr kurzer Strecken mit dabei entstehenden hohen Schubspannungen abzubauen. Für scherempfindliche Fluide, ζ. B. Blut, Milch und Eiweißlösungen, sind hohe Schubspannungen, die zum Abscheren innerhalb des Gefügeaufbaues führen, nicht zuträglich. Sie führen zu Qualitätsminderungen.

Es ist ein Flußregulator zum Einstellen erwünschter Flußwerte von durch Leitungen strömenden Medien bekannt, bei dem ein flexibler Schlauch als Leitung zwischen einer auf seinen Umfang wirkenden, steuerbaren Drosselvorrichtung, mit der der Durchflußquerschnitt geändert wird, liegt. Die Drosselvorrichtung ist gebildet aus einem festen Anschlag und einem um sein Mittelteil schwenkbar gelagerten Hebelarm. Das eine Ende des Hebelarmes drückt bei Auslenkung des anderen Endes den Schlauch gegen den festen Anschlag. Durch Verformung des Schlauches ändert sich sein Durchflußquerschnitt. Die Bewegung des Hebelarmes wird dabei durch einen Stufenmotor über eine Kurvenscheibe gesteuert. In diesem Flußregulator erstreckt die Querschnittsänderung sich nur auf einen schmalen Längenabschnitt des Schlauches, so daß die Druckherabsetzung auf einem kurzen Wege erfolgt. Dadurch treten in dem zu regulierenden Strömungsmittel hohe Scherkräfte auf. Für scherempfindliche Strömungsmittel ist dieser Flußregulator daher nicht

günstig (DE-OS 21 05 106).

Bekannt ist weiterhin eine Mikrosteuerungsvorrichtung für die Durchströmung von flexiblen Leitungen mit Flüssigkeiten, in der die Durchflußsteuerung durch ^r) gegenseitige Einwegkompression der Leitungswandungen erfolgt. Die Kompression auf die Leitungswandungen wird durch einen Hebel bewirkt, der die flexible Leitung durch eine öffnung in der Wandung der Vorrichtung preßt. Der Hebel kann manuell oder

ίο automatisch betätigt werden. Dabei wird die flexible Leitung nicht nur in ihrem Querschnitt zusammengedrückt, sondern auch im Verlauf ihrer Längsachse verformt. Die Druckherabsetzung in der Mikrosteuerungsvorrichtung erfolgt auf einem kurzen Wege. Die

π Vorrichtung ist daher für scherempfindliche Flüssigkeiten nicht günstig. Es ergibt sich außerdem eine wenig vorteilhafte hohe Beanspruchung des Leitungsmaterials (DE-OS 23 53 624).

In einer bekannten Drosselvorrichtung werden Fluide in einem elastischen Schlauch geführt. Durch Veränderung des Schlauchvolumens kann der Fluß gestoppt, gestartet oder auch die Durchflußmenge gesteuert werden. Die Drosselvorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Platten, die gegeneinander gedrückt

2> werden, so daß der zwischen ihnen angeordnete, das Fluid führende Schlauch in seinem Querschnitt verändert wird.

Die eine der Platten besitzt dem Schlauch gegenüber gezackte Leisten, um das Zusammenpressen zu

so unterstützen. Mittels einer Schraube kann die Gegenplatte gewünscht gegen die andere Platte gedrückt werden. Die Verformung des Schlauches kann immer nur in einer Länge bis zur Breite der Platten erfolgen. Für scherempfindliche Fluide müßten sie derart breit

j) werden, daß das ganze Drosselorgan viel zu unhandlich wäre(US-PS34 77 686).

In einer anderen Vorrichtung (US-PS 36 85 787) zur Regulierung von Flüssigkeitsströmungen wird ein in einem Kanal geführter verformbarer Schlauch durch ein

ίο rollenförmiges Druckelement in seinem freien Querschnitt verändert. Das Druckelement besitzt Achsansätze, mit denen es rollend in den Seitenwänden des Kanals bewegt werden kann. Der Boden des Kanals ist gegenüber den Führungen des Druckelementes in

4¹) einem Winkel ausgeführt. Er kann darüber hinaus Einkerbungen u. ä. besitzen. Mit der Bewegung des Druckelementes in Richtung zum engeren Querschnitt des Kanals wird der Schlauch immer weiter zusammengedrückt. Damit ist eine Regulierung der Strömung möglich.

Diese bekannte Einrichtung dient der Steuerung von parenteral einzuführenden Flüssigkeiten. Wichtig ist dabei eine außerordentlich genaue Dosierung. Wesentliche Druckunterschiede sind dabei nicht zu überwinden.

Der Eingriff in die Strömungsverhältnisse kann daher auf einer kurzen Schlauchlänge, wie es das rollende Druckelement auch zeigt, erfolgen. Größere Scherkräfte, die zur Zerstörung von scherempfindlichen Stoffen führen würden, verlangen einen wesentlich längeren Drosselweg. Dazu wäre für die vorliegende Einrichtung aber sein sehr viel größeres Drosselelement nötig. Mit diesem würde die Einrichtung für viele medizinische Anwendungen unhantierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselorgan über eine geringe Schubspannung auch für scherempfindliche Fluide verwendbar zu machen. Es soll auch im medizinischen Bereich mit hohen Sterilitätsanforderungen einsetzbar sein.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Kennzeichendes Patentanspruchs 1.

Die mit dieser Lösung erzielten Vorteile liegen in der Möglichkeit der Unterbringung eines langen Schlauches in dem spiralförmigen Kanal und in einer einfachen und sicheren Funktion des Drosselorgans. Zwischen der Schubspannung r an der Rohr- bzw. Schlauchwand und dem Druckverlust Ap in der Strömung besteht die folgende Beziehung

'-"■ti

R = Rohrradius
L = Rohrlänge

Mit den Bedingungen eines konstanten Schlauchinnendurchmessers 2 R und einem konstanten Druckverlust Δ ρ ist die Schubspannung der Rohrlänge L umgekehrt proportional.

Mit einem langen Schlauch als Leitung für das Fluid ergibt sich also eine geringe Schubspannung. Daher wird die Verwendung der Drosselvorrichtung nach der Erfindung auch für scherempfindliche Fluide vorteilhaft. Der nach der Erfindung in dem Kanal untergebrachte flexible Schlauch wird auf seiner ganzen Länge von der Druckfläche der Deckplatte in seinem freien Querschnitt beeinflußt und die Schubspannung entsprechend geändert. Durch die Führung des Kanals als Spirale mit den tangentialen Teilen werden auch bei großen Schlauchlängen kleine Vorrichtungsabmessungen möglich, mit denen der Einbau der Drosselvorrichtung in das Leitungssystem erleichtert wird. Die nach der Erfindung möglichen langen Schlauchlängen gestatten eine genaue und sichere Dosierung. Die Lösung ermöglicht eine einfache Gestaltung mit wenigen Bauteilen. Der Schlauch ist ohne Montageaufwand herausnehmbar und dann sterilisierbar.

Dies wird durch die Ausbildung unterstützt, nach der die Deckplatte auf einem zentralen Bolzen, angedrückt durch ein in der Höhe einstellbares Regelstück, geführt ist.

Weitere Vorteile ergeben sich durch die Ausbildungen, nach denen das Regelstück eine auf den mit Gewinde versehenen Bolzen passende Hebelmutter ist oder mit einer automatischen Stelleinrichtung verbunden ist. Damit kann das Drosselorgan je nach gewünschter Ausbildung entweder direkt von Hand oder aber automatisch über eine Stelleinrichtung geregelt werden.

In Erfüllung der Aufgabe gilt, daß der einfache Aufbau, der die Unterbringung eines langen Schlauches bei geringem Platzbedarf möglich macht, neben der sicheren Regulierung und der Verwendung in Systemen

ίο mit scherempfindlichen Fluiden eine problemlose Herausnahme des Schlauches zur Sterilisation oder Desinfektion sichert.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch das Drosselorgan,
F i g. 2 eine Draufsicht auf das Drosselorgan,
F i g. 3 den Schnitt a-b aus der Fig. 1.
Das Drosselorgan für Fluide zur Verwendung in Systemen mit scherempfindlichen Stoffen besteht aus der Grundplatte 1, der Deckplatte 2 und dem Regelstück 3, hier eine Hebelmutter.

Die Deckplatte 2 ist über den zentralen Bolzen 6 beweglich gegenüber der Grundplatte 1 geführt. Die Grundplatte 1 besitzt den Kanal 4, in den Druckflächen 5 der Deckplatte 2 hineinragen. Sowohl der Kanal 4 als auch die Druckflächen 5 an der Deckplatte 2 sind als Spirale um die Mittelachse geführt, sie passen durch die Führung der Deckplatte 2 auf dem zentralen Bolzen 6 sicher beweglich ineinander. Der das zu drosselnde Fluid führende flexible Schlauch 7 ist in dem tangentialen Teil 8 des Kanals 4, der bis zum Zentrum der Spirale führt, in die Spirale und in dem äußeren tangentialen Teil 10 eingelegt. Er wird durch die beiden tangentialen Teile 8 und 10 der Grundplatte 1 also zu- und wieder abgeführt. Damit der Schlauch 7 im tangentialen Teil 8 nicht eingedrückt wird, ist er mit der Deckleiste 9 abgedeckt. Zur Drosselung des Fluids, d. h. zum Abbauen des Druckes, wird die Spalthöhe zwischen der Tiefe des Kanals 4 und den Druckflächen 5 durch Drehen des Regelstückes 3 verringert, der Schlauch 7 in seinem Querschnitt also zusammengedrückt. Über die kontinuierlich zu verändernde Spalthöhe ist ein geregelter Abbau des Druckes und damit eine genaue Dosierung des Fluids sichergestellt. Der Austausch des Schlauches 7 ist nach Abnahme des Regelstückes 3 und dann der Deckplatte 2 möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drosselvorrichtung für in einem flexiblen Schlauch geführte Fluide, wobei der Schlauch in einem Kanal angeordnet ist, in dessen Querschnitt ein bewegbares Druckorgan einbringbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) als Spirale ausgebildet ist und das Druckorgan im wesentlichen über die gesamte Länge des Kanals (4) in diesen eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) mit tangentialen Teilen (8, 10) bis an die Außenkante einer Grundplatte (1) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Teil (8) zum Zentrum der Spirale, abgedeckt durch eine Deckleiste (9), unterhalb der Spirale und über Krümmungen in diese eingeleitet geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Deckplatte (2), die auf einem zentralen Bolzen (6) geführt und durch ein in der Höhe einstellbares Regelstück (3) angedrückt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelstück (3) eine auf den mit Gewinde versehenen Bolzen (6) passende Hebelmutter ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelstück (3) mit einer automatischen Stelleinrichtung verbunden ist.