EP1538335B1

EP1538335B1 - Peristaltic pump with a vacum generating device

Info

Publication number: EP1538335B1
Application number: EP04026512A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Dr. Timmler; Tomas Kleiner; Karsten Wagener
Original assignee: Crane Process Flow Technologies GmbH; Crane Process Flow Technologies Ltd
Current assignee: Crane Process Flow Technologies GmbH; Crane Process Flow Technologies Ltd
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2024-11-09
Also published as: DE10357320A1; EP1538335A2; EP1538335A3; ATE407293T1; ES2312903T3

Abstract

The hose pump (1) has a pump housing (2) containing a rotor rotating about a rotation axis. The pump housing has an annular part of wall, and two side walls (3), forming a pump chamber. It also has a vacuuming device, which is in the form of a membrane pump operated by the rotor, and located in the pump chamber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a peristaltic pump having the features of the preamble of claim 1.

Schlauchpumpen sind allgemein Pumpen mit einem Pumpengehäuse, in dem ein Schlauch ringförmig entlang der Innenseite einer Gehäusewandung anliegt. Ein Rotor ist im Inneren des Pumpengehäuses vorgesehen, der durch umlaufende Quetschung des Schlauches entlang der Innenwand eine peristaltische Förderung des Schlauchinhaltes von einer Saugseite zu einer Druckseite bewirkt.Peristaltic pumps are generally pumps with a pump housing in which a tube rests annularly along the inside of a housing wall. A rotor is provided in the interior of the pump housing, which causes peristaltic conveyance of the hose contents from a suction side to a pressure side by circumscribing the hose along the inner wall.

An der Saugseite der Schlauchpumpe kann nur dann ein unter dem Umgebungsdruck liegender Unterdruck erzeugt werden, wenn der Schlauch innerhalb des Pumpengehäuses eine eigene Rückstellkraft entwickelt. Diese Rückstellkraft kann unterstützt werden, wenn im Pumpengehäuse ein Unterdruck aufgebaut wird.On the suction side of the peristaltic pump, a negative pressure below the ambient pressure can only be generated if the hose develops its own restoring force within the pump housing. This restoring force can be supported if a vacuum is built up in the pump housing.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine separate Unterdruckerzeugung in Form einer Pumpe mit separatem Antrieb vorzusehen oder neben dem eigentlichen Pumpenschlauch einen zweiten Schlauch anzuordnen, der saugseitig mit dem Pumpengehäuse in Verbindung steht und auf diese Weise unter der Einwirkung des Rotors das in dem Pumpengehäuse befindliche Gas aus diesem Gehäuse hinaus befördert.From the prior art, it is known to provide a separate negative pressure generation in the form of a pump with a separate drive or next to the actual pump hose to arrange a second hose, the suction side is in communication with the pump housing and in this way under the action of the rotor in the Pump housing located gas out of this housing also promoted.

Das Dokument WO-A-98 42401 offenbart eine Schlauchpumpe, die dazu eingerichtet ist, ein Vakuum außerhalb des Pumpenschlauchs in der Pumpenkammer aufzubauen. Hierfür wird vorgeschlagen, eine separate Vakuumpumpe mit eigenem Antrieb oder eine im Motorgehäuse der Schlauchpumpe angeordnete und von dem Motor direkt angetriebene Vakuumpumpe vorzusehen.The document WO-A-98 42401 discloses a peristaltic pump configured to establish a vacuum outside the pump tube in the pumping chamber. For this purpose, it is proposed to provide a separate vacuum pump with its own drive or arranged in the motor housing of the peristaltic pump and directly driven by the motor vacuum pump.

Zum einen ist diese Art der Vakuumerzeugung im Pumpengehäuse relativ aufwendig. Zum anderen kann das erzeugte Vakuum noch verbessert werden.On the one hand, this type of vacuum generation in the pump housing is relatively expensive. On the other hand, the generated vacuum can be improved.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlauchpumpe zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln und ohne separaten Antrieb ein Vakuum in dem Pumpengehäuse erzielt werden kann. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Schlauchpumpe zu schaffen, die einen möglichst großen Unterdruck im Pumpengehäuse bereit stellt.It is therefore an object of the present invention to provide a peristaltic pump in which by simple means and without separate drive, a vacuum in the pump housing can be achieved. It is a further object of the invention to provide a peristaltic pump that provides the largest possible negative pressure in the pump housing.

Diese Aufgabe wird von einer Schlauchpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a peristaltic pump with the features of claim 1.

Weil die Mittel zur Erzeugung des Vakuums eine von dem Rotor betätigbare und in der Pumpenkammer angeordnete Membranpumpe umfassen, könnten die zur Vakuumerzeugung erforderliche Baugruppe wenige Bauteile umfassen. Wenn die Membranpumpe an der Innenseite einer Seitenwand angeordnet ist, kann sie zu Wartungszwecken mit der Seitenwand herausgenommen werden. Außerdem wird die Membran mit dem im Gehäuse befindlichen Unterdruck beaufschlagt, so dass die Rückstellkraft und damit die Saugleistung der Membranpumpe vergrößert wird.Because the means for generating the vacuum comprise a diaphragm pump operable by the rotor and arranged in the pump chamber, the assembly required for vacuum generation could comprise few components. If the diaphragm pump is located on the inside of a side wall, it can be removed with the side wall for maintenance purposes. In addition, the membrane is subjected to the negative pressure in the housing, so that the restoring force and thus the suction power of the diaphragm pump is increased.

Wenn die Membranpumpe eine Membran und ein von der Membran getragenes Verschleißteil aufweist, wobei das Verschleißteil im Betrieb von einem mit dem Rotor verbundenen Gleitkörper intermittierend mit einer Kraft beaufschlagt wird, kann dieses Verschleißteil in einfacher Weise ausgewechselt werden, ohne andere Bauelemente wechseln zu müssen. Der Innenraum der Memb-ranpumpe wird zweckmäßigerweise einerseits von dem Membran und andererseits von der Seitenwand begrenzt. Der Innenraum der Membranpumpe kann über eine Saugleitung mit der Pumpenkammer und über eine Druckleitung mit der Atmosphäre verbunden sein. Der Saugleitung und der Druckleitung sind zweckmäßigerweise die Rückschlagventile zugeordnet. Die Rückschlagventile sind für eine einfache Wartung zweckmäßig außerhalb der Pumpenkammer angeordnet.When the diaphragm pump has a diaphragm and a wear part carried by the diaphragm, wherein the wear part is intermittently acted upon by a slider connected to the rotor during operation, this wear part can be exchanged in a simple manner, without having to change other components. The interior of the membrane pump is suitably limited on the one hand by the membrane and on the other hand by the side wall. The interior of the diaphragm pump can be connected to the pump chamber via a suction line and via a pressure line to the atmosphere. The suction line and the pressure line are suitably associated with the check valves. The check valves are conveniently located outside the pump chamber for easy maintenance.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:: eine Schlauchpumpe in einer Stirnansicht in Richtung der Drehachse des Rotors;
Figur 2:: eine Schlauchpumpe in einer Draufsicht;
Figur 3:: den Ausschnitt II aus der Figur 2 in einer vergrößerten Darstellung; sowie
Figur 4:: den Ausschnitt gemäß Figur 3 in einer vereinfachten schematischen Darstellung.

Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Show it:

FIG. 1:: a peristaltic pump in an end view in the direction of the axis of rotation of the rotor;
FIG. 2:: a peristaltic pump in a plan view;
FIG. 3:: the section II from the FIG. 2 in an enlarged view; such as
FIG. 4:: the clipping according to FIG. 3 in a simplified schematic representation.

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schlauchpumpe in einer Stirnansicht entlang der Drehachse des (hier nicht sichtbaren) Rotors dargestellt. Die Schlauchpumpe umfasst einen Sockel 1, auf dem ein Pumpengehäuse 2 angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 2 wiederum weist einen etwa kreisrunden Querschnitt auf und ist stirnseitig von einer abnehmbaren Seitenwand 3 begrenzt. Die Seitenwand 3 trägt eine Saugleitung 4 und eine Druckleitung 5 für eine interne Membranpumpe. Das hinter der Seitenwand 3 liegende ringförmige Pumpengehäuse trägt weiter einen Saugstutzen 6 und einen Druckstutzen 7 zum Anschluss an externe Leitungen.In the FIG. 1 a hose pump according to the invention is shown in an end view along the axis of rotation of the (not visible here) rotor. The hose pump comprises a base 1, on which a pump housing 2 is arranged. The pump housing 2 in turn has an approximately circular cross section and is frontally bounded by a removable side wall 3. The side wall 3 carries a suction line 4 and a pressure line 5 for an internal diaphragm pump. The annular pump housing located behind the side wall 3 further carries a suction nozzle 6 and a discharge nozzle 7 for connection to external lines.

Die Seitenwand 3 ist mit dem ringförmigen Pumpengehäuse gasdicht verschraubt und an ihrer Außenseite zur Versteifung mit Rippen 8 versehen.The side wall 3 is gas-tightly screwed to the annular pump housing and provided on its outside for stiffening with ribs 8.

Die Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte Schlauchpumpe in einer Draufsicht. Gleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugsziffern.The FIG. 2 shows the in FIG. 1 shown hose pump in a plan view. Same components bear the same reference numbers.

In der Draufsicht ist das ringförmige Pumpengehäuse 2 erkennbar, dass an seiner der Seitenwand 3 gegenüberliegenden Seitenfläche 10 ein Getriebe 11 und einen Elektromotor 12 trägt. In einem Ausschnitt III ist das Gehäuse 3 teilweise geschnitten dargestellt. In diesem Ausschnitt ist ein um die Drehachse 13 drehbarer Rotor 14 veranschaulicht, der einen Gleitkörper 15 trägt. Die Seitenwand 3 trägt auf ihrer Innenseite 16 eine Membranpumpe 17. Die Membranpumpe 17 ist über eine Durchgangsbohrung 18 mit der Saugleitung 4 und über eine Durchgangsbohrung 19 mit der Druckleitung 5 verbunden. Die Saugleitung 4 und die Druckleitung 5 wiederum tragen je ein Rückschlagventil 20 bzw. 21.In plan view, the annular pump housing 2 can be seen that on its side wall 3 opposite side surface 10 carries a gear 11 and an electric motor 12. In a section III, the housing 3 is shown partially cut. In this section, a rotatable about the axis of rotation 13 rotor 14 is illustrated, which carries a slider 15. The side wall 3 carries on its inner side 16 a diaphragm pump 17. The diaphragm pump 17 is connected via a through-bore 18 to the suction line 4 and via a through-bore 19 to the pressure line 5. The suction line 4 and the pressure line 5 in turn each carry a check valve 20 and 21st

Der Ausschnitt III ist in der Figur 3 vergrößert dargestellt.The section III is in the FIG. 3 shown enlarged.

Die Figur 4 zeigt den Ausschnitt gemäß Figur 3 in einer weiter vergrößerten und vereinfachten Darstellung.The FIG. 4 shows the clipping according to FIG. 3 in a further enlarged and simplified representation.

Es ist dargestellt, dass die Membranpumpe 17 eine etwa ringförmige oder kalottenförmige Membran 30 aus einem gummielastischen Material aufweist. Die Membran 30 ist in einem ringförmigen Halter 31 gelagert und mit der Seitenwand 3 verschraubt. Die Membran 30 begrenzt einen Innenraum 32, der mit den Durchgangsbohrungen 18 und 19 kommuniziert. An ihrer dem Innenraum 32 abgewandten Außenseite trägt die Membran 30 eine Verschleißplatte 33, die die Membran 30 in Richtung auf den hier nicht dargestellten Rotor 14 im wesentlichen abdeckt. Die Verschleißplatte 33 ist umfangsseitig abgefasst.It is shown that the diaphragm pump 17 has an approximately annular or dome-shaped membrane 30 made of a rubber-elastic material. The membrane 30 is mounted in an annular holder 31 and screwed to the side wall 3. The membrane 30 defines an interior 32 which communicates with the through-holes 18 and 19. On its outer side facing away from the interior 32, the membrane 30 carries a wear plate 33, which essentially covers the membrane 30 in the direction of the rotor 14 (not illustrated here). The wear plate 33 is drawn circumferentially.

Als Material wird bei den verschiedenen Bauteilen des Pumpengehäuses ebenso wie bei dem Verschleißelement eine Aluminiumlegierung bevorzugt. Die Membran 30 kann aus einem Elastomer gefertigt werden. Der Rotor 14 kann ebenfalls aus Aluminium gefertigt werden, während der Gleitkörper 15 verschleißfest ausgelegt werden soll, beispielsweise aus Stahl.As an aluminum alloy is preferred in the various components of the pump housing as well as the wear element. The membrane 30 may be made of an elastomer. The rotor 14 may also be made of aluminum be made while the slider 15 is to be designed wear-resistant, for example made of steel.

Im Betrieb arbeitet die ebenso weit beschriebene Schlauchpumpe wie folgt:During operation, the peristaltic pump described in the same way works as follows:

An den Saugstutzen 6 wird ein unterdruckfester Saugschlauch für das zu fördernde Medium angeschlossen. Im Inneren des Gehäuses 2 verläuft ein Schlauch von dem Saugstutzen 6 aus entlang des Umfangs des Gehäuses 3 auf dessen Innenseite zu dem Druckstutzen 7. An dem Druckstutzen 7 wird ebenfalls ein Förderschlauch für das zu fördernde Medium angeschlossen. Der Rotor 14 im Inneren des Pumpengehäuses 3 ist etwa balkenförmig ausgebildet und drückt den im Inneren der Pumpe befindlichen Schlauch an die ringförmige Innenseite des Gehäuses 2, so dass bei einer Drehung des Rotors das in dem Schlauchsegment vor dem Rotor befindliche Medium durch den Schlauch gepresst und zu dem Druckstutzen 7 gefördert wird. Hinter dem Rotor 14 wird im Betrieb der im Inneren der Pumpe befindliche Schlauch durch seine eigene Elastizität bestrebt sein, sich wieder auszudehnen. Der am Saugstutzen 6 entstehende Unterdruck kann zunächst nur so groß sein, wie die Rücksprungkraft des Pumpenschlauchs es erlaubt.At the suction nozzle 6, a vacuum-resistant suction hose for the medium to be delivered is connected. Inside the housing 2, a hose extends from the suction nozzle 6 along the circumference of the housing 3 on the inside thereof to the discharge nozzle 7. At the discharge nozzle 7, a delivery hose for the medium to be delivered is also connected. The rotor 14 in the interior of the pump housing 3 is approximately bar-shaped and presses the tube located inside the pump to the annular inner side of the housing 2, so that upon rotation of the rotor located in the tube segment in front of the rotor medium pressed through the hose and is conveyed to the discharge nozzle 7. Behind the rotor 14, during operation, the hose located inside the pump will be endeavored by its own elasticity to expand again. The resulting negative pressure at the suction nozzle 6 can initially only be as large as the return force of the pump hose allows it.

Insoweit entspricht die bislang beschriebene Pumpe dem Stand der Technik.In that regard, the pump described so far corresponds to the prior art.

Um den Unterdruck am Saugstutzen 6 zu vergrößern ist nun vorgesehen, dass im Pumpeninneren ein Vakuum erzeugt wird, welches die selbsttätige Ausdehnung des Pumpenschlauchs auf der Saugseite unterstützt. Zu diesem Zweck ist auf der Innenseite der Seitenwand 3 die Membranpumpe 17 vorgesehen. Diese wird bei jeder Umdrehung des Pumpenrotors von dem Gleitkörper mit einer nach außen wirkenden Kraft beaufschlagt, wenn nämlich der Gleitkörper 15 sich mit der Umlaufbewegung des Rotors 14 an der Membranpumpe 17 vorbei bewegt. In diesem Moment trifft der Gleitkörper 15 auf die Verschleißplatte 33 und drückt die Verschleißplatte 33 und damit auch die Membran 30 auf die Seitenwand 3 zu. Der Innenraum 32 wird dabei verkleinert. Das im Innenraum 32 enthaltene Gas kann wegen des Rückschlagventils 20 nicht durch die Saugleitung 4 entweichen, sondern wird in die Druckleitung 5 und durch das Rückschlagventil 21 in die Atmosphäre gedrückt.In order to increase the negative pressure at the suction nozzle 6 is now provided that a vacuum is generated inside the pump, which supports the automatic expansion of the pump hose on the suction side. For this purpose, the diaphragm pump 17 is provided on the inside of the side wall 3. This is acted upon by the slider with an outwardly acting force during each revolution of the pump rotor, namely, when the slider 15 moves with the orbital movement of the rotor 14 past the diaphragm pump 17. At this moment, the slider 15 hits the wear plate 33 and presses the wear plate 33 and thus also the diaphragm 30 on the side wall 3 too. The interior 32 is reduced in size. The gas contained in the interior 32 can not escape through the suction line 4 because of the check valve 20, but is forced into the pressure line 5 and through the check valve 21 into the atmosphere.

Sobald der Gleitkörper 15 die Verschleißplatte 33 wieder frei gibt, wird durch die Rückstellkraft der Membran 30 der Innenraum 32 der Membranpumpe 17 wieder vergrößert. Der entstehende Unterdruck saugt das in der Saugleitung 4 vorhandene Gasvolumen durch das in dieser Richtung öffnende Rückschlagventil 20 in den Innenraum 32 der Membranpumpe 17. Bei der nächsten Umdrehung des Rotors 14 wiederholt sich dieser Vorgang.As soon as the sliding body 15 releases the wear plate 33 again, the interior 32 of the diaphragm pump 17 is increased again by the restoring force of the diaphragm 30. The resulting negative pressure sucks the existing in the suction line 4 gas volume through the opening in this direction check valve 20 into the interior 32 of the diaphragm pump 17. In the next revolution of the rotor 14, this process is repeated.

Die Saugleitung 4 ist nun mit ihrem der Durchgangsbohrung 18 abgewandten Ende mit dem Pumpengehäuse 2 derart verbunden, dass die Leitung 4 mit dem Innenraum der Schlauchpumpe in Verbindung steht, in dem sich der Pumpenschlauch befindet. Jede Betätigung der Membranpumpe 17 fördert folglich einen Teil des im Innenraum des Pumpengehäuses 2 befindlichen Gases nach Außen in die Atmosphäre, so dass mit der Zeit ein Unterdruck im Pumpengehäuse 2 entsteht. Dieser Unterdruck wiederum ist erwünscht, um den Pumpenschlauch in seiner Rückstellbewegung zu unterstützen.The suction line 4 is now connected with its end facing away from the through hole 18 with the pump housing 2 such that the line 4 is in communication with the interior of the hose pump in which the pump hose is located. Each actuation of the diaphragm pump 17 thus conveys a part of the gas located in the interior of the pump housing 2 to the outside into the atmosphere, so that with time a negative pressure in the pump housing 2 is formed. This negative pressure in turn is desirable to assist the pump hose in its return movement.

Der Unterdruck im Pumpengehäuse 2, also dort, wo die Membranpumpe 17 angeordnet ist, unterstütz aber nicht nur den Saugschlauch und damit die Schlauchpumpe selbst bei dem Saugvorgang. Vielmehr steht der im Pumpengehäuse 2 befindliche Unterdruck auch an der dem Innenraum 32 abgewandten Seite der Membran 30 an und unterstützt folglich auch die Membran 30 in ihrer Rückstellbewegung. Die Rücksprungkraft der Membran 30, die für die zwischen der Ansaugleitung 4 und der Druckleitung 5 erreichbare Druckdifferenz wesentlich ist, wird also durch die beschriebene Anordnung unterstützt.The negative pressure in the pump housing 2, ie where the diaphragm pump 17 is arranged, but not only supports the suction hose and thus the hose pump itself during the suction process. Rather, the vacuum located in the pump housing 2 is also at the side facing away from the interior 32 of the membrane 30 and consequently also supports the membrane 30 in its return movement. The return force of the diaphragm 30, which is essential for the achievable between the intake manifold 4 and the pressure line 5 pressure difference is thus supported by the described arrangement.

In der Praxis bedeutet dies, dass der Schließdruck des Rückschlagventils 20 von der Rückstellkraft der Membran 30 überwunden werden muss, nicht aber ein zusätzlicher, auf der Membran lastender atmosphärischer Druck. Bei der insoweit beschriebenen Membranpumpe wird auf diese Weise ein Innendruck im Gehäuse 2 im Betrieb von etwa 100 mbar absolut Druck erreicht.In practice, this means that the closing pressure of the check valve 20 is overcome by the restoring force of the diaphragm 30 but not an additional atmospheric pressure on the membrane. In the case of the diaphragm pump described so far, an internal pressure in the housing 2 during operation of approximately 100 mbar absolute pressure is achieved in this way.

Ein großer Vorteil der insoweit beschriebenen Anordnung besteht in der einfachen Wartung. Da der Gleitkörper 15 gegenüber der Verschleißplatte 33 als verschleißfestes Bauelement ausgelegt ist, kann sich eine Wartung der Membranpumpe 17 darauf beschränken, bei abgenommener Seitenwand 3 den Haltering 31, die Membran 30 und das Verschleißteil 33 auszuwechseln. Diese Bauelemente sind relativ einfach und preiswert zu fertigen. Gegebenenfalls ist es auch ausreichend, nur die Membran 30 und das Verschleißteil 33 zu wechseln. Wartungsarbeiten an dem Rotor 14 oder dem Gleitkörper 15 sind im allgemeinen nicht erforderlich.A major advantage of the arrangement described so far is the ease of maintenance. Since the slider 15 is designed with respect to the wear plate 33 as a wear-resistant component, a maintenance of the diaphragm pump 17 may be limited to replace the retaining ring 31, the membrane 30 and the wear part 33 with removed side wall 3. These components are relatively easy and inexpensive to manufacture. Optionally, it is also sufficient to change only the membrane 30 and the wear part 33. Maintenance work on the rotor 14 or the slider 15 are generally not required.

Es handelt sich also bei der vorliegenden Erfindung um eine Schlauchpumpe mit einer ausgesprochen einfachen und zuverlässigen Vorrichtung zur Erzeugung eines niedrigen Innendrucks in dem Pumpengehäuse 2.Thus, the present invention is a peristaltic pump with a very simple and reliable device for generating a low internal pressure in the pump housing. 2

Claims

Hose pump having a pump housing and a rotor mounted in the pump housing, rotatable about an axis of rotation, wherein the pump housing has an annular outer wall and two side walls aligned perpendicularly to the axis of rotation, which form a pump chamber, and having means for generating a vacuum in the pump chamber, characterized in that the means for generating a vacuum comprise a membrane pump operable by the rotor and arranged in the pump chamber.
Hose pump according to Claim 1, characterized in that the membrane pump is arranged on the inside of a side wall.
Hose pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the membrane pump comprises a membrane and a wearing part supported by the membrane, wherein during operation the wearing part is intermittently impacted with a force by a sliding body connected to the rotor.
Hose pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the membrane pump has an inner space delimited on the one hand by the membrane and on the other hand by the side wall.
Hose pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner space communicates via a suction pipe with the pump chamber and via a pressure pipe with the atmosphere.
Hose pump according to any one of the preceding claims, characterized in that non-return valves are allocated to the suction pipe and the pressure pipe.
Hose pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the non-return valves are arranged outside the pump chamber.