EP3004645A2 - Peristaltikpumpe mit verringerter pulsation und verwendung der peristaltikpumpe - Google Patents

Peristaltikpumpe mit verringerter pulsation und verwendung der peristaltikpumpe

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EP3004645A2
EP3004645A2 EP14728970.6A EP14728970A EP3004645A2 EP 3004645 A2 EP3004645 A2 EP 3004645A2 EP 14728970 A EP14728970 A EP 14728970A EP 3004645 A2 EP3004645 A2 EP 3004645A2
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EP
European Patent Office
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hose
rotor
saddle
peristaltic pump
rotation
Prior art date
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Application number
EP14728970.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3004645B1 (de
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Simon Ackermann
Harald Bauer
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Bausch and Stroebel Maschinenfabrik Ilshofen GmbH and Co KG
Original Assignee
Bausch and Stroebel Maschinenfabrik Ilshofen GmbH and Co KG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
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    • F04B43/1261—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing the rollers being placed at the outside of the tubular flexible member

Definitions

  • This invention relates to a peristaltic pump for conveying a fluid conveying medium through a hose, comprising a saddle with a bow-like shaped saddle inner surface and a rotatably mounted in the saddle about a rotation axis arranged rotor with a plurality of angularly distributed about the axis of rotation, the saddle inner surface at least temporarily opposite Tube squeezing means for externally loading a hose to be arranged between the caliper inner surface and the rotor, such that upon rotation of the rotor a respective local constriction of the passage cross-section of the tube caused by external pressurization of the tube by a squeezing means is movable along the saddle inner surface with the respective squeezing means; to promote the fluid in the tube, the saddle along the saddle inner surface in the order mentioned an immersion area along the saddle inner surface of vorz 30 °, a sealing area over an angular range of the saddle inner surface, which is at least as large as the distance between two Schlauchquetschstoffn
  • the squeezing means may close the tube located in a gap between the rotor and the interior of a saddle. By advancing the closure point, the fluid is conveyed. In the process, a tube-squeezing agent enters the tube in an immersion area until it eventually closes it increasingly in the transition to the sealing area. The closure produced in the sealing area is displaced along the hose with the rotor and the hose squeezing agent, which results in the conveying effect of the hose pump.
  • the length of the sealing region extends over at least a portion of the tube, which corresponds to the distance of two successive Schlauchquetschstoffn along the conveyor track. From the transition of the sealing area in the discharge area on the outlet side of the peristaltic pump, the closure point is opened in the tube by the opened Schlauchquetschstoff emerges from the hose and the closure opens again. This process increases the internal volume of the
  • DE 196 1 1 637 B4 proposes to increase the angular velocity of the rotor while a squeezing means emerges from the tube so as to compensate for the suck-back effect by the widening tube.
  • an angle encoder is connected to the rotor, with the result of which the speed changes of the rotor are controlled angle-dependent.
  • WO 2009/095358 proposes a further possibility of compensation for the pulsation effects resulting from the expanding tube. The hose is then moved along a satellite guided inside the inner surface, which has a non-constant radius.
  • hose squeezing means In order for the hose squeezing means to be able to keep the hose closed over the inner surface of the saddle, these are resiliently biased so that they can bridge a certain change in the distance between the inner surface of the saddle and the axis of rotation of the rotor. When doing so the
  • Object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to find a mechanically inexpensive and reliable solution to avoid pulsation effects, which can be used as possible even at high production speeds.
  • the invention in a first aspect is a Peristaltikpum- pe, wherein the Schlauchquetschstoff such angularly spaced on the rotor are provided and the exchange region extends over such an angular range about the axis of rotation of the rotor, that in each case Can be at the rotation of the rotor in the immersion region, the saddle inner surface in the exchange region extends so that the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor along the trajectory of the Schlauchquetschstoff varies such that a modulation of the application of the hose through the Hose squeezing when passing through the immersion region is carried out in such a way that the inner volume of the hose increases at least approximately uniformly at the point of being acted upon by the Schlauchquetschstoff.
  • An advantage of this solution is that a mechanically simple structure can be selected and still a homogenization of the pulsation effects is possible.
  • the pulsation is compensated when the inner volume of the hose at a hose squeeze increases evenly during its expulsion. This is possible when the rate of dipping is chosen so that the volume increases evenly.
  • the volume of a squeezed hose does not increase linearly with the path of a hose squeeze out of the hose, but increases sharply at the beginning of the discharge and less with increasing bucket. Accordingly, a variation of the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor, which takes this into account, causes the squeezed-in tube to be very slowly dipped out of the tube.
  • the squeezing means are about the axis of rotation of the rotor at equal angular intervals to each other distributed and the length of the immersion region corresponds to the angular distance between two Schlauchquetschstoffn in the rotor.
  • another subsequent squeezing agent upon complete release of the tube by a squeezable tube, another subsequent squeezing agent enters the replacement area and begins desiccation in which the volume flow discharged from the pump is constant. Since this process repeated continuously and preferably seamlessly interlocking results in a constant speed of the rotor, a uniform volume flow from the pump.
  • a course of the radial distance between the saddle inner surface and the rotational axis of the rotor without modulation follows along at least parts of the exchange region of a linear function, a polynomial or an exponential function.
  • a squeezing agent continuously dives out of the tube, with a polynomial or exponential function causing part of the aforementioned compensation for pulsation effects. Remaining errors can be compensated by additional modulation.
  • the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor along the trajectory of the squeezing means over a uniform increase in the radial distance follows modulation along the exchange region such that the modulation results in an uneven increase in the internal volume of the exchange tube Hose with a radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor by appropriate weaker or stronger exposure to the hose squeezing agent compensates.
  • the modulation of the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor is determined by measurement on a similar peristaltic pump without modulation of the inner surface of the saddle such that pulsation effects measured on the peristaltic pump without modulation are compensated by counteracting modulation ,
  • the equalization can be optimized by measuring on a not yet finally optimized pump, a residual pulsation and the measurement result for the compensation by the Shape of the saddle inner surface is used.
  • the way in which a squeeze out of the tube is exchanged is related to the increase in volume in the tube in order to arrive at a suitable geometry of a saddle inner surface from the measured pulsation effects.
  • a peristaltic pump according to claim 1 in which the squeezing means are angularly spaced on the rotor and the replacement region extends over such an angular range about the axis of rotation of the rotor, that at least two successive Schlauchquetschstoff at may be the rotation of the rotor in the replacement region, wherein the saddle inner surface in the exchange region extends such that the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor along the trajectory of the Schlauchquetschstoff varies such that a modulation of the application of the hose through the Schlauchquetschstoff when passing through the immersion region in such a way that pulsation effects in the fluid due to the Change of the application of the hose by one of the two exchange area each passing through together Schlauchquetschstoffs, are at least partially compensated by a change in the application of the hose through the other of the two exchange area each passing through together Schlauchquetschstoff when passing through the Austauchrios
  • pulsations may occur by uniformly evacuating tubing squeezing means from the tubing, but having an uneven effect on the increase in the internal volume of the tubing. This results in the above-explained suction effect and an uneven volume flow from the peristaltic pump.
  • the compensation of such by pulsation effects non-uniform volume flow through a second Schlauchquetschstoff may be simpler than a direct equalization of the exiting flow, especially if accurate compensation for small replacement paths would be respected to compensate. Since always two Schlauchquetschstoff must be immersed in the hose to realize this aspect of the invention, a corresponding looping of the rotor of the peristaltic pump is required.
  • the saddle A surface of a preset portion of the immersion region, which is traversed by one of the two successive Schlauchquetschstoff, wherein the radial distance between the Sattelinnenions and the axis of rotation of the rotor along the default section continuously increases, and a compensation section, which simultaneously with the passage of the default section with the one Perforated by the other of the successive Schlauchquetschstoffn and having a modulation of the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor along the Kompensationsabitess, wherein by means of the modulation pulsation effects in the fluid due to the change of the application of the hose through the
  • the compensation section is preferably designed to then cause compression of the hose through which a corresponding amount of delivery fluid is provided so as to be exposed to the exterior of the hose Pump has no pulsation effect.
  • the default section is arranged in the replacement area such that it passes through the squeezing means before passing through the compensation area. Since, at least for tubes of circular cross-section, the increase in internal volume is greatest from the fully squeezed state, the strongest pulsation is generated when a squeeze means reaches the exchange area and begins to open the tube. In order to make a compensation, a very precise control of the exchange process would be required. It is therefore easier to provide a simple, even evacuation and the compensation section in To arrange passage direction behind the first traversed default section.
  • a delivery section which is encompassed by the sealing region and has a constant radial distance between the axis of rotation of the rotor and the inner surface of the saddle, the default section and the compensation section, are dimensioned so that they are simultaneously and uninterruptedly passed through by respective squeezing means upon rotation of the rotor, in each case a tube squeezing means in each of said sections can act on the tube and that the conveyor section, the default section and the compensation section extend over equal angular intervals about the axis of rotation of the rotor.
  • a course of the radial distance between the saddle inner surface and the rotational axis of the rotor without modulation follows along at least parts of the exchange region of a linear function, a polynomial or an exponential function.
  • Such courses are easy to calculate, corresponding saddles easy to produce and provide a reproducible exchange process of Schlauchquetschstoffs from the hose.
  • the unevenness of the volumetric flow remaining in spite of a possibly already existing compensation means of such a course can be compensated by a corresponding compensation area for a second squeezing means in the exchange area.
  • the modulation of the radial distance between the inner surface of the saddle and the axis of rotation of the rotor along the compensation section is at least approximately sinusoidal.
  • a distance enlargement half-wave of the at least approximately sinusoidal modulation due to which the radial distance between the inner surface of the saddle and the axis of rotation of the rotor increases during the passage of a squeezing agent through the compensation section, is present in relation to passing through a squeezing means a distance reduction half-wave, due to which the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor decreases during the passage of a tube squeezing agent through the compensation section, arranged.
  • first is the distance magnification half-wave and then the half-distance reduction half-wave, the two half-waves representing the compensation section.
  • This arrangement is particularly suitable for tubes of circular cross section and uniform increase in the radial distance between the inner surface of the saddle and the axis of rotation of the rotor in the default section.
  • the terms distance reduction and distance increase with respect to the half-waves respectively refer to an average value of the at least approximated sine function, wherein the mean value may be superposed, for example, on a linear function.
  • the distance reduction half-shaft compresses the tube in the compensation section to provide delivery medium which can be accommodated by the large increase in internal volume at the squeezing means in the default section, thus reducing pulsation towards the exterior of the pump.
  • the shape of the two half-waves is adapted to a type of hose having a certain inner diameter, in particular with a circular cross-section, and is optimally suitable for this.
  • the modulation of the radial distance between the saddle inner surface and the axis of rotation of the rotor along the compensation section is determined by measurement on a similar peristaltic pump without modulation of the compensation section such that pulsation effects measured in the conveyed medium at the peristaltic pump without modulation of the compensation section be compensated by counteracting modulation in the compensation section.
  • the pulsation can be optimally corrected, since the compensation is based on actually measured values.
  • a measurement can be realized, for example, by weighing the conveyed pumped medium. Such a measurement is preferably repeated several times and the measured values arithmetically averaged over individual angular positions of the rotor.
  • a relationship between fluctuations in the volume flow and the shape of the inner surface of the saddle is preferably taken into account, and in particular the relationship between the degree of squeezing of the tube and the associated inner volume of the tube.
  • a linear increase in the radial distance between the caliper inner surface and the axis of rotation of the rotor is effected.
  • the rotor has four hose squeezing means, in particular in the form of rollers.
  • the angular size of the immersion region is preferably 180 °. This is also preferred for all other embodiments relating to this aspect of the invention.
  • a compensation according to this embodiment is made individually for different tube diameters and in each case correspondingly compensated saddles are realized which are respectively suitable for a corresponding tube.
  • the saddle is easily interchangeable in the peristaltic pump, so that the pump easily adaptable to another type of hose.
  • the peristaltic pump according to the preamble cited above is further developed in that a pulsation sensor is provided in the pump, which detects pulsation effects in the conveying medium, and counteracts the pulsation effects by varying a rotational speed of the rotor.
  • a pulsation sensor is provided in the pump, which detects pulsation effects in the conveying medium, and counteracts the pulsation effects by varying a rotational speed of the rotor.
  • it has been proposed to counteract the pulsation effects by changing the rotational speed of the rotor but these changes are based on a fixed scheme in which each angular position of the rotor is assigned a specific speed or a drive current or a drive frequency. This requires an angle sensor.
  • a control is to be realized, which responds to actual pulsation effects occurring and corrects them via speed change of the rotor.
  • a volume flow measurement or a pressure measurement in the delivery fluid may be considered as the pulsation sensor, or external deformations such as the diameter or expansions on the tube may be measured in order to obtain a measure of the pulsation effects.
  • other known in the art solutions for determining the pulsations are conceivable.
  • a peristaltic pump according to the preamble cited above is proposed, which is set up to compensate pulsation effects in the delivery fluid when metering a quantity of a delivery fluid in that a delivery end position of the rotor at the conclusion of the Dosing by means of a control device against an uncompensated conveyor end position forward or moved back.
  • a control device against an uncompensated conveyor end position forward or moved back.
  • the extent of the forward or backward transfer can be calculated by means of the known volume flow from the pump.
  • dosing speed profiles which include a launch ramp in which the rotor is accelerated, followed by a phase at constant speed and then followed by a stop ramp in which the rotor is decelerated from constant speed to a stop.
  • the compensation can be achieved by changing the slope of the start or stop ramp or prolonging or shortening the phase at a constant speed, which causes a displacement of the conveyor end position. This corresponds to a compensation by the conveying path of the rotor.
  • the target position for the next dosage is calculated after completion of the previous dosage.
  • the last delivery end position and the effect of the pulsation effect associated with this position can be taken into account.
  • a change in the volume flow from the pump can be integrated during the entire dosing process and the result of this integration compensated.
  • the calculation of the compensation amount and the corresponding installation of the delivery end position can be carried out depending on the type of hose used.
  • a control means determines an amount and a direction of laying the fertilendstel development of the rotor for compensation at least approximately by means of a sine function, which depends on the uncompensated sauceend ein. It is thus assumed that an idealized uniform flow rate, calculated a theoretical end conveyor position and then made a compensation by means of a sine function. The value of the sine function used for the compensation is determined from the theoretical end of delivery position.
  • the sine function is in its phase position, amplitude and frequency as well as adjustable in their offset. To adjust the phase position, an angle offset can be added to the angle of the uncompensated conveyor end position. The amplitude can be adjusted by multiplying the result.
  • the frequency of the sine function can be adjusted by a factor that multiplies the angle of the uncompensated conveyor end position.
  • An offset can be adjusted by adding or subtracting an offset value to the result of the aforementioned operations.
  • the set values mentioned may depend on the type of hose, the type of saddle and the hose over-pressure. By over-squeezing the hose, it is meant that the hose is further compressed beyond the extent of compression with the hose closed. Corresponding values can be stored in the control device and can be called up.
  • a peristaltic pump with the features mentioned is proposed, which is further developed in that the Schlauchquetschstoff are angularly distributed uniformly about the axis of rotation of the rotor, and the control means controls the pump such that the rotor for a dosage a winningend ein occupies an angular distance to a preceding conveyor end position, wherein the angular distance is the angle between two adjacent
  • Percussion on the rotor or a multiple thereof corresponds. Pulsation effects typically occur in a particular pattern during a passage of a squeezed tube through the exchange area and are repeated as the subsequent squeezed-through means pass through. Thus, when always stopped in the same angular position of a squeezed tube during a pass through the immersion area (end of delivery), results in each case a constant volume, which has been promoted from the last winningend ein in the same angular position of a previous Schlauchquetschstoffs to the current end conveyor position. A special compensation of errors in the flow rate can thus be omitted.
  • the disadvantage is that only discrete flow rates can be promoted. It is therefore preferred, especially to use thin tubes, so that the discretization is as fine as possible.
  • the discretization can be refined by choosing a high number of squeezing means on the rotor.
  • Said embodiment can be combined with features of the other embodiment, in particular if synergistic advantages arise.
  • three, four, five or six rollers are provided as tube squeezing means on the rotor.
  • a hose is chosen so thin that the angle of rotation for the dosage to be delivered is maximum. The larger this angle of rotation, the more accurate the dosage will be.
  • a conveyed quantity can be weighed with a balance. Typically, a weighing is performed after each change of Win angle of the rotor by 1 ° to determine a conveying characteristic.
  • corresponding peristaltic pumps are designed for the use of exactly one hose.
  • Y-pieces which are required according to the prior art as a branching for several inserted between the rotor and saddle tubes are omitted.
  • a symmetrical construction of the pump is possible, i. that the rotor of the pump can be operated clockwise or anti-clockwise.
  • the saddle inner surface is preferably provided around a center with two Austauch Schemeen, each of which acts in each direction of rotation as an immersion area and a submerged area.
  • the immersion region is in a direction opposite to the direction of passage through the exchange area of
  • the replaceable areas are preferably symmetrical about the center. Then the sealing area preferably extends over the middle.
  • Another advantage of the pump with a hose is that the accuracy of the flow rate can not be affected by different hose lengths of several hoses. Last but not least, with a pump with only one hose, less abrasion is generated, which is absorbed into the Can mix mediator.
  • the distances of the tube squeezing means in the rotor to a rotational axis of the rotor are constant. This is applicable to all embodiments and all aspects of this invention.
  • Schlauchquetschstoff in the rotor results in a particularly robust and low-wear embodiment of the peristaltic pump.
  • the saddle of the peristaltic pump is made divisible into two sections.
  • the Applicant reserves the right to claim this embodiment and / or its developments independently.
  • This aspect has the purpose that the sections of the saddle can be removed from each other, whereby each belonging to a subsection sections of the saddle inner surface of one or more Schlauchquetschstoffn can remove. Thereby, a closure of the tube can be canceled by the immersion of the Schlauchquetschstoff in the tube, so that an unhindered passage of fluid through the hose is possible.
  • the conveying effect of the peristaltic pump can be suspended and / or the tube with a rinsing fluid, such as a purge gas, rinsed.
  • a rinsing fluid such as a purge gas
  • the opening of the saddle can be a safety function for the pump, should take place incorrectly unwanted promotion.
  • Another advantage is that it is much easier to insert the tube into the peristaltic pump when the saddle is open.
  • the opening of the saddle represents a considerable facilitation and acceleration of the process of inserting hoses into the pumps.
  • a linear guide along which the two sections can slide relative to each other.
  • Particularly preferred in one embodiment is the use of a pivot axis about which the sections of the saddle are pivotable relative to each other.
  • the pivot axis is preferably in a parting plane extending through the saddle and dividing it into the two sections.
  • the pivot axis is located at the point in the parting plane, which has an at least almost maximum distance to the rotor of the peristaltic pump. In this way, when pivoting about the pivot axis the greatest possible distance of the sections are achieved from each other.
  • the sections can be preferably so far apart that the Schlauchquetschstoff completely escape from the hose to fully release its inner cross-section.
  • the rotor is brought to such an angular position that the distance between the two closest to the pivot axis arranged Schlauchquetschstoffn and the
  • Swivel axis is the same size. For example, achieved that none of
  • the pivot axis is the Eing. Exit area of the hose in the saddle opposite. This has the advantage that the hose in the opening point can be inserted particularly easily between the rotor and the saddle inner surface.
  • the pivoting or a conceivable linearly movable opening mechanism has such an accuracy that the position of the sections relative to one another in the closed state of the saddle can be reproduced sufficiently accurately, preferably with an accuracy of less than 5/100 mm or more particularly preferably less than 2/100 mm.
  • the path deviation through the separation point in the closed position of the saddle is also less than 5/100 mm, more preferably less than 2/100 mm.
  • the saddle is provided with a fixing device which holds it in the closed position such that during operation at least one of the aforementioned specifications of accuracy and reproducibility is maintained.
  • the saddle can be automatically separated and closed. This is true regardless of the type of movement mechanism for separating.
  • an independent of human intervention and possibly also rapid exposure of the conveying effect of the pump and a release of the tube cross-section can be effected.
  • the tube can thus be automatically rinsed when first the sections of the saddle are opened, then a flushing fluid is pumped through the tube and then the sections of the saddle are closed again to allow further promotion with the pump.
  • a peristaltic pump according to any of the above-described aspects for metering a delivery fluid. Since the peristaltic pumps according to the aforementioned aspects suppress pulsation effects in the conveying medium, a particularly good dosing accuracy results.
  • Fig. 1 is a perspective view of a peristaltic pump with a Hose and high wrap angle
  • FIG. 2 shows a perspective view of another peristaltic pump with a hose and a lower wrap angle
  • FIG. 3 shows a diagram of a course of pulsation effects over a complete revolution of a rotor
  • FIG. 4 shows a diagram with a superposed representation of pulsation effects from several periods of the pulsation effects
  • FIG. 5 is a graph showing a correction shape for a saddle inner surface calculated from the pulsation in a correction section
  • Fig. 6 is a diagram showing a course of the distance between the
  • FIG. 7 shows a schematic perspective illustration of an embodiment of the peristaltic pump with divisible caliper
  • FIG. 7 shows the peristaltic pump from FIG. 7 in the same perspective view, but without the view of the peristaltic pump covering the peristaltic pump of the peristaltic pump, FIG.
  • Hose from a peristaltic pump as shown in Fig. 9a - 9c.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a peristaltic pump 1 with a saddle 2, in whose interior a rotor 3 is arranged.
  • a hose 4 is arranged in a gap between a saddle inner surface 5 and a peripheral surface of the rotor 3.
  • the Schlauchquetschstoff 6 are designed as rollers, which are each rotatable about an axis 7 of the rotor. The Schlauchquetschstoff 6 engage in the tube 4 and compress this, so that he before a
  • the Schlauchquetschstoff 6 is at least temporarily closed.
  • the tube 4 is fixedly arranged in the saddle 2.
  • the tube squeezing 6 run along the tube 4 and compress it in front of the saddle inner surface 5.
  • the peristaltic pump 1 shown has a wrap angle of almost 360 °, wherein the emerging from the peristaltic pump 1 ends of the tube 4 each other in or little before cross the peristaltic pump 1.
  • the rotor 3 is rotatable about a theoretical axis of rotation 8 passing through the center thereof.
  • the saddle inner surface 5 is shaped such that its distance from the theoretical axis of rotation 8 of the rotor along the course of the tube 4 in front of the sattelin nenthesis 5 is not constant.
  • the rotor 3 rotates in the direction of the arrow 9.
  • the saddle inner surface 5 is subdivided into an immersion region 10, a sealing region 11 and an exchange region 12, the replacement region 12 following the sealing region 11 and the immersion region 10 in the rotational direction 9.
  • the gap between the rotor 3 and the saddle inner surface 5 narrows in the direction of rotation 9.
  • the immersion region extends over approximately 30 ° to 40 °, but not over more than 90 ° of the inner surface of the saddle.
  • the immersion region 10 merges into the sealing region 11.
  • the gap has a substantially constant width, which is low enough to close the tube 4.
  • the sealing area 1 1 goes to the over- passage point 15 in the exchange area 12 via.
  • Schlauchquetschstoff 6 again in the immersion region 10, where it strongly compresses the other end of the tube 4 until it closes the tube 4 in the sealing region 1 1 and conveyed therein conveying fluid.
  • a squeezed tube 6 of the immersion region 10 in the sealing region 1 1 simultaneously closes a second Schlauchquetschstoff 6 the tube 4 within the sealing region 1 1 to ensure that no interruption of the promotion takes place in the transition.
  • the second Schlauchquetschstoff 6 then begins with the expulsion from the tube 4.
  • four Schlauchquetschstoff 6 are provided.
  • the angle of the immersion region 12 of the saddle inner surface 5 is in this case about 180 °, while the sealing region occupies at least 90 ° and the immersion region 10 occupies about 30 ° of the saddle inner surface 5.
  • the exchange area 12 are two Schlauchquetschstoff 6.
  • the sealing region 1 1 is at least one Schlauchquetschstoff. 6
  • FIG. 2 shows a perspective view of another peristaltic pump 1, which substantially corresponds to the peristaltic pump 1 shown in FIG. Identical features are designated by the same reference numerals.
  • the ends of the tube 4 of the peristaltic pump 1 shown in FIG. 2 do not cross inside or just before the pump. This results in a lower wrap angle.
  • the transition point 15 between the sealing region 11 and the immersion region 12 is arranged so that the immersion region 12 further comprises approximately 180 ° of the saddle inner surface 5.
  • the immersion region 10 and optionally the sealing region 11, on the other hand, each extend over a smaller angular range of the inner surface of the saddle, wherein the sealing range 1 1 not less than 90 ° spans.
  • a hose guide portion 13 by means of which the ends of the hose 4 are defined from the saddle 2 feasible.
  • FIG. 3 shows a diagram of a pulsation effect of a volume flow from a peristaltic pump according to the prior art with increasing linearly over the rotational angle of the rotor escaping the Schlauchquetschstoff from the hose.
  • the size of the volume flow is removed, while the angle of the rotor 3 is plotted on the abscissa.
  • the course 20 is shown by a rotation of the rotor 3 from 0 to 360 °.
  • Corresponding to the four peristaltic pumping means 6 of the peristaltic pump 1 four approximately sinusoidal pulsations in the course 20 result.
  • the area shown repeats itself for further rotations of the rotor 3.
  • FIG. 4 the individual pulsations of the profile 20 from FIG. 3 are shown superimposed in a diagram.
  • the size of the volume flow is removed, while on the ordinate an angle range of 0 to 90 ° in a rotation of the rotor 3 of a peristaltic pump with linear over the rotation angle of the rotor increasing immersion of Schlauchquetschstoff is removed from the hose, in which Radius of the saddle in the exchange area 12 increases linearly.
  • the rotor 3 of this pump has four Schlauchquetschstoff.
  • the illustrated curve 21 is formed from a cloud of points, which results by corresponding displacement and superimposition of the pulsations in an angular range of 90 °.
  • This data set forms a starting basis for determining a modulation for the surface shape of the saddle inner surface 5 for compensating the pulsations in the progressions 20 and 21, respectively.
  • the angular range shown would be smaller, since a larger proportion of the saddle inner surface is required for the sealing area, namely at least 120 °.
  • the course of the volume flow arising in such a pump would be over the smaller angular range of the replacement region 12 similar to a compressed version of the illustrated course over 90 °.
  • FIG. 5 shows the curve 22 of a modulation for the immersion region 12 of the saddle inner surface 5 in comparison to a curve 23 of the saddle inner surface without modulation.
  • the distance between the saddle inner surface and the axis of rotation 8 of the rotor 3 over a rotational angle of the rotor 3 from 0 to 90 ° in the exchange region 12 for a variant with four Schlauchquetschstoffn 6 is shown.
  • the immersion region 12 is divided into two halves at an angle of 90 °.
  • the immersion region 12 would be smaller, since the sealing region 1 1 alone claimed at least 120 °.
  • a rotor with four squeezing agents is considered.
  • the modulated course 22 initially leads, due to the increased distance from the center of rotation of the rotor in a first half-wave 27, to an increased increase in the inner volume of the hose and corresponding intake of the conveying medium.
  • the positive half-wave 27 is in a negative half-wave 28, which leads to less volume increase compared to a continuous emersing of the Schlauchquetschstoffs 6 from the tube 4.
  • the first further open hose is even more compressed.
  • the second half of the immersion region 12 is shown, which forms a compensation section 26 and compensates for pulsation effects from the predefined section 25 of the exchange region 12 by a modulation 22.
  • an average value is first formed from the pulsations superimposed in FIG. 4.
  • the values thus obtained are then converted to the modulation 22 taking into account a function which sets the distance between the saddle inner surface 5 and the rotational axis 8 of the rotor 3 in relation to a volume flow change.
  • a function which sets the distance between the saddle inner surface 5 and the rotational axis 8 of the rotor 3 in relation to a volume flow change.
  • a conceivable one The way to do this is also to set up a sine function 27, 28 and adjust its frequency, phase position, amplitude and offset accordingly.
  • a free waveform that allows for the best possible compensation can be selected.
  • FIG. 6 shows a diagram with an ordinate on which the distance of the saddle inner surface 5 from the axis of rotation 8 of the rotor 3 over an angle range from 0 to 180 ° is shown.
  • the distance between the saddle inner surface 5 and the rotational axis 8 of the rotor 3 increases linearly.
  • the linear increase in the distance between the saddle inner surface 5 and the axis of rotation 8 of the rotor 3 is superimposed on a modulation 22 which at least minimizes the pulsation effects from the presetting area 25 partially compensated.
  • the modulation 22 corresponds to the modulation 22 shown in FIG. 5 and is obtained in the same way.
  • Fig. 7 shows an embodiment of a peristaltic pump, which has independent significance and whose independent use is reserved.
  • the saddle 2 can be subdivided into two sections 2a and 2b, wherein the sections 2a and 2b are arranged pivotable about a pivot axis 30. Swinging the sections 2a and 2b out of a conveying position results in the saddles being internally flattened. che in two sections 5a and 5b separates, which have a larger portion to each other in the swung-open state, as in the closed state.
  • the portions of the saddle inner surface 5a and 5b respectively separate from the squeeze means 6, so that the tube 4 between the squeezing means 6 and the saddle inner surface portions 5a and 5b is no longer clamped such that the tube is completely closed.
  • the sections 5a and 5b by releasing the flow through the hose 4, it is possible to purge the hose, for example with a purge gas.
  • the sections are 5a and 5b in an opening Stel development so far apart that the Schlauchquetschstoff 6 no longer press into the hose and thus the full hose cross-section is released. The tube can then be rinsed particularly well, especially with a purge gas passed through.
  • a rotation of the rotor is thus not required for rinsing.
  • the locations on the sections 2a and 2b, which are the furthest away from each other when pivoting the sections 5a and 5b, are preferably at the exit point of the tube 4 from the saddle 2.
  • the pivot axis 30 of the exit point 31 is preferably opposite.
  • an inlet region, a sealing region and an outlet region of the saddle inner surface are designed as in one of the embodiments described above in this patent application.
  • the peristaltic pump is adapted to the rotor 3 is brought when opening the saddle in a position in which the
  • the Schlauchquetschstoff 6 of the pivot axis 30 have an at least approximately maximum distance. In this way it can be achieved that the small opening effect of the sections 5a and 5b in the vicinity of the pivot axis 30 does not cause one of the squeezing means does not dive, little or not completely out of the tube 4.
  • the tube squeezing means 6 in this position have preferential has an angle to the pivot axis 30, which corresponds to half the angle between two Schlauchquetschstoffn 6 on the rotor 3.
  • FIG. 8 shows the penstal pump from FIG. 7, with the difference that the rotor 3 is not shown.
  • the Schlauchquetschstoff 6 are each designed as a role.
  • the Schlauchquetschstoff 6 are each mounted around a fixed axis of rotation 3 in the rotor 7.
  • the peristaltic pump is shown in the open state, is shown schematically how the Schlauchquetschstoff 6 dip into the tube 4.
  • the inherent rigidity of the hose 4 would result in the hose being released from the engagement of the hose squeezing means 6.
  • the peristaltic pump 1 shown in FIGS. 9a-9c and 10 is of the type shown in FIG.
  • the pump according to FIGS. 9a-9c and 10 has a Einfädelungsausnaturalung 40 in the upper cover portion 42 of the rotor 3.
  • the Einfädelungsausnaturalung 40 is preferably so large that it can accommodate the hose cross-section of the hose 4.
  • the Einfädelungsausnaturalung 40 is brought by rotation of the rotor 3 in alignment with the hose insertion passage 43. Thereafter, a leading end portion 44 is placed in the hose insertion channel 43 and angled in the region of Einfädelungsausnaturalung 40 in the manner shown in Fig.
  • Fig. 9a shows a snapshot on the way there.
  • the tube 4 is already fully threaded so that it is in its operating position between the saddle In nenization 15 and the peripheral surface of the rotor 3 in the area below the Cover part 42 of the rotor 3 is located.
  • the cover part 42 projects radially outward beyond the said peripheral surface of the rotor 3, so that the
  • Hose 4 can not fall in the axial direction of the rotor 3 from the pump 1.
  • the aspect of providing a radially outer Einfadelungsausinstituung of the rotor can also be interesting in other peristaltic pumps than those considered here and allow a simplified threading of the hose.
  • this aspect may independently of the embodiment of the saddle of the peristaltic pump considered here have independent inventive significance in peristaltic pumps in general.
  • FIG. 10 shows a snapshot when the tube 4 is being unthreaded.
  • the trailing end section 47 of the tube is bent up so that it is received in the threading recess 40.
  • the rotor 3 can be rotated in the direction of arrow 9 while the tube 4 are pushed out of the execution channel 46 until finally the trailing end 47 is released from the Einfädelungsaus predominantlyung 40 and the hose can be removed from the total peristaltic pump 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Peristaltikpumpe (1) mit einem Sattel und einem darin drehbaren Rotor (3), zwischen denen ein Schlauch (4) angeordnet ist. Der Rotor (3) trägt Schlauchquetschmittel (6), die mit der Drehung des Rotors (3) über den Schlauch (4) streichen und so ein Förderfluid fördern. Beim Austauchen der Schlauchquetschmittel (6) aus dem Schlauch (4) kommt es zu Pulsationseffekten. Erfindungsgemäß werden diese Pulsationseffekte unterdrückt, indem eine Sattelinnenfläche (5), auf der der Schlauch (4) aufliegt, geeignet geformt wird. Außerdem können die Pulsationseffekte durch geregelte Anpassung der Rotordrehzahl, geeignete Auswahl einer Förderendposition beim Dosieren des Fördermediums oder die Festlegung bestimmter unveränderlicher Förderendpositionen vermindert oder vermieden werden. Weiter wird die Verwendung einer solchen Peristaltikpumpe (1) zur Dosierung vorgeschlagen.

Description

Peristaltikpumpe mit verringerter Pulsation und Verwendung
der Peristaltikpumpe
Beschreibung
Diese Erfindung betrifft eine Peristaltikpumpe zur Förderung eines fluiden Fördermediums durch einen Schlauch, umfassend einen Sattel mit einer bo- genartig geformten Sattel Innenfläche und einen in dem Sattel um eine Drehachse drehbar angeordneten Rotor mit mehreren winkelmäßig um die Drehachse verteilten, der Sattelinnenfläche zumindest zeitweise gegenüberliegend angeordneten Schlauchquetschmitteln zur äußeren Beaufschlagung eines zwischen der Sattel Innenfläche und dem Rotor anzuordnenden Schlauches, derart, dass bei Drehung des Rotors eine jeweilige durch äußere Beaufschlagung des Schlauches durch ein Schlauchquetschmittel verursachte lokale Verengung des Durchlassquerschnittes des Schlauchs sich mit dem betreffenden Schlauchquetschmittel entlang der Sattelinnenfläche bewegbar ist, um das Fördermedium in dem Schlauch zu fördern, wobei der Sattel entlang der Sattel Innenfläche in der genannten Reihenfolge einen Eintauchbereich entlang der Sattel Innenfläche von vorzugsweise 30°, einen Dichtbereich über einen Winkelbereich der Sattelinnenfläche, der mindestens so groß wie der Abstand zwischen zwei Schlauchquetschmitteln ist, und einen Austauchbereich für die Schlauchquetschmittel aufweist und wobei der radiale Abstand zwischen der Drehachse des Rotors und der Sattelinnenfläche im Eintauchbereich ab- und im Austauchbereich zunimmt, so dass die Schlauchquetschmittel bei ihrer Bewegung durch den Eintauchbereich den Schlauch unter Verengung seines Durchlassquerschnitts zunehmend beaufschlagen und bei ihrer Bewegung durch den Austauchbereich den Schlauch zur Beseitigung oder zumindest Verminderung der jeweiligen Verengung entlasten können. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung der Peristaltikpumpe.
Es ist bekannt, zum Fördern von fluiden Fördermedien Schlauchpumpen zu verwenden, die mit einem Schlauchquetschmittel, das etwa als Gleitschuh oder als Rolle ausgebildet sein kann, ausgestattet sind. Das Schlauchquetschmittel kann den Schlauch verschließen, der sich in einem Spalt zwischen dem Rotor und dem Inneren eines Sattels befindet. Durch das Vorwärtsbewegen der Verschlussstelle wird das Fördermedium gefördert. Dabei tritt ein Schlauchquetschmittel in einem Eintauchbereich in den Schlauch ein, bis es ihn zunehmend im Übergang zu dem Dichtbereich schließlich verschließt. Der in dem Dichtbereich erzeugte Verschluss wird mit dem Rotor und dem Schlauchquetschmittel entlang des Schlauchs verschoben, wodurch der Fördereffekt der Schlauchpumpe entsteht. Die Länge des Dichtbereichs erstreckt sich wenigstens über einen Abschnitt des Schlauches, der dem Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Schlauchquetschmitteln entlang von deren Förderbahn entspricht. Ab dem Übergang des Dichtbereichs in den Austauchbereichauf der Austrittsseite der Peristaltikpumpe wird die Verschlussstelle in dem Schlauch geöffnet, indem das geöffnete Schlauchquetschmittel aus dem Schauch austaucht und die Verschlussstelle wieder öffnet. Bei diesem Vorgang vergrößert sich das Innenvolumen des
Schlauchs an der Verschlussstelle bzw. in der Umgebung der Verschlussstelle. Während der Schlauch zusammengedrückt und verschlossen ist, ist sein Innenvolumen verringert, wogegen bei vollständig aus dem Schlauch ausgetauchtem Schlauchquetschmittel der Schlauch seinen normalen Querschnitt einnimmt und ein beträchtlich höheres Innenvolumen in dem betreffenden Bereich aufweist als im verschlossenen Zustand. Durch diese Zunahme des Innenvolumens erfolgt beim Austauchen des Schlauchquetschmittels ein Rücksaugeffekt. Ein dem ausgetauchten Schlauchquetschmittel nachfolgendes, weiteres Schlauchquetschmittel verschließt den Schlauch zwischen einem Eintrittsbereich für Förderfluid in die Pumpe und einem Austrittsbereich, an dem das Austauchen stattfindet. Die Zunahme des Innenvolumens bzw. der Rücksaugeffekt in dem Austrittsbereich wirkt sich somit nur auf der Auslassseite der Pumpe aus. Dies führt dazu, dass bereits gefördertes Förderfluid in die Pumpe zurückgesaugt wird. Betrachtet man das Fördern als einen kontinuierlichen Vorgang, so zeigt sich, dass der Rücksaugeffekt periodisch bei jedem Austauchen eines Schlauchquetschmittels aus dem Schlauch auftritt. Sich wiederholende Rücksaugeffekte machen den Volumenstrom durch die Pumpe ungleichmäßig und werden im Folgenden als Pulsationseffekte bezeichnet. Je nach der Zeitdauer bzw. dem Winkelbereich der Rotation des Rotors, in dem das Austauchen stattfindet, ergibt sich eine unterschiedliche Dynamik für den Rücksaugeffekt. Dieser kann beispielsweise über einen kurzen oder einen langen Winkelbereich stattfinden.
Um den Rücksaugeffekt zu vergleichmäßigen, wurden im Stand der Technik viele Schlauchquetschmittel auf einem Rotor eingesetzt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die vielen Schlauchquetschmittel den Schlauch stark beanspruchen. Dies führt zu erhöhtem Abrieb, der insbesondere im Inneren des Schlauchs unerwünscht ist, weil er das Fördermedium verunreinigen kann. Weiter ist im Stand der Technik bekannt, nicht nur einen Förderschlauch zu verwenden, sondern zwei parallel betriebene Schläuche einzusetzen, die von phasenmäßig versetzt zueinander wirkenden Schlauchquetschmitteln des Rotors überstrichen werden. Die zwei Schläuche in der Pumpe sind typischerweise vor bzw. nach der Pumpe jeweils mit einem Y-Stück jeweils in einem einzelnen Zuführ- bzw. Abführschlauch der Pumpe zusammengeführt. Durch die weitere Erhöhung und den Phasenversatz der Schlauchquetschmittel auf dem Rotor tritt eine verbesserte Vergleichmäßigung des Rück- saugeffekts und entsprechender Pulsationseffekte im Betrieb ein.
Die DE 196 1 1 637 B4 schlägt vor, die Winkelgeschwindigkeit des Rotors zu erhöhen, während ein Schlauchquetschmittel aus dem Schlauch austaucht, um so den Rücksaugeffekt durch den sich aufweitenden Schlauch zu kompensieren. Dazu ist ein Winkelgeber mit dem Rotor verbunden, mit dessen Messergebnis die Geschwindigkeitsänderungen des Rotors winkelabhängig gesteuert werden. Bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten kann dies jedoch steuerungstechnisch schwierig und durch die erforderlichen Beschleunigungen energieaufwendig sein. Unter Umständen sind nur geringe Rotorgeschwindigkeiten erreichbar. Die WO 2009/095358 schlägt eine weitere Kompensationsmöglichkeit für die sich aus dem aufweitenden Schlauch ergebenden Pulsationseffekte vor. Der Schlauch wird dazu entlang einer Sat- telinnenfläche geführt, die einen nicht konstanten Radius aufweist. Damit die Schlauchquetschmittel den Schlauch trotzdem über die Sattelinnenfläche verschlossen halten können, sind diese federnd vorgespannt, so dass sie eine gewisse Änderung des Abstands zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors überbrücken können. Wenn sich dabei die
Schlauchquetschmittel weiter von der Drehachse des Rotors weg verlagern, erhöht sich deren Geschwindigkeit, so dass der Rücksaugeffekt durch eine verstärkte Förderung von Fördermedium kompensiert werden kann. Eine ähnliche Kompensationsmethode offenbart die DE 24 52 771 A1 , wobei jedoch die Geschwindigkeitsunterschiede nicht durch die Sattelform bewirkt werden, sondern durch eine exzentrisch zum Mittelpunkt eines Sattels angeordnete Drehachse des Rotors. In dem Rotor sind ebenfalls radial verschiebliche Schlauchquetschmittel angeordnet, die an den Stellen, wo die Drehachse des Rotors einen großen Abstand zu der Sattel Innenfläche aufweist, weiter aus dem Rotor ausfahren, während sie an Stellen mit geringerem Abstand zwischen der Drehachse des Rotors und der Sattelinnenfläche weiter einfahren. Dementsprechend ergeben sich unterschiedliche Geschwindigkeiten der einzelnen Schlauchquetschmittel auf den Schlauch. Diese sind so ausgelegt, dass die verstärkte Förderung außerhalb des Austauchbereichs eines Schlauchquetschmittels den Rücksaugeffekt kompensiert. Nachteilig an den beiden letztgenannten Lösungen ist, dass die Schlauchquetschmittel beweglich in dem Rotor ausgeführt sein müssen, was zu Verschleiß und einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit der Pumpe führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine mechanisch unaufwendige und zuverlässige Lösung zur Vermeidung von Pulsationseffekten zu finden, die möglichst auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten eingesetzt werden kann.
Gegenstand der Erfindung unter einem ersten Aspekt ist eine Peristaltikpum- pe, bei der die Schlauchquetschmittel derart winkelmäßig beabstandet an dem Rotor vorgesehen sind und sich der Austauchbereich über einen derartigen Winkelbereich um die Drehachse des Rotors erstreckt, dass jeweils ein Schlauchquetschmittel bei der Drehung des Rotors in dem Austauchbereich sein kann, wobei die Sattelinnenfläche in dem Austauchbereich so verläuft, dass der radiale Abstand zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel derart variiert, dass eine Modulation der Beaufschlagung des Schlauchs durch das Schlauchquetschmittel beim Durchlaufen des Austauchbereiches in der Weise erfolgt, dass das Innenvolumen des Schlauchs an der Stelle der Beaufschlagung durch das Schlauchquetschmittel zumindest näherungsweise gleichmäßig zunimmt.
Ein Vorteil dieser Lösung ist, dass ein mechanisch einfacher Aufbau gewählt werden kann und dennoch eine Vergleichmäßigung der Pulsationseffekte möglich ist. Die Pulsation wird kompensiert, wenn das Innenvolumen des Schlauchs an einem Schlauchquetschmittel während dessen Austauchen gleichmäßig zunimmt. Dies ist möglich, wenn die Geschwindigkeit des Austauchens so gewählt wird, dass das Volumen gleichmäßig zunimmt. Dabei ist zu beachten, dass das Volumen eines gequetschten Schlauchs nicht linear mit dem Austauchweg eines Schlauchquetschmittels aus dem Schlauch zunimmt, sondern zu Beginn der Entlastung stark und mit zunehmendem Austauchen weniger stark zunimmt. Eine Variation des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors, die dies berücksichtigt, lässt das Schlauchquetschmittel dementsprechend zunächst sehr langsam aus dem Schlauch austauchen. Mit dem zunehmenden Austauchen nimmt dann auch die Austauchgeschwindigkeit zu, beispielsweise in Form einer Exponentialfunktion. Bei Schlauchquetschmitteln, deren Radius im Rotor fixiert ist, lässt sich eine entsprechende Austauchgeschwindigkeit durch die Form der Sattelinnenfläche realisieren. Ein Durchlaufen eines Austauchbereichs einer solchen Sattelinnenfläche mit einem Schlauchquetschmittel führt bei konstanter Geschwindigkeit zu einem konstanten Volumenstrom des Fördermediums.
In einer Ausführungsform der Peristaltikpumpe sind die Schlauchquetschmittel um die Drehachse des Rotors mit gleichen Winkelabständen zueinander verteilt und die Länge des Austauchbereichs entspricht dem Winkelabstand zwischen zwei Schlauchquetschmitteln in dem Rotor. Auf diese Weise tritt bei der vollständigen Freigabe des Schlauchs durch ein Schlauchquetschmittel ein weiteres, nachfolgendes Schlauchquetschmittel in den Austauchbereich ein und beginnt mit einem Austauchen, bei dem der aus der Pumpe ausgestoßene Volumenstrom konstant ist. Da sich dieser Vorgang fortlaufend und vorzugsweise übergangslos ineinandergreifend wiederholt, ergibt sich bei einer konstanten Drehzahl des Rotors ein gleichmäßiger Volumenstrom aus der Pumpe. Bei einer Umschlingung des Rotors mit dem Schlauch von maximal 360° ist es möglich, eine solche Peristaltikpumpe mit zwei Schlauchquetschmitteln aufzubauen. Bei einer geringeren Umschlingung ist ein Aufbau mit drei Schlauchquetschmitteln möglich. Selbstverständlich sind auch mehr Schlauchquetschmittel denkbar. Es muss stets wenigstens ein Schlauchquetschmittel den Schlauch verschließen, damit eine sichere Förderung möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe folgt ein Verlauf des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors ohne Modulation entlang von zumindest Teilen des Austauchbereichs einer linearen Funktion, einem Polynom oder einer Exponentialfunktion. Durch eine solche Funktion taucht ein Schlauchquetschmittel kontinuierlich aus dem Schlauch aus, wobei eine polynomiale oder exponentiale Funktion einen Teil der vorgenannten Kompensation von Pulsationseffekten bewirkt. Verbleibende Fehler können durch eine zusätzliche Modulation ausgeglichen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe folgt der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel über eine gleichmäßige Zunahme des radialen Abstands hinaus einer Modulation entlang des Austauchbereichs in der Weise, dass die Modulation eine ungleichmäßige Zunahme des Innenvolumens des Schlauches mit einem radialen Abstand zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors durch entspre- chende stärkere oder schwächere Beaufschlagung durch das Schlauch - quetschmittel kompensiert.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe ist die Modulation des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors durch eine Messung an einer gleichartigen Peristaltikpumpe ohne Modulation der Sattelinnenfläche derart festgelegt, dass an der Peristaltikpumpe ohne Modulation gemessene Pulsationseffekte im Fördermedium durch entgegenwirkende Modulation kompensiert werden. Obwohl es möglich ist, durch beispielsweise polynomialen oder exponentialen Verlauf des Austauchens über den Austauchbereich eine Vergleichmäßigung des austretenden Volumenstroms zu erreichen, kann die Vergleichmäßigung optimiert werden, indem an einer noch nicht endgültig optimierten Pumpe eine verbleibende Pulsation gemessen und das Messergebnis für die Kompensation durch die Form der Sattelinnenfläche herangezogen wird. Insbesondere wird bei diesem Heranziehen berücksichtigt, auf weiche Weise der Austauchweg eines Schlauchquetschmittels aus dem Schlauch mit der Volumenzunahme im Schlauch zusammenhängt, um von den gemessenen Pulsati- onseffekten zu einer geeigneten Geometrie einer Sattelinnenfläche zu kommen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Peristaltikpumpe gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, bei der die Schlauchquetschmittel derart winkelmäßig beabstandet an dem Rotor vorgesehen sind und sich der Austauchbereich über einen derartigen Winkelbereich um die Drehachse des Rotors erstreckt, dass jeweils wenigstens zwei aufeinander folgende Schlauchquetschmittel bei der Drehung des Rotors in dem Austauchbereich sein können, wobei die Sattelinnenfläche in dem Austauchbereich so verläuft, dass der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel derart variiert, dass eine Modulation der Beaufschlagung des Schlauchs durch die Schlauchquetschmittel beim Durchlaufen des Austauchbereichs in der Weise erfolgt, dass Pulsationseffekte, die im Fördermedium aufgrund der Änderung der Beaufschlagung des Schlauches durch eines der beiden den Austauchbereich jeweils gemeinsam durchlaufenden Schlauchquetschmittels entstehen, durch eine Änderung der Beaufschlagung des Schlauches durch das andere der beiden den Austauchbereich jeweils gemeinsam durchlaufenden Schlauchquetschmittel beim Durchlaufen des Austauchbereichs zumindest teilweise kompensiert werden.
Wie schon oben erklärt, können Pulsationen entstehen, indem das Austauchen von Schlauchquetschmittel aus dem Schlauch gleichmäßig vonstatten geht, jedoch eine ungleichmäßige Wirkung auf die Zunahme des Innenvolumens des Schlauchs hat. Dadurch entsteht der oben erklärte Rücksaugeffekt und ein ungleichmäßiger Volumenstrom aus der Peristaltikpumpe. Die Kompensation eines solchen durch Pulsationseffekte ungleichmäßigen Volumenstroms durch ein zweites Schlauchquetschmittel kann einfacher sein als eine direkte Vergleichmäßigung des austretenden Volumenstroms, insbesondere dann, wenn zur Kompensation genaue Vorgaben für kleine Austauchwege einzuhalten wären. Da stets zwei Schlauchquetschmittel in den Schlauch eingetaucht sein müssen, um diesen Aspekt der Erfindung zu realisieren, ist eine entsprechende Umschlingung des Rotors der Peristaltikpumpe erforderlich. Bei drei Schlauchquetschmitteln in dem Rotor ist ein Austauchbereich von wenigstens 240° erforderlich, während bei vier Schlauchquetschmitteln 180° Austauchbereich erforderlich sind. Wie schon in Bezug auf die direkte Kompensation gemäß den oben ausgeführten Aspekten der Erfindung beschrieben, wird es in einer Variante bevorzugt, die Schlauchquetschmittel um die Drehachse des Rotors mit gleichen Winkelabständen zueinander zu verteilen und die Länge des Austauchbereichs als den doppelten Winkelabstand zwischen zwei Schlauchquetschmitteln in dem Rotor festzulegen. Dann beginnt bei Beendigung eines Kompensationszyklus mit zwei
Schlauchquetschmitteln ein weiterer Kompensationszyklus, bei dem ein aus dem Austauchbereich auslaufendes Schlauchquetschmittel durch ein neu in den Austauchbereich einlaufendes Schlauchquetschmittel ersetzt ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe weist die Sattelin- nenfläche einen Vorgabeabschnitt des Austauchbereichs, der von einem der beiden aufeinander folgenden Schlauchquetschmittel durchlaufen wird, wobei der radiale Abstand zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors entlang des Vorgabeabschnitts kontinuierlich zunimmt, und einen Kompensationsabschnitt auf, der gleichzeitig zu dem Durchlaufen des Vorgabeabschnitts mit dem einen Schlauchquetschmittel von dem anderen der aufeinander folgenden Schlauchquetschmitteln durchlaufen wird und der eine Modulation des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors entlang des Kompensationsabschnitts aufweist, wobei mittels der Modulation Pulsationseffekte, die im Fördermedium aufgrund der Änderung der Beaufschlagung des Schlauches durch das
Schlauchquetschmittel in dem Vorgabeabschnitt entstehen, kompensiert werden. Obwohl es grundsätzlich denkbar ist, beispielsweise zwei einander ergänzende Kompensationsabschnitte in dem Austauchbereich vorzusehen, wird es bevorzugt, einen einfach gestalteten Vorgabebereich und einen dazu passenden Kompensationsbereich zu verwenden. Wenn dementsprechend in dem Vorgabeabschnitt überdurchschnittlich viel Fördermedium durch die Zunahme des Innenvolumens des Schlauchs absorbiert wird, ist der Kompensationsabschnitt bevorzugt so gestaltet, dass er dann eine Kompression des Schlauchs bewirkt, durch die eine entsprechende Menge von Förderfluid bereitgestellt wird, so dass es zum Äußeren der Pumpe hin keinen Pulsati- onseffekt gibt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Vorgabeabschnitt so in dem Austauchbereich angeordnet, dass er von den Schlauchquetschmitteln vor dem Durchlaufen des Kompensationsbereichs durchlaufen wird. Da zumindest bei Schläuchen mit kreisrundem Querschnitt die Zunahme des Innenvolumens aus dem vollständig zusammengequetschten Zustand heraus am stärksten ist, wird die stärkste Pulsation erzeugt, wenn ein Schlauchquetschmittel den Austauchbereich erreicht und mit dem Öffnen des Schlauchs beginnt. Um hierbei eine Kompensation vorzunehmen, wäre eine sehr genaue Steuerung des Austauchvorgangs erforderlich. Es ist daher einfacher, ein simples, gleichmäßiges Austauchen vorzusehen und den Kompensationsabschnitt in Durchlaufrichtung hinter dem zuerst durchlaufenen Vorgabeabschnitt anzuordnen.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass ein von dem Dichtbereich umfasster Förderabschnitt mit konstantem radialen Abstand zwischen der Drehachse des Rotors und der Sattelinnenfläche, der Vorgabeabschnitt und der Kompensationsabschnitt so dimensioniert sind, dass sie gleichzeitig und ununterbrochen von jeweiligen Schlauchquetschmitteln bei Rotation des Rotors durchlaufen werden, wobei jeweils ein Schlauchquetschmittel in jedem der genannten Abschnitte den Schlauch beaufschlagen kann und dass der Förderabschnitt, der Vorgabeabschnitt und der Kompensationsabschnitt sich über gleich große Winkelabstände um die Drehachse des Rotors erstrecken.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe folgt ein Verlauf des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors ohne Modulation entlang von zumindest Teilen des Austauchbereichs einer linearen Funktion, einem Polynom oder einer Exponentialfunktion. Solche Verläufe sind leicht zu berechnen, entsprechende Sättel leicht herzustellen und liefern einen reproduzierbaren Austauchvorgang eines Schlauchquetschmittels aus dem Schlauch. Wie schon in Bezug auf den erstgenannten Aspekt dieser Erfindung erklärt, kann die Ungleichmäßigkeit des Volumenstroms, die trotz eines möglicherweise schon vorliegenden Kompensationsmittels eines solchen Verlaufs verbleibt, durch einen entsprechenden Kompensationsbereich für ein zweites Schlauchquetschmittel im Austauchbereich kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe verläuft die Modulation des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors entlang des Kompensationsabschnitts wenigstens näherungsweise sinusförmig. Experimente haben gezeigt, dass ein gleichmäßiges Austauchen eines Schlauchquetschmittels aus dem Schlauch in dem Vorgabebereich ohne Kompensation durch einen Kompensationsbereich zu einem im Wesentlichen sinusförmig verlaufenden Pulsationseffekt im Volumenstrom aus der Pumpe führt. Dementsprechend ist es sinnvoll, den Kompensationsabschnitt mit einer entsprechend entgegengesetzt wirksamen wenigstens näherungsweise sinusförmigen Oberflächenmodulation der Sattelinnenfläche zu versehen. Als besonders vorteilhaft hat sich dies bei Schläuchen mit kreisrundem Querschnitt herausgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe ist eine Abstands- vergrößerungshalbwelle der wenigstens näherungsweise sinusförmigen Modulation, aufgrund der sich der radiale Abstand zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors während des Durchlaufs eines Schlauchquetschmittels durch den Kompensationsabschnitt vergrößert, in Bezug auf das Durchlaufen mit einem Schlauchquetschmittel vor einer Abstandsverrin- gerungshalbwelle, aufgrund derer sich der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors während des Durchlaufs eines Schlauchquetschmittels durch den Kompensationsabschnitt verkleinert, angeordnet. Somit folgt auf den Vorgabeabschnitt zunächst die Abstandsver- größerungshalbwelle und dann die Abstandsverringerungshalbwelle, wobei die beiden Halbwellen den Kompensationsabschnitt darstellen. Diese Anordnung eignet sich besonders für Schläuche mit kreisrundem Querschnitt und gleichmäßiger Zunahme des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche und der Drehachse des Rotors in dem Vorgabeabschnitt. Die Begriffe Abstandsverringerung und Abstandsvergrößerung in Bezug auf die Halbwellen beziehen sich jeweils auf einen Mittelwert der wenigstens angenäherten Sinusfunktion, wobei der Mittelwert z.B. einer linearen Funktion überlagert sein kann. Durch die Abstandsverringerungshalbwelle wird der Schlauch in dem Kompensationsabschnitt komprimiert, so dass Fördermedium bereitgestellt wird, welches durch die starke Zunahme des Innenvolumens an dem Schlauchquetschmittel in dem Vorgabeabschnitt aufgenommen werden kann, so dass eine Pulsation zum Äußeren der Pumpe hin verringert wird. Umgekehrt wird während des Durchlaufens der Abstandsvergrößerungshalb- welle mit einem Schlauchquetschmittel eine Zunahme des Innenvolumens an der Quetschstelle in dem Kompensationsabschnitt bewirkt, so dass eine geringere Zunahme des Innenvolumens in dem Vorgabeabschnitt zu einem ins- gesamt gleichmäßigen Volumenstrom kompensiert wird. Vorzugsweise ist die Form der beiden Halbwellen auf einen Schlauchtyp mit einem bestimmten Innendurchmesser, insbesondere mit kreisrundem Querschnitt, abgestimmt und für diesen optimal geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe ist die Modulation des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors entlang des Kompensationsabschnitts durch eine Messung an einer gleichartigen Peristaltikpumpe ohne Modulation des Kompensationsabschnitt derart festgelegt, dass an der Peristaltikpumpe ohne Modulation des Kompensationsabschnitts gemessene Pulsationseffekte im Fördermedium durch entgegenwirkende Modulation im Kompensationsabschnitt kompensiert werden. Durch ein solches Vorgehen kann die Pulsation optimal korrigiert werden, da die Kompensation auf tatsächlich gemessenen Werten beruht. Eine Messung kann beispielsweise durch Auswiegen des geförderten Fördermediums realisiert werden. Bevorzugt wird eine solche Messung mehrfach wiederholt und die Messwerte zu einzelnen Winkelstellungen des Rotors arithmetisch gemittelt. Bei der Berechnung der erforderlichen Korrekturform wird vorzugsweise ein Zusammenhang zwischen Schwankungen des Volumenstroms und der Form der Sattelinnenfläche berücksichtigt, und dabei insbesondere der Zusammenhang zwischen dem Maß des Einquetschens des Schlauchs und dem damit verbundenen Innenvolumen des Schlauches. Vorzugsweise wird am Vorgabeabschnitt eine lineare Zunahme des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse des Rotors bewirkt. Besonders bevorzugt weist der Rotor vier Schlauch - quetschmittel auf, insbesondere in Form von Rollen. Entsprechend beträgt die winkelmäßige Größe des Austauchbereichs bevorzugt 180°. Dies wird auch für alle anderen Ausführungsformen bezüglich dieses Aspekts der Erfindung bevorzugt. Vorzugsweise wird eine Kompensation gemäß dieser Ausführungsform für verschiedene Schlauchdurchmesser jeweils einzeln vorgenommen und jeweils entsprechend kompensierte Sättel verwirklicht, die jeweils für einen entsprechenden Schlauch geeignet sind. Vorzugsweise ist der Sattel in der Peristaltikpumpe leicht auswechselbar, so dass die Pumpe leicht an einen anderen Schlauchtyp anpassbar ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Peristaltikpumpe gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff dahingehend weitergebildet, dass in der Pumpe ein Pulsationsfühler vorgesehen ist, der Pulsationseffekte in dem Fördermedium erfasst, und durch Variation einer Drehgeschwindigkeit des Rotors den Pulsationseffekten entgegenwirkt. Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, den Pulsationseffekten durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rotors entgegenzuwirken, wobei jedoch diese Änderungen auf einem festen Schema basiert sind, in dem jeder Winkelstellung des Rotors eine bestimmte Geschwindigkeit bzw. ein Antriebsstrom oder eine Antriebsfrequenz zugeordnet ist. Dazu ist ein Winkelsensor erforderlich. Erfindungsgemäß soll eine Regelung realisiert werden, die auf tatsächlich auftretende Pulsationseffekte reagiert und diese über Geschwindigkeitsänderung des Rotors ausregelt. Vorteilhaft ist, dass eine solche Lösung unabhängig vom eingesetzten Schlauchtyp funktioniert. Als Pulsationsfühler kommt dabei eine Volumenstrommessung oder eine Druckmessung in dem Förderfluid in Betracht, oder es können äußere Verformungen wie etwa der Durchmesser oder Dehnungen an dem Schlauch gemessen werden, um ein Maß für die Pulsationseffekte zu bekommen. Darüber hinaus sind weitere dem Fachman bekannte Lösungen zur Ermittlung der Pulsationen denkbar.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Peristaltikpumpe gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff vorgeschlagen, die dahingehend weitergebildet ist, dass die Pumpe dazu eingerichtet ist, bei Dosierung einer Menge eines Förderfluids Pulsationseffekte in dem Förderfluid dadurch zu kompensieren, dass eine Förderendstellung des Rotors beim Abschluss der Dosierung mittels einer Steuereinrichtung gegenüber einer unkompensierten Förderendstellung vor- oder zurückverlegt wird. Unter der Voraussetzung, dass bekannt ist, in welcher Winkelstellung des Rotors welcher Pulsationsef- fekt vorliegt, ist es möglich, das Förderende so vorherzubestimmen, dass eine Abweichung von einem gleichmäßigen Volumenstrom aus der Pumpe kompensiert werden kann. Beispielsweise wird dazu die Förderendstellung vorverlegt, wenn die Pulsation dazu führt, dass zu wenig Volumen gefördert wird, während die Förderendstellung zurückverlegt wird, um einen zu starken Fördervolumenstrom zu kompensieren. Das Ausmaß der Vor- oder Zurück- verlegung kann mittels des bekannten Volumenstroms aus der Pumpe berechnet werden. Üblicherweise werden mit dem Rotor beim Dosieren Geschwindigkeitsprofile gefahren, die eine Startrampe umfassen, in der der Rotor beschleunigt wird, woran sich eine Phase mit konstanter Drehzahl und danach eine Stopprampe anschließt, in der der Rotor von der konstanten Drehzahl bis zum Stillstand abgebremst wird. Die Kompensation kann durch Änderungen der Steilheit der Start- oder Stopprampe oder Verlängerung oder Verkürzung der Phase mit konstanter Drehzahl erreicht werden, was jeweils eine Verlegung der Förderendstellung bewirkt. Dies entspricht einer Kompensation durch den Förderweg des Rotors. In einer Variante wird die Zielposition für die nächste Dosierung nach Abschluss der vorangehenden Dosierung berechnet. Dabei kann die letzte Förderendstellung und die mit dieser Stellung verbundene Wirkung des Pulsationseffekts berücksichtigt werden. Ganz allgemein kann eine Veränderung des Volumenstroms aus der Pumpe während des gesamten Dosiervorgangs aufintegriert werden und das Ergebnis dieser Integration kompensiert werden. Insbesondere kann die Berechnung der Kompensationsmenge und die entsprechende Verlegung der Förderendstellung in Abhängigkeit des verwendeten Schlauchtyps durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform dieser Peristaltikpumpe bestimmt eine Steuereinrichtung ein Ausmaß und eine Richtung der Verlegung der Förderendstel lung des Rotors zur Kompensation wenigstens näherungsweise mittels einer Sinusfunktion, die von der unkompensierten Förderendstellung abhängt. Es wird somit von einem idealisiert gleichmäßigen Fördervolumenstrom ausgegangen, eine theoretische Förderendstellung daraus berechnet und sodann eine Kompensation mittels einer Sinusfunktion vorgenommen. Der zur Kompensation verwendete Wert der Sinusfunktion wird dabei aus der theoretischen Förderendstellung ermittelt. In einer Weiterbildung dieser Peristaltikpumpe ist die Sinusfunktion in ihrer Phasenlage, Amplitude und Frequenz sowie in ihrem Offset einstellbar. Zur Einstellung der Phasenlage kann ein Winkeloffset zu dem Winkel der unkompensierten Förderendstellung addiert werden. Die Amplitude kann durch Multiplikation des Ergebnisses eingestellt werden. Die Frequenz der Sinusfunktion kann durch einen Faktor eingestellt werden, mit dem der Winkel der unkompensierten Förderendstellung multipliziert wird. Ein Offset kann eingestellt werden, indem zu dem Ergebnis der vorgenannten Operationen ein Offsetwert addiert oder subtrahiert wird. Die genannten Einstellwerte können von dem Schlauchtyp, dem Satteltyp und einer Überdrückung des Schlauchs abhängen. Mit einer Überdrückung des Schlauchs ist gemeint, dass der Schlauch über das Ausmaß des Zusammendrückens, bei dem der Schlauch geschlossen ist, hinaus weiter komprimiert wird. Entsprechende Werte können in der Steuereinrichtung gespeichert und abrufbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Peristaltikpumpe mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, die dahingehend weitergebildet ist, dass die Schlauchquetschmittel winkelmäßig gleichmäßig um die Drehachse des Rotors verteilt sind, und die Steuereinrichtung die Pumpe derart steuert, dass der Rotor für eine Dosierung eine Förderendstellung mit einem Winkelabstand zu einer vorangehenden Förderendstellung einnimmt, wobei der Winkelabstand dem Winkel zwischen zwei benachbarten
Schlauchquetschmitteln auf dem Rotor oder einem Vielfachen davon entspricht. Pulsationseffekte treten typischerweise während eines Durchlaufs eines Schlauchquetschmittels durch den Austauchbereich in einem bestimmten Muster auf und wiederholen sich beim Durchlauf der nachfolgenden Schlauchquetschmittel. Wenn somit immer in derselben Winkelposition eines Schlauchquetschmittels während eines Durchlaufs durch den Austauchbereich angehalten wird (Förderendstellung), ergibt sich jeweils ein konstantes Volumen, das von der letzten Förderendstellung in derselben Winkelstellung eines vorangegangenen Schlauchquetschmittels bis zur aktuellen Förderendstellung gefördert worden ist. Eine spezielle Kompensation von Fehlern der Fördermenge kann somit entfallen. Nachteilig ist, dass nur diskrete Fördermengen gefördert werden können. Es wird daher bevorzugt, besonders dünne Schläuche zu verwenden, so dass die Diskretisierung möglichst fein ist. Weiter kann die Diskretisierung durch die Wahl einer hohen Anzahl von Schlauchquetschmitteln auf dem Rotor verfeinert werden. Die genannte Ausführungsform kann mit Merkmalen der anderen Ausführungsform kombiniert werden, insbesondere, wenn sich synergetische Vorteile ergeben. Besonders bevorzugt sind drei, vier, fünf oder sechs Rollen als Schlauchquetschmittel an dem Rotor vorgesehen. Besonders bevorzugt wird ein Schlauch so dünn gewählt, dass der Drehwinkel für die zu fördernden Dosiermenge maximal ist. Je größer dieser Drehwinkel ist, desto genauer wird die Dosierung. Generell und unabhängig von dieser Ausführungsform kann eine geförderte Menge mit einer Waage gewogen werden. Typischerweise wird zur Ermittlung einer Fördercharakteristik eine Wägung nach jeder Änderung des Win kels des Rotors um 1 ° vorgenommen.
Allen vorgenannten Aspekten der Erfindung ist gemeinsam, dass entsprechende Peristaltikpumpen für die Verwendung von genau einem Schlauch ausgestaltet sind. Dadurch können Y-Stücke weggelassen werden, die gemäß dem Stand der Technik als Verzweiger für mehrere zwischen Rotor und Sattel eingelegte Schläuche erforderlich sind. Weiter ist ein symmetrischer Aufbau der Pumpe möglich, d.h. dass der Rotor der Pumpe rechtsdrehend oder linksdrehend betrieben werden kann. Dazu ist die Sattelinnenfläche bevorzugt um eine Mitte herum mit zwei Austauchbereichen versehen, von denen jeweils einer in jeder Drehrichtung als Austauchbereich und einer als Eintauchbereich wirkt. Der Eintauchbereich wird dabei in eine der Durchlaufrichtung durch den Austauchbereich entgegengesetzte Richtung von
Schlauchquetschmitteln durchlaufen. Die Austauchbereiche sind vorzugsweise symmetrisch um die Mitte herum gestaltet. Dann erstreckt sich der Dichtbereich vorzugsweise über die Mitte.
Ein weiterer Vorteil der Pumpe mit einem Schlauch liegt darin, dass die Genauigkeit der Fördermenge nicht durch unterschiedliche Schlauchlängen von mehreren Schläuchen beeinträchtigt werden kann. Nicht zuletzt wird mit einer Pumpe mit nur einem Schlauch weniger Abrieb erzeugt, der sich in das Fördermediunn mischen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe sind die Abstände der Schlauchquetschmittel in dem Rotor zu einer Drehachse des Rotors konstant. Dies ist auf alle Ausführungsformen und alle Aspekte dieser Erfindung anwendbar. Durch eine feste Anordnung der Schlauchquetschmittel in dem Rotor ergibt sich eine besonders robuste und verschleißarme Ausführungsform der Peristaltikpumpe.
In einer weiteren Ausführungsform der Peristaltikpumpe ist der Sattel der Peristaltikpumpe in zwei Teilabschnitte teilbar ausgeführt. Dieser Ausführungsform und ihren Weiterbildungen kommt neben der Möglichkeit, diese Ausführungsform mit anderen Ausführungsformen der Peristaltikpumpe zu kombinieren, auch unabhängige Bedeutung zu. Die Anmelderin behält sich vor, diese Ausführungsform und/oder ihre Weiterbildungen unabhängig zu beanspruchen. Dieser Aspekt hat den Zweck, dass die Teilabschnitte des Sattels voneinander entfernt werden können, wodurch sich jeweils zu einem Teilabschnitt gehörende Abschnitte der Sattel Innenfläche von einem oder mehreren Schlauchquetschmitteln entfernen können. Dadurch kann ein Verschluss des Schlauchs durch das Eintauchen der Schlauchquetschmittel in den Schlauch aufgehoben werden, so dass ein ungehinderter Durchgang von Fluid durch den Schlauch möglich ist. Im geöffneten Zustand des Sattels, in dem die Teilabschnitte einen zur Freigabe von Fluiddurchfluss durch den Schlauch ausreichenden Abstand aufweisen, kann die Förderwirkung der Peristaltikpumpe ausgesetzt werden und/oder der Schlauch mit einem Spül- fluid, etwa einem Spülgas, gespült werden. Außerdem kann das Öffnen des Sattels eine Sicherheitsfunktion für die Pumpe darstellen, sollte fehlerhaft eine unerwünschte Förderung stattfinden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich im geöffneten Zustand des Sattels der Schlauch erheblich einfacher in die Peristaltikpumpe einlegen lässt. In einer Variante, die mit allen anderen in dieser Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind mehrere Pumpen übereinander angeordnet, wobei deren Antrieb über Hohlwellen realisiert sein kann. Insbesondere in diesem Fall mehrerer gestapelter Pumpen stellt das Öffnen des Sattels eine erhebliche Erleichterung und Beschleunigung des Vorgangs des Einlegens von Schläuchen in die Pumpen dar.
Es bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, um die beiden Teilabschnitte des Sattels voneinander zu trennen. Eine Möglichkeit ist es, eine Linearführung vorzusehen, entlang der die beiden Teilabschnitte relativ zueinander gleiten können. Besonders bevorzugt wird in einer Ausführungsform die Verwendung einer Schwenkachse, um die die Teilabschnitte des Sattels zueinander schwenkbar sind. Die Schwenkachse liegt dabei vorzugsweise in einer Teilungsebene, die sich durch den Sattel erstreckt und die ihn in die beiden Teilabschnitte teilt. Vorzugsweise liegt die Schwenkachse an der Stelle in der Trennebene, die einen wenigstens nahezu maximalen Abstand zu dem Rotor der Peristaltikpumpe aufweist. Auf diese Weise kann beim Schwenken um die Schwenkachse ein möglichst großer Abstand der Teilabschnitte voneinander erreicht werden. Die Teilabschnitte lassen sich vorzugsweise so weit voneinander entfernen, dass die Schlauchquetschmittel vollständig aus dem Schlauch austreten, um dessen inneren Querschnitt vollständig freizugeben. Vorzugsweise wird beim Öffnen des Sattels der Rotor auf eine solche Winkelstellung gebracht, dass der Abstand zwischen den zwei am nächsten zur Schwenkachse angeordneten Schlauchquetschmitteln und der
Schwenkachse gleich groß ist. So wird z.B. erreicht, dass keines der
Schlauchquetschmittel unmittelbar vor der Schwenkachse zu liegen kommt, wo die Öffnungswirkung durch Schwenken am geringsten ist. Stattdessen ist so der Abstand für die beiden kritischsten Schlauchquetschmittel maximal eingestellt, so dass der Schlauch mit möglichst wenig Schwenkbewegung freigegeben werden kann. Vorzugsweise liegt die Schwenkachse dem Einbzw. Austrittsbereich des Schlauchs in dem Sattel gegenüber. Dies hat den Vorteil, dass der Schlauch in der Öffnungsstelle besonders einfach zwischen den Rotor und die Satttelinnenfläche eingelegt werden kann.
Da der Formgebung der Sattelinnenfläche eine besondere Bedeutung zu- komnnt, wird es bevorzugt, dass der Schwenk- bzw. ein denkbarer linear beweglicher Öffnungsmechanismus eine solche Genauigkeit aufweist, dass die Position der Teilabschnitte zueinander im geschlossenen Zustand des Sattels aussreichend genau reproduzierbar ist, vorzugsweise mit einer Genauigkeit kleiner als 5/100 mm oder besonders bevorzugt weniger als 2/100 mm. Vorzugsweise beträgt die Bahnabweichung durch die Trennstelle in der geschlossenen Stellung des Sattels ebenfalls weniger als 5/100 mm, besonders bevorzugt weniger als 2/100 mm. Vorzugsweise ist der Sattel mit einer Fixiereinrichtung versehen, die ihn in der geschlossenen Stellung derart hält, dass im Betrieb wenigstens eine der vorgenannten Vorgaben an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit eingehalten wird.
In einer Ausführungsform kann der Sattel automatisiert getrennt und geschlossen werden. Dies gilt unabhängig von der Art des Bewegungsmechanismus zum Trennen. Durch eine solche Automatisierung des Öffnens und des Schließens der beiden Teilabschnitte kann eine von menschlichem Eingriff unabhängige und möglichst auch schnelle Aussetzung der Förderwirkung der Pumpe und eine Freigabe des Schlauchquerschnitts bewirkt werden. Der Schlauch kann somit automatisiert gespült werden, wenn zunächst die Teilabschnitte des Sattels geöffnet werden, dann ein Spülfluid durch den Schlauch gepumpt wird und sodann die Teilabschnitte des Sattels wieder geschlossen werden, um weitere Förderung mit der Pumpe zu ermöglichen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung einer Peristaltikpumpe nach einem der vorbeschriebenen Aspekte zum Dosieren eines Förderfluids vorgeschlagen. Da die Peristaltikpumpen gemäß den vorgenannten Aspekten Pulsationseffekte in dem Fördermedium unterdrücken, ergibt sich eine besonders gute Dosiergenauigkeit.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und anhand der Zeichnungen im Anhang beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Peristaltikpumpe mit einem Schlauch und hohem Umschlingungswinkel zeigt,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Peristaltikpumpe mit einem Schlauch und geringerem Umschlingungswinkel zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm eines Verlaufs von Pulsationseffekten über eine ganze Umdrehung eines Rotors zeigt, Fig. 4 ein Diagramm mit einer überlagerten Darstellung von Pulsationseffekten aus mehreren Perioden der Pulsationseffekte zeigt,
Fig. 5 ein Diagramm mit einer aus der Pulsation berechneten Korrekturform für eine Sattelinnenfläche in einem Korrekturabschnitt zeigt,
Fig. 6 ein Diagramm mit einem Verlauf des Abstands zwischen der
Sattelinnenfläche und einer Drehachse des Rotors über einen Austauchbereich der Peristaltikpumpe zeigt,
Fig. 7 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Peristaltikpumpe mit teilbarem Sattel zeigt,
Fig. 8 die Peristaltikpumpe aus der Fig. 7 in der selben perspektivi- sehen Darstellung, jedoch ohne die Sicht auf die Schlauchquetschmittel verdeckenden Teile des Rotors der Peristaltikpumpe zeigt,
Fig. 9a - 9c in perspektivischer Darstellung drei Momentaufnahmen beim
Einfädeln eines Schlauches in eine Peristaltikpumpe der in Fig.
2 gezeigten Bauart mit zusätzlicher Einfädelungsausnehmung im Rotor und Fig. 10 eine Momentaufnahme zu Beginn des Ausfädeins eines
Schlauches aus einer Peristaltikpumpe, wie sie auch in Fig. 9a - 9c dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Peristaltikpumpe 1 mit einem Sattel 2, in dessen Inneren ein Rotor 3 angeordnet ist. In einem Spalt zwischen einer Sattelinnenfläche 5 und einer Umfangsfläche des Rotors 3 ist ein Schlauch 4 angeordnet. Am Umfang des Rotors 3 sind vier Schlauchquetschmittel 6 angeordnet, die größtenteils von dem Rotor 3 verdeckt sind. Die Schlauchquetschmittel 6 sind als Rollen ausgeführt, die jeweils um eine Achse 7 des Rotors rotierbar sind. Die Schlauchquetschmittel 6 greifen in den Schlauch 4 ein und komprimieren diesen, so dass er vor einem
Schlauchquetschmittel 6 zumindest zeitweise verschlossen ist. Der Schlauch 4 ist feststehend in dem Sattel 2 angeordnet. Während der Rotation des Rotors 3 laufen die Schlauchquetschmittel 6 entlang des Schlauchs 4 und komprimieren diesen vor der Sattelinnenfläche 5. Die dargestellte Peristaltikpumpe 1 hat einen Umschlingungswinkel von nahezu 360°, wobei die aus der Peristaltikpumpe 1 austretenden Enden des Schlauchs 4 einander in oder wenig vor der Peristaltikpumpe 1 überkreuzen. Der Rotor 3 ist um eine theoretische Drehachse 8 drehbar, die durch dessen Mitte verläuft. Die Sattelinnenfläche 5 ist derart geformt, dass ihr Abstand zu der theoretischen Drehachse 8 des Rotors entlang des Verlaufs des Schlauchs 4 vor der Sattelin nenfläche 5 nicht konstant ist. Der Rotor 3 dreht sich in Richtung des Pfeils 9. Die Sattel Innenfläche 5 ist in einen Eintauchbereich 10, einen Dichtbereich 1 1 und einen Austauchbereich 12 unterteilt, wobei der Austauchbereich 12 dem Dichtbereich 1 1 und dieser dem Eintauchbereich 10 in der Drehrichtung 9 nachfolgt. In dem Eintauchbereich verengt sich der Spalt zwischen dem Rotor 3 und der Sattelinnenfläche 5 in Drehrichtung 9. Der Eintauchbereich erstreckt sich über ungefähr 30° bis 40°, jedoch nicht über mehr als 90° der Sattelinnenfläche. An der Übergangsstelle 14 geht der Eintauchbereich 10 in den Dichtbereich 1 1 über. In dem Dichtbereich 1 1 hat der Spalt eine im Wesentlichen konstante Breite, die gering genung ist, um den Schlauch 4 zu verschließen. Der Dichtbereich 1 1 geht an der Über- gangsstelle 15 in den Austauchbereich 12 über. Der Spalt zwischen dem Rotor 3 und der Sattelinnenfläche 5 verbreitert sich im Austauchbereich 12 in Drehrichtung 9. Nahe der Überkreuzung des Schlauchs 4 endet die Sattelinnenfläche 5. Spätestens ab Erreichen dieses Endes der Sattelinnenfläche 5 durch ein Schlauchquetschmittel 6 wird der Schlauch 4 von dem Schlauch - quetschmittel 6 nicht mehr komprimiert. Beim Weiterlaufen läuft das
Schlauchquetschmittel 6 wieder in den Eintauchbereich 10, wo es das andere Ende des Schlauchs 4 stark komprimiert, bis es im Dichtbereich 1 1 den Schlauch 4 verschließt und darin befindliches Förderfluid fördert. Im Übergang eines Schlauchquetschmittels 6 von dem Eintauchbereich 10 in den Dichtbereich 1 1 verschließt zugleich ein zweites Schlauchquetschmittel 6 den Schlauch 4 innerhalb des Dichtbereichs 1 1 , um sicherzustellen, dass im Übergang keine Unterbrechung der Förderung stattfindet. Nach Erreichen einer Übergangsstelle zum Austauchbereich 12 beginnt das zweite Schlauchquetschmittel 6 dann mit dem Austauchen aus dem Schlauch 4. An dem Rotor 3 sind vier Schlauchquetschmittel 6 vorgesehen. Der Winkel des Austauchbereichs 12 der Sattelinnenfläche 5 beträgt in diesem Fall etwa 180°, während der Dichtbereich mindestens 90° und der Eintauchbereich 10 etwa 30° der Sattelinnenfläche 5 belegt. In dem Austauchbereich 12 befinden sich zwei Schlauchquetschmittel 6. In dem Dichtbereich 1 1 befindet sich mindestens ein Schlauchquetschmittel 6.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Peristaltikpumpe 1 , die im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Peristaltikpumpe 1 entspricht. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten Peristaltikpumpe überkreuzen sich die Enden des Schlauchs 4 der in Fig. 2 gezeigten Peristaltikpumpe 1 nicht innerhalb oder kurz vor der Pumpe. Dadurch ergibt sich ein geringerer Umschlin- gungswinkel. Die Übergangsstelle 15 zwischen dem Dichtbereich 1 1 und dem Austauchbereich 12 ist jedoch so angeordnet, dass der Austauchbereich 12 weiterhin etwa 180° der Sattelinnenfläche 5 umfasst. Der Eintauchbereich 10 und optional der Dichtbereich 1 1 erstrecken sich dagegen jeweils über einen kleineren Winkelbereich der Sattelinnenfläche, wobei der Dicht- bereich 1 1 nicht weniger als 90° überspannt. Entlang eines Umfangsab- schnitts des Rotors 3 erstreckt sich ein Schlauchführungsabschnitt 13, mit dessen Hilfe die Enden des Schlauchs 4 definiert aus dem Sattel 2 führbar sind.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Pulsationseffekts eines Volumenstroms aus einer Peristaltikpumpe nach dem Stand der Technik mit linear über den Drehwinkel des Rotors zunehmendem Austauchen der Schlauchquetschmittel aus dem Schlauch. Auf der Ordinate ist die Größe des Volumenstroms abgetragen, während auf der Abszisse der Winkel des Rotors 3 abgetragen ist. Der Verlauf 20 ist über eine Drehung des Rotors 3 von 0 bis 360° dargestellt. Entsprechend der vier Schlauchquetschmittel 6 der Peristaltikpumpe 1 ergeben sich vier näherungsweise sinusförmige Pulsationen in dem Verlauf 20. Der dargestellte Bereich wiederholt sich für weitere Umdrehungen des Rotors 3.
In der Fig. 4 sind die einzelnen Pulsationen des Verlaufs 20 aus Fig. 3 überlagert in einem Diagramm dargestellt. Auf der Abszisse ist wiederum die Größe des Volumenstroms abgetragen, während auf der Ordinate ein Winkelbereich von 0 bis 90° in einer Drehung des Rotors 3 einer Peristaltikpumpe mit linear über den Drehwinkel des Rotors zunehmendem Austauchen der Schlauchquetschmittel aus dem Schlauch abgetragen ist, bei der der Radius des Sattels im Austauchbereich 12 linear zunimmt. Der Rotor 3 dieser Pumpe weist vier Schlauchquetschmittel auf. Der dargestellte Verlauf 21 ist aus einer Punktewolke gebildet, die sich durch entsprechende Verschiebung und Überlagerung der Pulsationen in einen Winkelbereich von 90° ergibt. Dieser Datensatz bildet eine Ausgangsbasis zur Ermittlung einer Modulation für die Oberflächenform der Sattelinnenfläche 5 zur Kompensation der Pulsationen in den Verläufen 20 bzw. 21 . Bei einer Peristaltikpumpe mit drei Schlauchquetschmitteln wäre der dargestellte Winkelbereich kleiner, da für den Dichtbereich ein größerer Anteil der Sattelinnenfläche benötigt wird, nämlich wenigstens 120°. Der bei einer solchen Pumpe entstehende Verlauf des Volumenstroms wäre über den kleineren Winkelbereich des Austauchbereichs 12 einer gestauchten Version des dargestellten Verlaufs über 90° ähnlich.
In Fig. 5 ist der Verlauf 22 einer Modulation für den Austauchbereich 12 der Sattel Innenfläche 5 im Vergleich zu einem Verlauf 23 der Sattelinnenfläche ohne Modulation dargestellt. Auf der Ordinate ist der Abstand zwischen der Sattel Innenfläche und der Drehachse 8 des Rotors 3 über einem Drehwinkel des Rotors 3 von 0 bis 90° in dem Austauchbereich 12 für eine Variante mit vier Schlauchquetschmitteln 6 dargestellt. Der Austauchbereich 12 ist dabei in zwei Hälften mit einem Winkel von jeweils 90° unterteilt. Für eine Variante mit drei Schlauchquetschmitteln 6 würde der Austauchbereich 12 kleiner ausfallen, da der Dichtbereich 1 1 allein wenigstens 120° beansprucht. Im Weiteren wird ein Rotor mit vier Schlauchquetschmitteln betrachtet. Der modulierte Verlauf 22 führt zunächst durch den erhöhten Abstand von dem Drehzentrum des Rotors in einer ersten Halbwelle 27 zu verstärkter Zunahme des Schlauchinnenvolumens und entsprechender Aufnahme von Fördermedium. Bei etwa 40° Drehwinkel des Rotors geht die positive Halbwelle 27 in eine negative Halbwelle 28 über, die im Vergleich zu einem kontinuierlichen Austauchen des Schlauchquetschmittels 6 aus dem Schlauch 4 zu weniger Volumenzunahme führt. Beim Übergang der positiven Halbwelle 27 in die negative Halbwelle 28 wird der zunächst weiter geöffnete Schlauch sogar wieder stärker zusammengepresst. In dem in der Drehrichtung 9 des Rotors 3 zuerst durchlaufenen Hälfte 25 (Vorgabeabschnitt) des Austauchbereichs 12 findet eine kontinuierliche Zunahme des Abstands zwischen der Sattelinnenfläche 5 und der Drehachse 8 des Rotors 3 statt. In dem Diagramm der Fig. 5 ist die zweite Hälfte des Austauchbereichs 12 dargestellt, der einen Kompensationsabschnitt 26 bildet und durch eine Modulation 22 Pulsations- effekte aus dem Vorgabeabschnitt 25 des Austauchbereichs 12 kompensiert. Um von gemessenen Werten aus der Fig. 4 zu der Modulation 22 in Fig. 5 zu kommen, wird zunächst ein Mittelwert aus den in Fig. 4 überreinanderge- legten Pulsationen gebildet. Die so erhaltenen Werte werden dann unter Berücksichtigung einer Funktion, die den Abstand zwischen der Sattel Innenfläche 5 und der Drehachse 8 des Rotors 3 ins Verhältnis zu einer Volumenstromänderung setzt, zu der Modulation 22 umgerechnet. Ein denkbarer Weg dazu ist außerdem, eine Sinusfunktion 27, 28 anzusetzen und deren Frequenz, Phasenlage, Amplitude und Offset entsprechend anzupassen. Alternativ kann eine freie Kurvenform, die eine möglichst optimale Kompensation ermöglicht, gewählt werden.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit einer Ordinate, auf der der Abstand der Sattelinnenfläche 5 von der Drehachse 8 des Rotors 3 über einen Winkelbereich von 0 bis 180° dargestellt ist. Im Bereich von 0 bis 90°, der einem Vorgabeabschnitt 25 bzw. einer ersten Hälfte des Austauchbereichs 12 entspricht, nimmt der Abstand zwischen der Sattelinnenfläche 5 und der Drehachse 8 des Rotors 3 linear zu. Ab einem Winkel von 90° bis zu einem Winkel von 180°, was einem Kompensationsabschnitt 26 entspricht, ist der linearen Zunahme des Abstands zwischen der Sattelinnenfläche 5 und der Drehachse 8 des Rotors 3 eine Modulation 22 überlagert, die die Pulsationseffekte aus dem Vorgabebereich 25 zumindest teilweise kompensiert. Die Modulation 22 entspricht der in Fig. 5 dargestellten Modulation 22 und wird auf die gleiche Weise gewonnen.
Die bezüglich der Figuren 3 bis 6 beschriebene Kompensation von Pulsati- onseffekten durch zwei Schlauchquetschmittel 6, die in einem Vorgabeabschnitt 25 und einem Kompensationsabschnitt 26 laufen, kann analog auf die Kompensation der Pulationseffekte mit einem einzigen Schlauchquetschmittel 6 in dem Austauchbereich 12 angewendet werden. Dann wird der gesamte Austauchbereich 12 mittels einer Modulation 22 für ein einzelnes
Schlauchquetschmittel 6 korrigiert, wobei kein Vorgabeabschnitt 25 bzw. Kompensationsabschnitt im Sinne von Fig. 6 vorgesehen ist.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Peristaltikpumpe, der eigenständige Bedeutung zukommt und deren unabhängige Beanspruchung vorbehalten wird. In dieser Ausführungsform lässt sich der Sattel 2 in zwei Teilabschnitte 2a und 2b unterteilen, wobei die Abschnitte 2a und 2b um eine Schwenkachse 30 schwenkbar angeordnet sind. Ein Aufschwenken der Abschnitte 2a und 2b aus einer Förderposition hat zur Folge, dass sich die Sattel innenflä- che in zwei Abschnitte 5a und 5b trennt, die im aufgeschwenkten Zustand einen größeren Abschnitt zueinander aufweisen, als im geschlossenen Zustand. Außerdem entfernen sich die Teilabschnitte der Sattel Innenfläche 5a und 5b jeweils von den Quetschmitteln 6, so dass der Schlauch 4 zwischen den Schlauchquetschmitteln 6 und den Sattelinnenflächenabschnitten 5a und 5b nicht mehr derart eingeklemmt ist, dass der Schlauch vollständig verschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch das Öffnen der Abschnitte 5a und 5b die Förderfunktion der Peristaltikpumpe auszusetzen. Außerdem ist es durch die Freigabe des Durchflusses durch den Schlauch 4 möglich, den Schlauch zu spülen, beispielsweise mit einem Spülgas. Besonders bevorzugt werden die Teilabschnitte 5a und 5b in einer Öffnungsstel lung so weit voneinander entfernt, dass sich die Schlauchquetschmittel 6 nicht mehr in den Schlauch eindrücken und somit der volle Schlauchquerschnitt freigegeben wird. Der Schlauch kann dann besonders gut gespült werden, insbesondere mit einem durchgeleiteten Spülgas. Eine Drehung des Rotors ist somit zum Spülen nicht erforderlich. Vorzugsweise ist die Reproduzierbarkeit einer Schließstellung der Teilabschnitte 2a und 2b und/oder eine Formgenauigkeit trotz der Trennstelle besser als 5/100 mm, bevorzugt weniger als 2/100 mm. Die Stellen an den Teilabschnitten 2a und 2b, die sich beim Schwenken der Teilabschnitte 5a und 5b am weitesten voneinander entfernen, liegen vorzugsweise an der Austrittsstelle des Schlauchs 4 aus dem Sattel 2. Somit liegt die Schwenkachse 30 der Austrittsstelle 31 vorzugsweise gegenüber. Vorzugsweise sind ein Einlaufbereich, ein Dichtbereich und ein Auslaufbereich der Sattelinnenfläche wie in einer der vorangehend in dieser Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen gestaltet. Vorzugsweise ist die Peristaltikpumpe dazu eingerichtet, dass der Rotor 3 beim Öffnen des Sattels in eine Stellung gebracht wird, in der die
Schlauchquetschmittel 6 von der Schwenkachse 30 einen wenigstens näherungsweise maximalen Abstand aufweisen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die geringe Öffnungswirkung der Teilabschnitte 5a und 5b in der Nähe der Schwenkachse 30 nicht dazu führt, dass eines der Schlauchquetschmittel nicht, wenig oder nicht vollständig aus dem Schlauch 4 austaucht. Dazu weisen die Schlauchquetschmittel 6 in dieser Stellung Vorzugs- weise einen Winkel zu der Schwenkachse 30 auf, der dem halben Winkel zwischen zwei Schlauchquetschmitteln 6 auf dem Rotor 3 entspricht.
In der Fig. 8 ist die Penstaltikpumpe aus Fig. 7 gezeigt, mit dem Unterschied, dass der Rotor 3 nicht dargestellt ist. So ist der Blick auf vier Schlauchquetschmittel 6 frei, die jeweils als eine Rolle gestaltet sind. Die Schlauchquetschmittel 6 sind jeweils um eine in dem Rotor 3 feststehende Drehachse 7 gelagert. Obwohl die Peristaltikpumpe in geöffnetem Zustand gezeigt ist, ist schematisch dargestellt, wie die Schlauchquetschmittel 6 in den Schlauch 4 eintauchen. In der Realität würde die Eigensteifigkeit des Schlauchs 4 dazu führen, dass sich der Schlauch aus dem Eingriff der Schlauchquetschmittel 6 befreit.
Bei der in den Fig. 9a - 9c und Fig. 10 gezeigten Peristaltikpumpe 1 handelt es sich um eine Bauart, wie sie auch in Fig. 2 dargestellt ist. Zusätzlich hat die Pumpe nach den Fig. 9a - 9c und 10 eine Einfädelungsausnehmung 40 in dem oberen Deckelteil 42 des Rotors 3. Die Einfädelungsausnehmung 40 ist vorzugsweise so groß, dass sie den Schlauchquerschnitt des Schlauches 4 aufnehmen kann. Zum Einfädeln des Schlauchs 4 in die Peristaltikpumpe 1 wird die Einfädelungsausnehmung 40 durch Drehen des Rotors 3 in Flucht mit dem Schlaucheinführungskanal 43 gebracht. Danach wird ein vorlaufender Endabschnitt 44 in den Schlaucheinführungskanal 43 gelegt und im Bereich der Einfädelungsausnehmung 40 in der in Fig. 9a gezeigten Weise nach oben abgewinkelt und dabei bereichsweise in die Einfädelungsausnehmung 40 eingelegt. Sodann wird der Rotor 3 in Richtung des Pfeiles 9 gedreht und dabei der Schlauch 4 aufgrund des Eingriffs in der Einfädelungsausnehmung 40 mitgenommen und nachgeführt. Hierzu kann der vorlaufende Endabschnitt 44 ggf. von einer Bedienungsperson gehalten werden, bis der Rotor 3 weit genug gedreht worden ist, so dass der Schlauch 4 den Schlauchausführungskanal 46 erreicht hat. Fig. 9b zeigt eine Momentaufnahme auf dem Weg dorthin. In Fig. 9c ist der Schlauch 4 bereits vollständig eingefädelt, so dass er sich in seiner Betriebsposition zwischen der Sattel In nenfläche 15 und der Umfangsfläche des Rotors 3 im Bereich unterhalb des Deckelteils 42 des Rotors 3 befindet. Das Deckelteil 42 steht radial nach außen über die genannte Umfangsfläche des Rotors 3 ab, so dass der
Schlauch 4 nicht in axialer Richtung des Rotors 3 aus der Pumpe 1 fallen kann.
In der in Fig. 9c gezeigten Sollposition des Schlauchs 4 ist die Einfadelungsausnehmung 40 wieder frei und der Schlauch liegt mit seinem vorlaufenden Abschnitt 44 bereichsweise in dem Schlauchausführungskanal 46.
Der Aspekt des Vorsehens einer radial äußeren Einfadelungsausnehmung des Rotors kann auch bei anderen Peristaltikpumpen als den hier betrachteten interessant sein und ein vereinfachtes Einfädeln des Schlauches ermöglichen. Insoweit kann dieser Aspekt unabhängig von der hier näher betrachteten Ausgestaltung des Sattels der Peristaltikpumpe selbständige erfinderische Bedeutung bei Peristaltikpumpen im Allgemeinen haben.
Fig. 10 zeigt eine Momentaufnahme beim Ausfädeln des Schlauchs 4. Dabei wird der nachlaufende Endabschnitt 47 des Schlauchs hochgebogen, so dass er in der Einfädelungsausnehmung 40 aufgenommen wird. Sodann kann der Rotor 3 in Richtung des Pfeiles 9 gedreht werden und dabei der Schlauch 4 aus dem Ausführungskanal 46 herausgeschoben werden, bis schließlich das nachlaufende Ende 47 von der Einfädelungsausnehmung 40 freikommt und der Schlauch insgesamt von der Peristaltikpumpe 1 entfernt werden kann.

Claims

Ansprüche Peristaltikpumpe (1 ) zur Förderung eines fluiden Fördermediums durch einen Schlauch (4),
umfassend einen Sattel (2) mit einer bogenartig geformten Sattelinnenfläche (5) und einem in dem Sattel (2) um eine Drehachse (8) drehbar angeordneten Rotor (3) mit mehreren winkelmäßig um die Drehachse (8) verteilten, der Sattel Innenfläche (5) zumindest zeitweise gegenüberliegend angeordneten Schlauchquetschmitteln (6) zur äußeren Beaufschlagung eines zwischen der Sattelinnenfläche (5) und dem Rotor anzuordnenden Schlauches (4), derart, dass bei Drehung des Rotors (3) eine jeweilige durch äußere Beaufschlagung des Schlauches (4) durch ein Schlauchquetschmittel (6) verursachte lokale Verengung des Durchlassquerschnittes des Schlauches (4) mit dem betreffenden Schlauchquetschmittel (6) entlang der Sattelinnenfläche (5) bewegbar ist, um das Fördermedium in dem Schlauch (4) zu fördern, wobei der Sattel (2) entlang der Sattelinnenfläche (5) einen Eintauchbereich (10), einen Dichtbereich (1 1 ) und einen Austauchbereich (12) für die
Schlauchquetschmittel (6) aufweist und wobei der radiale Abstand zwischen der Drehachse (8) des Rotors (3) und der Sattelinnenfläche (5) im Eintauchbereich (10) abnimmt und im Austauchbereich (12) zunimmt, so dass die Schlauchquetschmittel (6) bei ihrer Bewegung durch den Eintauchbereich (10) den Schlauch (4) unter Verengung seines Durchlassquerschnittes zunehmend beaufschlagen und bei ihrer Bewegung durch den Austauchbereich (12) den Schlauch (4) zur Beseitigung oder zumindest Verminderung der jeweiligen Verengung entlasten können,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchquetschmittel (6) derart winkelmäßig beabstandet an dem Rotor (3) vorgesehen sind und sich der Austauchbereich (12) über einen derartigen Winkelbereich um die Drehachse (8) des Rotors (3) erstreckt, dass jeweils wenigstens zwei aufeinander folgende Schlauchquetschmittel (6) bei der Drehung des Rotors (3) in dem Austauchbereich (12) sein können, wobei die Sattelinnenfläche (5) in dem Austauchbereich (12) so verläuft, dass der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel (6) derart variiert, dass eine Modulation (22) der Beaufschlagung des Schlauches (4) durch die Schlauchquetschmittel (6) beim Durchlaufen des Austauchbereiches (12) in der Weise erfolgt, dass Pulsati- onseffekte, die im Fördermedium aufgrund der Änderung der Beaufschlagung des Schlauches (4) durch eines der beiden den Austauchbereich (12) jeweils gemeinsam durchlaufenden Schlauchquetschmittel (6) entstehen, durch eine Änderung der Beaufschlagung des Schlauches (4) durch das andere der beiden den Austauchbereich (12) jeweils gemeinsam durchlaufenden Schlauchquetschmittel (6) beim Durchlaufen des Austauchbereiches (12) zumindest teilweise kompensiert werden.
2. Peristaltikpumpe (1 ), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sattel entlang der Sattelinnenfläche (5) einen Vorgabeabschnitt (25) des Austauchbereichs (12) aufweist, der von einem der beiden aufeinander folgenden Schlauchquetschmittel (6) durchlaufen wird, wobei der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang des Vorgabeabschnitts (25) kontinuierlich zunimmt, und einen Kompensationsabschnitt (26) aufweist, der gleichzeitig zu dem Durchlaufen des Vorgabeabschnitts (25) mit dem einen Schlauchquetschmittel (6) von dem anderen der aufeinanderfolgenden Schlauchquetschmittel (6) durchlaufen wird und der eine Modulation (22) des radialen Abstands zwischen der Sattel Innenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang des Kompensationsabschnitts (26) aufweist, wobei mittels der Modulation (22) Pulsations- effekte, die im Fördermedium aufgrund der Änderung der Beaufschlagung des Schlauches (4) durch das Schlauchquetschmittel (6) in dem Vorgabeabschnitt (25) entstehen, kompensiert werden.
Peristaltikpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Dichtbereich (1 1 ) umfasster Förderabschnitt mit konstantem radialen Abstand zwischen der Drehachse (8) des Rotors (3) und der Sattel Innenfläche (5), der Vorgabeabschnitt (25) und der Kompensationsabschnitt (26) so dimensioniert sind, dass sie gleichzeitig und ununterbrochen von jeweiligen Schlauchquetschmitteln (6) bei Rotation des Rotors (3) durchlaufen werden, wobei jeweils ein Schlauch - quetschmittel (6) in jedem der genannten Abschnitte (1 1 , 25, 26) den Schlauch (4) beaufschlagen kann.
Peristaltikpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderabschnitt (1 1 ), der Vorgabeabschnitt (25) und der Kompensationsabschnitt (26) sich über gleich große Winkelabstände um die Drehachse (8) des Rotors (3) erstrecken.
Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgabeabschnitt (25) so in dem Austauchbereich (12) angeordnet ist, dass er in einer Drehrichtung (9) des Rotors (3) von den Schlauchquetschmitteln (6) vor dem Kompensationsabschnitt (26) durchlaufen wird.
Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) ohne Modulation (22) entlang von zumindest Teilen des Austauchbereichs (12) einer linearen Funktion, einem Polynom oder einer Exponentialfunktion folgt.
Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation (22) des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang des Kompensationsabschnitts (26) wenigstens näherungsweise sinusförmig verläuft.
8. Peristaltikpumpe (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsabnahmehalbwelle (28) der wenigstens naherunsgweise sinusförmigen Modulation (22), aufgrund der sich der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) während des Durchlaufs eines Schlauchquetschmittels (6) durch den Kompensationsabschnitt (26) verkleinert, in Bezug auf das Durchlaufen mit einem Schlauchquetschmittel (6) nach einer Abstandszunah- mehalbwelle (27), aufgrund der sich der radiale Abstand zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) während des Durchlaufs eines Schlauchquetschmittels (6) durch den Kompensationsabschnitt (26) vergrößert, angeordnet ist.
9. Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation (22) des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang des Kompensationsabschnitts (26) durch eine Messung an einer gleichartigen Peristaltikpumpe (1 ) ohne Modulation (22) des Kom- pensatonsabschnitts (26) derart festgelegt ist, dass an der Peristaltikpumpe (1 ) ohne Modulation (22) des Kompensatonsabschnitts (26) gemessene Pulsationseffekte im Fördermedium durch entgegenwirkende Modulation (22) im Kompensatonsabschnitt (26) kompensiert werden.
10. Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation (22) spezifisch auf einen bestimmten Schlauchtyp (4) abgestimmt ist.
1 1 . Peristaltikpumpe (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Peristaltikpumpe (1 ) dazu eingerichtet ist, bei einer Dosierung einer Menge des Förderfluids bekannte Pulsationseffekte in dem Förderfluid dadurch zu kompensieren, dass eine Förderendstellung des Rotors (3) beim Abschluss der Dosierung mittels einer Steuereinrichtung gegenüber einer unkompensierten Förderendstellung vor- oder zurückverlegt wird.
12. Peristaltikpumpe (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung ein Ausmaß und eine Richtung der Verlegung der Förderendstellung des Rotors (1 ) zur Kompensation wenigstens näherungsweise mittels einer Sinusfunktion, die von der unkompensierten Förderendstellung abhhängt, bestimmt.
13. Peristaltikpumpe (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinusfunktion in ihrer Phasenlage, Amplitude und Frequenz sowie in ihrem Offset einstellbar ist.
14. Peristaltikpumpe (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchquetschmittel (6) winkelmäßig gleichmäßig um die Drehachse (8) des Rotors (3) verteilt sind, und eine Steuereinrichtung die Peristaltikpumpe (1 ) derart steuert, dass der Rotor (3) für eine Dosierung eine Förderendstellung mit einem Winkelabstand zu einer vorangehenden Förderendstellung einnimmt, wobei der Winkelabstand dem Winkel zwischen zwei benachbarten Schlauchquetschmitteln (6) auf dem Rotor oder einem Vielfachen davon entspricht.
15. Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der Schlauchquetschmittel (6) in dem Rotor (3) zu einer Drehachse (8) des Rotors (3) konstant sind.
16. Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sattel (2) in Teilabschnitte (2a, 2b) teil bar ausgeführt ist, wobei die Teilabschnitte (2a, 2b) voneinander entfernbar sind, derart, dass dadurch jeweils zu einem Teilabschnitt gehörende Abschnitte (5a, 5b) der Sattelinnenfläche (5) von einem Schlauchquetschm ittel (6) entfernbar sind, so dass das Schlauchquetschnnittel den Schlauch nicht verschließt.
17. Peristaltikpumpe (1 ) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (2a, 2b) zueinander um eine Schwenkachse (30) schwenkbar sind, so dass die Teilabschnitte (2a, 2b) durch Schwenken voneinander entfernbar sind.
18. Peristaltikpumpe (1 ) zur Förderung eines fluiden Fördermediums durch einen Schlauch (4),
umfassend einen Sattel (2) mit einer bogenartig geformten Sattelinnenfläche (5) und einem in dem Sattel (2) um eine Drehachse (8) drehbar angeordneten Rotor (3) mit mehreren winkelmäßig um die Drehachse (8) verteilten, der Sattel Innenfläche (5) zumindest zeitweise gegenüberliegend angeordneten Schlauchquetschmitteln (6) zur äußeren Beaufschlagung eines zwischen der Sattelinnenfläche (5) und dem Rotor anzuordnenden Schlauches (4), derart, dass bei Drehung des Rotors (3) eine jeweilige durch äußere Beaufschlagung des Schlauches (4) durch ein Schlauchquetschmittel (6) verursachte lokale Verengung des Durchlassquerschnittes des Schlauches (4) mit dem betreffenden Schlauchquetschmittel (6) entlang der Sattelinnenfläche (5) bewegbar ist, um das Fördermedium in dem Schlauch (4) zu fördern, wobei der Sattel (2) entlang der Sattelinnenfläche (5) einen Eintauchbereich (10), einen Dichtbereich (1 1 ) und einen Austauchbereich (12) für die
Schlauchquetschmittel (6) aufweist und wobei der radiale Abstand zwischen der Drehachse (8) des Rotors (3) und der Sattelinnenfläche (5) im Eintauchbereich (10) abnimmt und im Austauchbereich (12) zunimmt, so dass die Schlauchquetschmittel (6) bei ihrer Bewegung durch den Eintauchbereich (10) den Schlauch (4) unter Verengung seines Durchlassquerschnittes zunehmend beaufschlagen und bei ihrer Bewegung durch den Austauchbereich (12) den Schlauch (4) zur Beseitigung oder zumindest Verminderung der jeweiligen Verengung entlasten können, die Schlauchquetschmittel (6) derart winkelmäßig beabstandet an dem Rotor (3) vorgesehen sind und sich der Austauchbereich (12) über einen derartigen Winkelbereich um die Drehachse (8) des Rotors (3) erstreckt, dass jeweils ein Schlauchquetschmittel (6) bei der Drehung des Rotors (3) in dem Austauchbereich (12) sein kann, wobei die Sattelinnenfläche (5) in dem Austauchbereich (12) so verläuft, dass der radiale Abstand zwischen der Sattel Innenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel (6) derart variiert, dass eine Modulation (22) der Beaufschlagung des Schlauches (4) durch das Schlauchquetschmittel (6) beim Durchlaufen des Austauchbereiches (12) in der Weise erfolgt, dass das Innenvolumen des Schlauches (4) an der Stelle der Beaufschlagung durch das Schlauchquetschmittel (6) zumindest näherungsweise gleichmäßig zunimmt, wobei die Schlauchquetschmittel (6) um die Drehachse (8) des Rotors (3) mit gleichen Winkelabständen zueinander verteilt sind und die Länge des Austauchbereichs (12) dem Winkel - abstand zwischen zwei Schlauchquetschmitteln (6) in dem Rotor (3) entspricht.
19. Peristaltikpumpe (1 ), nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf (23, 24) des radialen Abstands zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) ohne Modulation (22) entlang von zumindest Teilen des Austauchbereichs (12) einer linearen Funktion folgt.
20. Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) entlang der Bewegungsbahn der Schlauchquetschmittel (6) über eine gleichmäßige Zunahme des radialen Abstands hinaus einer Modulation (22) entlang des Austauchbereichs (12) in der Weise folgt, dass die Modulation eine ungleichmäßige Zunahme des Innenvolumens des Schlauches (4) mit dem radialen Abstand zwischen der Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) durch entsprechende stärkere oder schwächere Beaufschlagung durch das Schlauchquetschmittel (6) kompensiert.
21 . Peristaltikpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Modulation des radialen Abstands zwischen der
Sattelinnenfläche (5) und der Drehachse (8) des Rotors (3) durch eine Messung an einer gleichartigen Peristaltikpumpe (1 ) ohne Modulation der Sattelinnenfläche (5) derart festgelegt ist, dass an der Peristaltikpumpe (1 ) ohne Modulation gemessene Pulsationseffekte im Förderme- dium durch entgegenwirkende Modulation kompensiert werden.
22. Verwendung einer Peristaltikpume (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Dosieren eines Förderfluids.
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