DE60029274T2

DE60029274T2 - Peristaltische Pumpe

Info

Publication number: DE60029274T2
Application number: DE60029274T
Authority: DE
Inventors: Andrew Falmouth Green
Original assignee: Watson Marlow Ltd
Current assignee: Watson Marlow Ltd
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: EP1048848A1; CA2307027A1; US6494692B1; EP1048848B1; GB9909913D0; KR20000071867A; KR100700131B1; GB2349431A; DE60029274D1; CA2307027C; GB2349431B; JP2000345971A

Description

Die Erfindung betrifft peristaltische Pumpen.
Herkömmliche peristaltische Pumpen umfassen ein Pumpenkopfgehäuse, durch das sich eine Röhre erstreckt. Auf die Röhre wirkt eine Antriebsvorrichtung ein, beispielsweise ein Rotor, damit ein peristaltischer Pumpvorgang erfolgt. Die Röhre tritt aus dem Pumpenkopfgehäuse aus und ist an ihren Enden mit Anschlüssen versehen, die dem Anschluss an andere Einrichtungen dienen.
Bei derartigen Pumpen ist die Röhre am Gehäuse befestigt, damit sichergestellt ist, dass sie bezüglich des Gehäuses stationär gehalten wird und der Rotor korrekt darauf einwirken kann. Beim Einsetzen der Röhre ist es jedoch nicht immer einfach, sicherzustellen, dass die Spannung der Röhre um den Rotor herum passt und dass die Röhre nicht verdreht oder sonstwie verformt ist. Ein ungeeigneter Einbau der Röhre kann zu einer schlechten Pumpleistung und einer geringen Röhrenlebensdauer führen, und zwar insbesondere dann, wenn die Pumpe mit hohem Druck betrieben wird.
US-5,213,483 offenbart eine peristaltische Pumpe, umfassend ein Pumpenkopfgehäuse, eine Röhre und eine Antriebsvorrichtung, die einen peristaltischen Vorgang in der Röhre bewirkt. Die Röhre weist Endanschlussstücke an jedem Ende auf, die dem Anschluss an andere Einrichtungen dienen.
US-5,388,972 offenbart einen Präzisionpumpenkopf, der ein Pumpenkopfgehäuse, eine Röhre, eine Reihe von Walzen und einen Motor aufweist. Die Röhre weist an jedem Ende ein Endanschlussstück auf, das dem Anschluss an andere Einrichtungen dient.
Gemäß der Erfindung wird ein peristaltischer Pumpenkopf bereitgestellt, aufweisend ein Pumpenkopfgehäuse, in dem eine Röhre und ein Antriebsmittel zum Bewirken der peristaltischen Tätigkeit in der Röhre aufgenommen sind, wobei die Röhre an jedem Ende mit einem jeweiligen Endfitting für eine Verbindung mit weiteren Ausrüstungsgegenständen versehen ist, wobei jeder Endfitting Lokalisierungsmittel zum lösbaren Lokalisieren der Enden der Röhre im Pumpenkopfgehäuse aufweist, um eine Verschiebung jeden Endes der Röhre relativ zum Pumpengehäuse in Längsrichtung zu verhindern, wobei das Lokalisierungsmittel an jedem Endbereich der Röhre einen Flansch auf dem Endfitting aufweist, welcher mit einer komplementären Ausnehmung im Pumpenkopfgehäuse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch fluiddicht in der Ausnehmung eingepasst ist.
Da die Röhrenenden im Pumpenkopfgehäuse präzise angeordnet sind, ist es möglich, die Röhre mit den Lokalisierungsmitteln in den geforderten Längen zu liefern, so dass die Spannung in der Röhre nach dem Zusammenbau korrekt ist. Die Lokalisierungsmittel können mit Fittings versehen sein, die den Anschluss weiterer Ausrüstungsgegenstände erlauben.
Der Flansch braucht nicht kreisförmig sein; er kann beispielsweise einen flachen Abschnitt aufweisen, der in einem komplementären Teil der Ausnehmung sitzt. Diese Maßnahme stellt sicher, dass jedes Ende der Röhre in einer vorbestimmten Ausrichtung eingebaut wird und dadurch ein Verdrehen der Röhre beim Einbau vermieden wird. Der Gebrauch der Lokalisierungsmittel gemäß der Erfindung kann es auch überflüssig machen, die Röhre festzuklemmen, um sie in ihrer Position zu halten. Eine derartige Klemmstelle kann leicht die Strömung durch die Röhre drosseln, und zwar insbesondere dann, wenn hohe Drücke gehalten werden müssen.
Das Pumpenkopfgehäuse kann zwei Teile aufweisen, die aneinander befestigt werden, damit sie einen dichten Einschluss bilden und das Lokalisierungsmittel fluiddicht zwischen sich einklemmen.
Das Lokalisierungsmittel kann an einem Endfitting bereitgestellt sein, der am Röhrenende befestigt ist, oder es kann in einem Stück im Röhrenendbereich ausgebildet werden, beispielsweise durch Spritzgießen. Ist das Lokalisierungsmittel ein getrennter Fitting, so kann es mit einer einfachen Schiebepassung am Röhrenende befestigt werden, oder man kann es durch Gesenkpressen am Röhrenende befestigen.
Bei den meisten herkömmlichen peristaltischen Pumpen ist die Röhre in einem halbkreisförmigen Bogen um einen Rotor herum angeordnet, der die Antriebsvorrichtung bildet. Die Wand des Pumpenkopfgehäuses legt eine Bahn fest, in der die Röhre liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Röhre eine Gesamtlänge, die geringfügig kürzer ist als die Länge der Bahn zusammen mit den Abständen zwischen den Enden der Bahn und den Enden der Röhre. Eine Folge davon ist, dass die Röhre nach dem Einbau einen geringen Abstand zur Bahn hat. Dadurch wird die Röhre während des Betriebs zuverlässiger in der Bahn zentriert.
Eine Pumpe der Erfindung kann in der Lage sein, einen relativ hohen Ausgangsdruck zu halten, beispielsweise bis zu vier Bar.
Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Querschnittsansicht einer peristaltischen Pumpe;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1;
3 eine Teildarstellung einer Röhre der Pumpe in 1 und 2 gesehen in der Richtung des Pfeils III in 1;
4 eine Explosionsdarstellung der Röhre und des Gehäuseteils der Pumpe in 1 und 2; und
5 einen alternativen Aufbau der Röhre.
Die in 1 dargestellte peristaltische Pumpe umfasst ein Gehäuse 2, in dem eine Antriebsvorrichtung in Form eines Rotors 4 mit Walzen 5 montiert ist, der von einem Motor (nicht dargestellt) gedreht wird, der sich außerhalb des Gehäuses 2 befindet. In dem Gehäuse ist auch ein Röhrenelement montiert, das eine Röhre 6 mit Endfittings 8 umfasst. Die Röhre 6 erstreckt sich um den Rotor 4 herum und liegt in einer Bahn 10, die im Gehäuse 2 ausgebildet ist.
Jeder Endfitting 8 ist aus einem relativ steifen Kunststoffmaterial hergestellt, damit der Endfitting 8 innerhalb des Gehäuses 2 und bezüglich der weiteren Anlagenteile sicher festgehalten und angeordnet wird. Der Endfitting 8 wird entweder auf die Röhre 6 aufgebracht oder in die Röhre 6 gespritzt. Das flexiblere Material des Hauptteils der Röhre 6 erstreckt sich durch das hohle Innere eines jeden Elements 9 und über die Stirnseite der Elemente 9, damit eine Dichtfläche 11 vorhanden ist.
Der Endfitting weist einen Flansch 16 auf, der einen nicht kreisförmigen (im Wesentlichen D-förmigen) Rand hat, siehe 2. Dieser Rand weist einen halbkreisförmigen Teil 18 auf, von dessen Enden zwei parallele gerade Kantenabschnitte 20 ausgehen. Zwischen den geraden Kantenabschnitten 20 erstreckt sich ein ebenes Stück 22.
Das Gehäuse 2 besteht aus einem Körper 26 und einem Deckel 28 (2). Der Körper 26 weist zwei u-förmige Vertiefungen 30 auf, in denen jeweils eine Nut 32 ausgebildet ist. Die Nut 32 nimmt den Flansch 16 des jeweiligen Fittings 8 auf. Die Abschnitte der Vertiefung 30 an jeder Seite der Nut 32 nehmen jeweils das Ende des Hauptabschnitts der Röhre 6 sowie einen Höcker 34 auf, der sich benachbart zum Flansch 16 hin zur Seite der Dichtfläche 11 befindet.
Der Deckel 28 weist eine ebene Fläche 38 auf, die in die ebenen Stücke 22 der Fittings 8 eingreift, damit die Fittings 8 fest in der Vertiefung 30 eingeklemmt werden und einen fluiddichten Verschluss bilden. Das Material des Hauptteils der Röhre 6 erstreckt sich über die Flansche 16, um die Dichtwirkung zu verbessern. Der Körper 26 und der Deckel 28 sind selbst miteinander verbunden, damit sie eine Umhüllung bilden, die fluiddicht sein kann.
Das Röhrenelement, das die Röhre 6 und die Fittings 8 umfasst, wird als Element in einem Stück geliefert, wobei die Röhrenlänge (zwischen den in 1 dargestellten Flächen A und B) engen Toleranzen unterworfen ist. Diese Länge ist geringfügig kürzer als die gemeinsame Länge der Bahn 10 und der Abschnitte des Gehäuses 2 zwischen den Enden der Bahn 10 und den Flanschen 16. Dadurch wird die Röhre 6 im eingebauten Zustand geeignet über den Rotor 4 gespannt, siehe 1. Die Walzen 5 komprimieren die Röhre 6 und drücken sie gegen die Bahn 10, während sich gleichzeitig zu beiden Seiten der aktiven Walze 5 die Röhre 6 von der Bahn 10 abhebt; dies ist in 1 mit X bezeichnet.
Man sieht, dass das Zusammenwirken zwischen den Flanschen 16, den Vertiefungen 30 und den Nuten 32 die Position eines jeden Endes der Röhre 6 bezüglich des Gehäuses 2 und insbesondere bezüglich des Rotors 4 und der Bahn 10 exakt einstellen. Die entstehende korrekte Spannung der Röhre 6 über der aktiven Walze 5 hat zur Folge, dass die Röhre 6 von selbst zur Mittellinie CL der Walzen 5 gezogen wird, siehe 3. Dadurch vermeidet man eine seitliche Ablenkung der Röhre 6 in Positionen, die in 3 gestrichelt dargestellt sind. Zudem stellt das nicht kreisförmige Profil der Flansche 16 und der Nuten 32, in denen diese sitzen, sicher, dass die Röhre 6 beim Einbau nicht verdreht wird. Da die beiden Teile 26 und 28 des Gehäuses 2 in die relativ steifen Flansche 16 eingreifen und nicht in die flexible Röhre 6 selbst, kann man eine verlässliche Abdichtung zwischen dem Gehäuse 2 und der Röhre 6 erzielen. Eine wesentliche Konsequenz dieser Merkmale ist, dass der erstmalige Einbau und das nachfolgende Ersetzen der Röhre 6 mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit erfolgen können, so dass sowohl eine exakte Positionierung der Röhre 6 bezüglich des Rotors 4 und der Bahn 10 als auch eine zuverlässige Dichtung zwischen den Flanschen 16 und dem Gehäuse 2 sichergestellt ist. Insbesondere ist die Länge der Röhre 6 vorbestimmt und hängt nicht vom Können des Monteurs beim Einbau der Röhre 6 ab. Zudem kann die Röhre 6 nicht verdreht eingebaut werden, und ihre Enden können nicht fehlausgerichtet werden.
Die Abdichtung des Pumpenkopfgehäuses 2 bedeutet, dass das gepumpte Fluid eingeschlossen werden kann, falls die Röhre 6 brechen sollte. Dies ist eine besonders wichtige Eigenschaft, falls die Pumpe bei hohen Drücken arbeiten oder toxische oder korrosive Fluide fördern kann.
5 zeigt eine alternative Anordnung für die Enden der Röhre 6. Der bei A dargestellte Fitting 8 umfasst einen vorgefertigten Bund 40, der das Ende der Röhre umgibt, und einen Zapfen 14 für den Anschluss einer weiteren Röhre.
Der Abschluss der Röhre 6 an den Endfittings 8 und 9 hat die Wirkung, dass die Röhre von den weiteren an sie angeschlossenen Röhren und dem darin enthaltenen Fluid isoliert wird. Dadurch kann die Übertragung von Schwingungen der Pumpe (beispielsweise aufgrund der Druckimpulse, die durch den Durchgang der Walzen 5 verursacht werden) auf das stromabwärtige Fluid so gering wie möglich gehalten werden. Das Verringern der Schwingungsübertragung lässt sich noch dadurch verbessern, dass man die Größe und damit die Steifigkeit der Flansche 16 erhöht.

Claims

Peristaltischer Pumpenkopf, aufweisend ein Pumpenkopfgehäuse (2), in dem eine Röhre (6) und ein Antriebsmittel (5) zum Bewirken der peristaltischen Tätigkeit in der Röhre (6) aufgenommen sind, wobei die Röhre (6) an jedem Ende mit einem jeweiligen Endfitting (8) für eine Verbindung mit weiteren Ausrüstungsgegenständen versehen ist, wobei jeder Endfitting (8) Lokalisierungsmittel (16) zum lösbaren Lokalisieren der Enden der Röhre (6) im Pumpenkopfgehäuse (2) aufweist, um eine Verschiebung jeden Endes der Röhre (6) relativ zum Pumpengehäuse (2) in Längsrichtung zu verhindern, wobei das Lokalisierungsmittel (16) an jedem Endbereich der Röhre einen Flansch auf dem Endfitting (8) aufweist, welcher mit einer komplementären Ausnehmung (32) im Pumpenkopfgehäuse (2) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) fluiddicht in der Ausnehmung (32) eingepasst ist.
Peristaltischer Pumpenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) und die komplementäre Ausnehmung (32) nicht kreisförmig sind.
Peristaltischer Pumpenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Flansches (16) und der komplementären Ausnehmung (32) einen flachen Abschnitt (22) umfasst.
Peristaltischer Pumpenkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenkopfgehäuse (2) zwei Teile (26, 28) aufweist, die aneinander befestigt sind, um das Lokalisierungsmittel (16) zwischen ihnen festzuklemmen.
Peristaltischer Pumpenkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endfitting (8) ein starres Element umfasst, über welches das Röhrenende gegossen ist.
Peristaltischer Pumpenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Endfitting (8) an die Röhre (6) gefertigt ist.
Peristaltischer Pumpenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalisierungsmittel (16) integral auf der Röhre (6) ausgebildet ist.
Peristaltischer Pumpenkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (5) einen Rotor umfasst und das Gehäuse eine bogenförmige Schiene (10) umfasst, die sich teilweise um den Rotor (5) herum erstreckt und die Röhre (6) aufnimmt, wobei die Länge der Röhre (6) kürzer ist als die kombinierte Länge der Schiene (10) und der Abstände von den Enden der Schiene zu jedem Röhrenende, wodurch ein Zwischenraum zwischen der Schiene (10) und der Röhre (6) vorhanden ist.
Peristaltische Pumpe, umfassend einen Pumpenkopf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.