-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
-
Verhinderung des Eindringens angesaugter Flüssigkeit in das Vakuumpumpenaggregat
oder andere, nicht für die Aufnahme solcher Flüssigkeit bestimmter Teile des Leitungssystems
einer Flüssigkeitspumpvorrichtung. Zu der Flüssigkeitspumpvorrichtung gehört eine
zwischen ihr und einer Saugglocke mit FlüssikeitssammeiRefäSs verlaufende Sauz-
und Belüftungsleitung, an die ein periodisch gesteuertes Umschaltventil angeschlossen
ist, das die Saugglocke und das Flüssigkeitssammelgefäss periodisch abwechselnd
entweder mit dem Vakuumpumpenaggregat oder mit der Aussenluft verbindet.
-
Ein typisches Beispiel der Flüssigkeitspumpvorrichtungen, von denen
hier die Rede ist, sind Muttermilchpumpen.
-
Bei Uberfüllung; ungünstiger Schräglage oder Umfallen des Milchsammelgefässes
könnte, falls keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, Milch in das Vakuumpumpenaggregat
oder andere, nicht für die Aufnahme der Milch geeignete Teile des Leitungssystems
der Pumpvorrichtung eindringen.
-
Um dies zu verhindern, ist bei bekannten Muttermilchpumpe in der Saug-
und Belüftungsleitung zwischen dem
Ansaugstutzen der Milchpumpe
und dem Milchsammelgefäss ein Zwischengefäss angeordnet, dessen Volumen ausreichend
gross sein muss, um im Falle eines Vordringens von Milch aus dem Milchsammelgefäss
in die Saug- und Belüftungsleitung den Sammelgefässinhalt voll aufnehmen zu können.
-
Dies erfordert - je nach Grösse des Milchsammelgefässes -ein Zwischengefäss
mit einem Fassungsvermögen bis zu 250 com.
-
Um trotz eines so grossen Volumens des Zwischengefässes den erforderlichen
Saugdruck aufzubringen und die Arbeitsphasen der Pumpe in einem nicht zu langsamen
Rhythmus aufeinander folgen zu lassen, wird ein Pumpenaggregat mit grosser Saugleistung
benötigt. Würde man das Fassungsvermögen des Zwischengefässes unter Beibehaltung
der Grösse des Milchsammelgefässes verringern, um mit einer Milchpumpe kleinerer
Saugleistung auszukommen und damit an Konstruktionsaufwand und Energieverbrauch
zu sparen, so ergäbe sich der Nachteil, dass bei gefülltem Milchsammelgefäss dessen
flüssiger Inhalt bei etwaigem Umfallen des Milchsammelgefässes nicht vollständig
von dem Zwischengefäss aufgenommen werden kann und die Milch in die Pumpe gesaugt
wird. Das Einsaugen von Milch in die Pumpe soll aber aus hygenischen und technischen
Gründen unter allen Umständen vermieden werden, zumal eine Reinigung des Schlauchleitungssystems
im Innern der Milchpumpe nur nach oeffnung von deren Gehäuse möglich ist.
-
Bei anderen der eingangs genannten Gattung entsprechenden Einrichtungen
an Milchpumpen sind in der Saug- und Belüftungsleitun
zwischen
Milchsammelgefäss und Milchpumpe mechanische Schwimmerventile oder elektrische Flüssigkeitsspürscnden
vorgesehen. Solche Einrichtungen erfordern zwar kein voluminöses Zwischengefäss,
sind aber mit anderen Nachteilen behaftet. Mechanische Schwimmerventile neigen z.B.
dazu, infolge Klemmens oder Verklebens nach mehrmaligem Ansprechen undicht zu werden,
auch sind sie meist schwer zu reinigen. Elektrische Flüssigkeitsspürsonden, die
bei Berührung mit Milch das Vakuumpumpenaggregat der Milchpumpe abschalten oder
vorhandene Umschaltventile in der Milchpumpe derart steuern, dass die Milch nicht
in das Pumpenaggregat gelangen kann, sind zwar zuverlässiger, erfordern aber einen
hohen sicherheitstechnischen Aufwand und sind nur durch Fachkräfte zu reinigen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, die mit weniger Aufwand verbunden ist und dennoch
eine besonders hohe Sicherheit gegen das Eindringen angesaugter Flüssigkeit in das
Vakuumpumpenaggregat oder andere nicht für die Aufnahme solcher Flüssigkeit bestimmte
Teile des Leitungssystems einer Flüssigkeitspumpvorrichtung gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Einrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung sind in den
Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
-
Durch den in der Saug- und Belüftungsleitung angeordneten Strömungswiderstand
wird nicht nur das Vordringen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitssammelbehälter
in den Testraum behindert und während der Saugphase gebremst, vielmehr wird darüber
hinaus zugleich als unmittelbare Folge des Beginns eines unerwünschten Vordringens
der Flüssigkeit während der Saugphase ein schnellerer Anstieg des Saugdruckes im
luftgefüllten Testraum hervorgerufen. Die Verkürzung des Zeitabstandes zwischen
zwei frei wählbaren, festen Druckwerten pl und p2 ist ein zuverlässiges, mit nur
wenig Aufwand an kaum störungsanfälligen Mitteln messtechnisch erfassbares Kriterium
für den Beginn eines Vordringens von Flüssigkeit in Bereiche, in denen sie unerwünscht
ist. Das Steuer- und/ oder Alarmsignal wird vorzugsweise dann ausgelöst, wenn die
Zeitdauer der Druckänderung in dem luftgefüllten Testraum, d.h. der Zeitabstand
zwischen den Druckwerten pl und p2 während der Saugphase das Maß der eingestellten
Signaldauer des Zeitgliedes erreicht oder unterschreitet.
-
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen in stark vereinfachter Darstellung Fig. 1 das Prinzipschema
eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der Erfindung und
Fig.
2 das Schema eines Ausführungsbeispiels der darin enthaltenen Drucküberwachungsvorrichtung
mit dem Zeitglied.
-
In Fig. 1 ist 1 das starre Gehäuse einer Muttermilchpumpe.
-
2 ist die dazugehörige Saugglocke. Diese ist durch ein gekrümmtes,
vorzugsweise starres Leitungsstück 3 mit einem Milchsammelgefäss 4 verbunden und
in dessen Verschlußstopfen 5 befestigt. Eine bewegliche Schlauchleitung 6 verbindet
das Milchsammelgefäss mit einem im Vergleich zu diesem kleinen Zwischengefäss 7,
das mittels einer (nicht dargestellten) starren Konsole mit dem starren Gehäuse
1 verbunden sein kann. Das Innere des Zwischengefässes 7 ist über ein Rohr oder
Schlauchleitungsstück 8 mit einem Anschlußstutzen 9 an dem Gehäuse 1 verbunden.
-
In dem Gehäuse 1 befindet sich das Vakuumpumpenaggregat 10 mit dem
Auslaßstutzen 20, dessen (nicht dargestellter) elektrischer Antrieb von dem Stromversorgungsanschluss
11 über eine elektrische Steuervorrichtung 12 und eine elektrische Leitung 13 gespeist
wird.
-
Ein innerhalb des Gehäuses 1 von dem Saugstutzen 9 zu einem periodisch
gesteuerten Umschaltventil 14 verlaufender Rohr-oder Schlauchleitungsabschnitt 15
bildet zusammen mit den ausserhalb des Gehäuses 1 verlaufenden Teilen 3, 14>4,
6, 7 und 8 die Saug- und Belüftungsleitung. Durch das Umschaltvert 14, das von der
elektrischen Steuervorrichtung 12 über eine elektrische Leitung 16 periodisch gesteuert
wird,
wird die Saug- und Belüftungsleitung periodisch abwechselnd
entweder über Leitungsabschnitte 17, 18 sowie ein Speichergefäss 19 mit dem Vakuumpumpenaggregat
10 oder über einen Belüftungsstutzen 21 mit der Aussenluft verbunden. Zur periodischen
Steuerung des Umschaltventils 14 kann die Steuervorrichtung 12 einen (nicht dargestellten)
elektrischen Steuergenerator, z.B. einen astabilen Multivibrator mit nachgeschalteter
Leistungsstufe enthalten, dessen periodisches Signal zur Steuerung des Umschaltventils
dient und somit den Saug- und Belüftungsrhythmus bestimmt.
-
In dem zwischen dem Saugstutzen 9 der Flüssigkeitspumpvorrichtung
und dem Flüssigkeitssammelgefäss 4 verlaufenden Teil der Saug- und Belüftungsleitung
ist ein Strömungswiderstand angeordnet, der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
1 durch eine Leitungsverengung 28 etwa in Form eines axial durchbohrten Stopfens
in dem in das Zwischengefäss 7 hineinragenden Ende des Leitungsabschnitts 6 gebildet
ist. Anstelle eines solchen durchlochten Stopfens könnte auch ein anderes strömungshemmendes
Bauelement, wie z.B. ein poröser Stopfen, ein Sinterfilter oder ein Schwimmerventil
als Strömungswiderstand vorgesehen sein oder es könnte stattdessen auch für die
bewegliche Leitung 6 ein Schlauchmaterial mit im Vergleich zu den übrigen Leitungen
der Gesamtanordnung besonders geringem Innenquerschnitt als Strömungswiderstand
verwendet werden.
-
Der flüssigkeit#freie Raum der Saug- und Belüftungsleitung einschliesslich
aller damit kommunizierenden flüssigkeitsfreien Teile des Leitungssystems bildet
den Testraum, dessen während der Saugphase des Pumpbetriebs zeitlich veränderlicher
Luftdruck überwacht wird. Die Überwachungsvorrichtung 25, deren wesentliche Einzelheiten
aus Fig. 2 ersichtlich sind, ist über einen Rohr- oder Schlauchleitungsabschnitt
26 an den Leitungsabschnitt 15 zwecks Messung des Druckes im Testraum angeschlossen.
-
Eine elektrische Leitung 27 verbindet die Steuervorrichtung 12 mit
der Uberwachungseinrichtung 25 und dient zum Starten des Zeitgliedes 30 in Abhängigkeit
vom Saugrhythmus. Das periodische Starten des Zeitgliedes kann ohne oder mit Phasenverschiebung
gegenüber dem Saugrhythmus, beispielsweise kurz nach Beginn der Saugphase, erfolgen.
Der Testraumdruck beaufschlagt über den Leitungsabscanitt 26 die Membran einer Druckmessdose
31, die mit dem Druck-Spannungs-Wandler 32 gekoppelt ist.
-
Druckänderungen im Testraum werden durch die Druckmessdose auf den
Druck-Spannungs-Wandler übertragen. Sowohl das Zeitglied 30, das z.B. ein monostabiler
Multivibrator sein kann, als auch der Druckwandler 32 liefern an ihren Ausgängen
digitale Informationen, nämlich ein L-Potential in ihrem L-Zustand und ein H-Potential
in ihrem H-Zustand.
-
Die Ausgänge des Zeitglieds 30 und des Druck-Spannungs-Wandlers 32
sind durch elektrische Leitungen mit den beiden Eingängen A und B eines NAND-Gliedes
33 verbunden.
-
usgang des des NAND-Gliedes 33 ist mit dem Eingang S
eines
aus zwei weiteren NAND-Gliedern 314> 35 #5 gebildeten RS-Flip-Flop verbunden.
Der Ausgang des NAND-Gliedes 314 ist mit Q und der Ausgang des NAND-Gliedes 35 des
RS-Flip-Flop mit Q bezeichnet. An den Ausgang Q sind Steuer- und Alarmsignalgeber
36, 37 angeschlossen, von denen elektrische Steuerleitungen 38 bzw. 39 abgehen können.
An den Eingang R des zu dem RS-Flip-Flop gehörenden NAND-Gliedes 35 ist eine Rücksetzleitung
40 angeschlossen, die zu einem (nicht dargestellten), beispielsweise willkürlich
von fland betätigbaren Steuerorgan führt, mit dem das Flip-Flop, nachdem die Einrichtung
angesprochen hat, in seinen Ausgangszustand zurückgestellt werden kann.
-
Die Muttermilchpumpe arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, dass in
der Ruhephase des Vakuumpumpenaggregats 10 in dem Testraum der Druckwert pl herrscht,
der bei diesem Ausführungsbeispiel dem atmosphärischen Druck entsprechen mag. Während
der Saugphase sperrt das Umschaltventil 14 die öffnung des Belüftungsstutzens 21
ab und verbindet bei gleichzeitiger öffnung des Leitungsabschnitts 17 das Speichergefäss
19 und das Vakuumpumpenaggregat 10 über die Saug- und Belüftungsleitung mit dem
Milchsammelgefäss 4 und der Saugglocke 2, die durch die angelegte Brust gegenüber
der Aussenluft abgedichtet ist.
-
Dadurch kommt es zu einem Druckausgleich zwischen dem Speichergefäss
und dem im wesantlichen durch die Saug-und Belüftungsleitung gebildeten Testraum.
Dadurch wird schnell der gewünschte, durch die Pumparbeit des ständig
eingeschalteten
Vakuumpumpenaggregates unterstützte Unterdruckanstieg in der Saugglocke 2 erreicht.
Da es sich um einen Druckausgleich von Luft handelt, hat der im Falle dieses Ausführungsbeispiels
von einem Leitungsengpass gebildete Strömungswiderstand 14 nur einen unbedeutenden
Einfluss auf die Geschwindigkeit der Druckänderung zwischen dem Anfangs druckwert
pl und dem Enddruckwert p2 beim Ausgleich beziehungsweise Pumpvorgang in der Saugphase.
Im stromlosen Zustand, d.h. wenn beispielsweise der den Saug- und Belüftungsrhythmus
steuernde Steuergenerator in der Steuervorrichtung 4 abgeschaltet oder blockiert
ist, sowie während der Entspannungs- und Ruhephase des Pumpbetriebes sperrt das
Umschttventil 14 den zu dem Speichergefäss 19 führenden Leitungsabschnitt 17 gegenüber
dem Testraum und gegenüber der Öffnung des Belüftungsstutzens 21 ab. Dies hat zur
Folge, dass das Vakuumpumpenaggre gat P s eine Evakuierungsleistung ausschliesslich
an das ständig mit ihm verbundene Speichergefäss 19 abgibt, wo sie bis zum Einsatz
der nächsten Saugphase gespeichert wird. Zugleich mit der Sperrung des Leitungsabschnitts
17 verbindet das Umschaltventil 14 das Milchsammelgefäss 4 und die Saugglocke 2
mit der öffnung des Belüftungsstutzens 21, ohne dass das Vakuumpumpenaggregat 10
dem Druckausgleich entgegenwirken kann.
-
Die Überwachungseinrichtung hat folgende Arbeitsweise:
Während
der Ruhephase, bei der der Druck im Testraum den Wert pl haben mag, liegen die Ausgänge
des Druck-Spannungs-Wandlers 32 und des Zeitgliedes 30 beide auf L-Potential. Somit
liegt auch an beiden Eingängen A und B des NAND-Gliedes 33 L-Potential an. Der Ausgang
Z des NAND-Gliedes 33 führt dann H-Potential. Ist das aus den beiden NAND-Gliedern
314> 35 #5 gebildete RS-Flip-Flop über die zu seinem Rücksetzeingang R führende
Rücksetzleitung 40 zurückgesetzt, so steht an dem Q-Ausgang ein H-Potential an.
Dieser H-Zustand lässt die Steuer- und Alarmsignalgeber 36> 37 #7 unbeeinflusst.
Durch ein Signal der Steuervorrichtung 12, durch welches das Umschaltventil 14 in
die Schaltstellung zur Einleitung der Saugphase gebracht wird, wird über die elektrische
Leitung 27 gleichzeitig das Zeitglied 30 angesteuert, dessen Ausgang dadurch auf
H-Potential gelangt. Nach Ablauf einer vorbestimmten, fest eingestellten Zeitspanne
bzw. Signaldauer schaltet das Zeitglied 30 selbsttätig wieder auf L-Potential zurück.
-
Die Signaldauer des Zeitgliedes 30 ist so eingestellt, dass sie kleiner
ist als die Zeitspanne der Druckänderung zwischen den Werten pl und p2 im Testraum
während der Saugphase im Normalbetriebszustand. Durch das Zurückschalten des Zeitgliedes
30 in den L-Zustand (L-Potential) ändert sich der H-Zustand (H-Potential) am Ausgang
des NAND-Gliedes 33 nicht.
-
Auch erfolgt keine Änderung dieses H-Zustandes, wenn nach Abfall des
Druckes in der Saugphase auf den Wert p2 der Ausgang des Druck-Spannungs-Wandlers
32 auf H-Potential umschaltet. Solange der H-Zustand am Ausgang des NAND-gliedes
33
anhält, wird das RS-Flip-Flop 314> 35 #5 nicht gesetzt. Es kommt daher nicht
zu einer Aktivierung der Steuer- und Alarmsignalgeber 36, 37.
-
Falls nun wegen Überfüllung, ungünstiger Schräglage oder infolge Umfallens
des Sammelgefässes 4 Milch in die Saug-und Belüftungsleitung 6 eindringt und während
der Saugphase der Pumpe angesaugt wird, so tritt infolge der Volumenverkleinerung
des luftgefüllten Testraumes, spätestens sobald die Milch den Engpass 28 erreicht,
eine sehr deutliche Verkürzung der Zeitdauer der Druckänderung zwischen den Werten
pl und p2 der Saugphase ein. Daher schaltet der Ausgang des Druck-Spannungs-Wandlers
32 beim Erreichen des Druckwertes p2 auf H-Potential um, bevor die von dem Zeitglied
30 vorgegebene Signaldauer abgelaufen ist. Damit wechselt der Ausgang des NAND-Gliedes
33 auf L-Potential. Das RS-Flip-Flop 314> 35 wird daher gesetzt und schaltet
um. Über den nunmehr L-Potential führenden Ausgang Q des NAND-Gliedes 35 werden
der Steuer- und Alarmsignalgeber 36, 37 aktiviert.
-
Sofort bei Aktivierung des Steuersignalgebers 36 schaltet dieser über
die Leitung 38 den zur Bestimmung des Saug- und Belüftungsrhythmus dienenden Steuergenerator
in der Steuervorrichtung 12 ab. Der Saugvorgang wird dadurch unmittelbar unterbrochen.
Stattdessen kann, falls erwünscht, der Steuersignalgeber 36 auch das Vakuumpumpenaggregat
10 gleichzeitig mit oder anstelle des s euergenerators der Steuervorrichtung für
den Saug-und Belüftungsrhythmus abschalten, etwa indem die Stromversorgung
über
die elektrische Leitung 13 mittels einer geeigneten Schaltvorrichtung unterbrochen
wird. Bei der hier als Ausführungsbeispiel dargestellten Milchpumpe mit Speichergefäss
und Umschaltventil ist eine Abschaltung des Vakuumpumpenaggregates nicht erfaderlich.
-
Durch die Aktivierung des Alarmsignalgebers 37 kann über eine Leitung
39 eine akustische und/oder optische Signalvorrichtung 41, wie in Fig. 1 angedeutet,
eingeschaltet werden.
-
Nachdem aus der Saug- und Belüftungsleitung und dem gegebenenfalls
vorgesehenen Zwischengefäss 7 die eingedrungene Milch entfernt worden ist, kann
das RS-Flip-Flop 34, 35, z.B. mittels einer Taste, über die Rücksetzleitung 40 wieder
umgeschaltet, d.h. zurückgesetzt werden.
-
Damit wird die Aktivierung der Steuer- und/oder Alarmsignalgeber 36,
37 aufgehoben und der normale Betriebszustand wieder hergestellt.
-
Die Ansprechempfindlichkeit der Einrichtung kann beispielsweise durch
Festlegung eines kürzeren Zeitabstandes zwischen dem Erreichen des Druckwertes p2
in der Saugphase und dem Umschalten des Zeitgebers 30 nach Beendigung seiner Schalt-
oder Signaldauer im normalen Betriebszustand erhöht werden. Die Veränderung bzw.
Festlegung dieses Zeitabstands ist durch Einstellung der p2-Schwelle im Druck-Spannungs-Wandler
32 einfach zu bewerkstelligen. Durch eine solche Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit
kann auch
bei Versagen e rles etwa als Strömungswiderstand vorgesehenen
Schwimmerventils erreicht werden, dass das RS-Flip-Flop 34, 35 gesetzt und die Steuer-
und Alarmsignalgeber 36> 37 aktiviert werden, wenn Milch in die Saug- und Belüftungsleitung
eindringt.
-
Ausser für Muttermilchpumpen ist die Einrichtung nach der Erfindung
auch bei anderen Pumpvorrichtungen für physiologische Zwecke wie z.B. Sekretpumpen,
oder bei Flüssigkeitspumpvorrichtungen in Labors od.dgl. von Nutzen.
-
Leerseite