EP4166786A1 - Peristaltic pump - Google Patents
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- EP4166786A1 EP4166786A1 EP22201759.2A EP22201759A EP4166786A1 EP 4166786 A1 EP4166786 A1 EP 4166786A1 EP 22201759 A EP22201759 A EP 22201759A EP 4166786 A1 EP4166786 A1 EP 4166786A1
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Classifications
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
Definitions
- the present invention relates to a hose pump.
- Peristaltic pumps are used for pumping tasks in the fields of medicine, laboratories and production.
- One of its great advantages is that the working area is formed by a flexible hose and apart from the inner hose wall, no other elements of the hose pump come into contact with the fluid to be pumped.
- the media are transported by occlusion by means of one or more displacement bodies in the form of rotating rollers or sliding blocks at at least one point on the tube and displacement of this occlusion in the conveying direction.
- the occlusion occurs through a periodic reduction of the tube volume by the displacement body(s) rolling on the tube and pressing on the tube.
- the occlusion is thus caused by the hose being squeezed, which is made possible by the flexible material from which such hoses are usually made.
- the occlusion is followed by an increase in the tube volume when the displacement body moves away from the tube again.
- the change in the hose volume results in pulsating flow rates both on the inlet side of the hose pump and on the outlet side of the hose pump.
- pulsating flow rates are undesirable for many applications. Especially when dosing or mixing, pulsating flow rates are undesirable because, for example, the dosing quantity or the mixing ratio cannot be precisely adjusted.
- EP 2 419 636 B1 also describes a method for pulsation-free volumetric delivery, which, however, leads to a complex and expensive linear peristaltic finger pump.
- the object of the invention is to provide a peristaltic pump whose throughput is essentially constant.
- a hose pump according to claim 1 The object of the invention is achieved by a hose pump according to claim 1.
- Advantageous exemplary embodiments of the hose pump are the subject matter of claims 2 to 15.
- a fluid can include a liquid or gaseous medium, which can also contain solid particles.
- the fluid can be in a single-phase or multi-phase state, ie it can be liquid, gaseous or in the form of an emulsion, a foam or a slurry.
- a hose pump according to the invention contains a housing containing a hose track for supporting a hose and a rotating body containing a plurality of displacement bodies for temporarily squeezing the hose in the hose track, the hose being designed to hold a fluid.
- the fluid can flow through the hose; in particular, the fluid can be conveyed through the hose from the inlet end to the outlet end of the hose pump in the operating state.
- the tubular track contains an inflow-side tubular track section, an outflow-side tubular track section and a central tubular track section arranged between the inflow-side and outflow-side tubular track sections.
- the middle tubular track section has a curvature.
- a plane containing the central axis of the tubular track is referred to below as the tubular track plane.
- the curvature runs in the hose track plane.
- the curvature can in particular be in the form of an arc of a circle.
- At least one of the inlet-side and outlet-side tubular track sections is adjoined by a curved inlet-side or a curved outlet-side tubular track section.
- An occlusion angle ⁇ is formed between a starting point of an occlusion and an end point of the occlusion, the occlusion angle ⁇ corresponding to the angle that two adjacent displacement bodies form with respect to one another.
- the angle between the two adjacent displacers is measured in particular between the respective central axes containing the displacers.
- the central axis runs between the center of rotation of the displacement body and the center of rotation of the rotary body.
- the center of rotation of the rotating body is the intersection of the axis of rotation of the rotating body with the plane of rotation in which the rotating bodies move.
- the displacement body hits the hose at a starting point of the hose deformation.
- the distance between the displacement body and the tube path can decrease from the starting point of the tube deformation as the rotating body continues to rotate, so that the tube is increasingly squeezed until the starting point of an occlusion is reached.
- the starting point of the occlusion is reached when a cavity formed by the hose has disappeared as a result of the hose being squeezed by the displacement body.
- a deformation angle ⁇ is formed between the starting point of the tube deformation and the starting point of the occlusion.
- the deformation angle ⁇ can correspond to the angle between two adjacent displacement bodies.
- the starting point of the hose deformation is arranged in the curved hose track section on the inlet side.
- the starting point of the occlusion is arranged in the inflow-side tubular track section.
- the end point of the occlusion is reached when a cavity is created by relieving the pressure on the hose by increasing the distance between the hose track and the displacement body.
- an end point of an occlusion can be formed when a cavity is created by relieving the load on the hose by increasing the distance between the hose track and the displacement body.
- a hose deformation end point is formed when the displacement body lifts off the hose.
- the displacement body can lift off the hose at an end point of the hose deformation, in other words the displacement body loses contact with the hose at the end point of the hose deformation.
- a deformation angle ⁇ is formed between the end point of the occlusion and the end point of the tube deformation.
- the deformation angle ⁇ can correspond to the angle between two adjacent displacement bodies.
- At least one of the curved inlet-side tubular track sections or the curved outlet-side tubular track sections can be obtained by a measurement specification, by means of which the tubular track can be determined over a plurality of heights H i , which correspond to a constant volume given a constant change in angle ⁇ . If at least one of the curved inlet-side hose track sections or the curved outlet-side hose track sections is determined experimentally or arithmetically by means of a simulation using the measurement specification, a substantially constant volume flow can be conveyed by means of the hose pump.
- a curved tubular track section on the inflow side is arranged upstream of the inflow-side tubular track section.
- a curved hose track section on the discharge side is arranged downstream of the hose track section on the outlet side.
- At least one of the curved inlet-side and the curved outlet-side tubular track sections has a variable radius of curvature.
- the curvature of the curved hose track section on the inlet side can differ at least partially from the curvature of the curved hose track section on the outlet side.
- at least one of the hose track sections on the inlet side and the hose track sections on the outlet side can have a curvature.
- the curvature of the tube track section on the inlet side can differ at least partially from the curvature of the tube track section on the outlet side.
- the displacement bodies are arranged on the rotary body in such a way that they execute a circular movement when the rotary body rotates.
- the displacement bodies are rotatably mounted in the rotary body.
- the rotating body contains a plurality of rotating body arms, with the displacement bodies being arranged on the rotating body arms of a rotating body.
- the tubular track is arranged in the tubular track plane, with the rotating body being rotatable about an axis of rotation which is oriented vertically in relation to the tubular track plane.
- the displacement bodies are rotatably mounted on the rotating body arms.
- a bearing point in the rotary body arm forms a rotary pole for the relevant displacement body.
- the bearing point can be designed in such a way that it has no springing, ie the distance L between the pivot point of the axis of rotation of the rotary body and the rotary pole of the displacement body remains constant.
- This design has the particular advantage that the hose is always subjected to the same pressure.
- An elastic bearing can possibly have disadvantages if fluids containing lumps are conveyed and such lumps in the fluid are undesirable. If the bearing point is elastic, the displacement body can be pushed away by the lump in such a way that the hollow space in the tube opens at a location where the tube should be closed.
- a resilient mounting of the displacement body is not desirable when using the peristaltic pump in the laboratory, since such a solution only makes sense if dispersions with large particles have to be transported, which does not happen in the laboratory. Such a resilient mounting is therefore unnecessarily complicated for use in the laboratory and can also complicate the slow lifting of the displacement body for pulse compensation.
- the hose can be replaced without the need for additional adjustment of the rotating body or the individual displacement bodies.
- the displacement bodies are connected to the rotary body in such a way that they perform a circular movement when the rotary body rotates.
- the rotary body has a bearing point that is stationary with respect to the rotary body for each displacement body.
- a delivery chamber can be formed when two adjacent displacement bodies are located at the starting point and end point of the occlusion or between the starting point and end point.
- the fluid cannot leave the pumping chamber as long as the hose is closed by two adjacent displacement bodies.
- a pumping chamber can only be formed if the angle between the starting point of the occlusion and the end point of the occlusion corresponds to the angle that two adjacent displacement bodies form with respect to one another and the two angles overlap.
- the pumping chamber can only be formed if the distance between two adjacent displacement bodies corresponds to the distance between the starting point and the end point of the occlusion, i.e. one of the displacement bodies is at the starting point of the occlusion and the adjacent displacement body downstream is itself located at the end point of the occlusion.
- the tube can only be closed by a displacement body if two adjacent displacement bodies are not arranged at the starting point and end point of the occlusion.
- the volume of fluid displaced corresponds to the volume of fluid sucked back.
- the pulse that occurs when the pumping chamber is opened results in the same volume being displaced as was is sucked back. In this case, therefore, there is no change in the total volume flow, because the displaced and sucked-back volume flows cancel each other out. Consequently, a constant volume flow can be achieved by means of the hose pump according to this exemplary embodiment.
- the conveying direction through the peristaltic pump can also be selected as desired.
- the conveying direction can be reversed by changing the direction of rotation of the rotary body.
- at least one hose holding device can be provided in order to prevent the hose from performing a migratory movement in the pumping direction.
- the hose holding device can include a clamping device in order to fix the hose in its position in the conveying direction.
- the hose aging device can comprise a spring element in order to release the clamping device when the direction of rotation of the rotary body is reversed, ie the conveying direction is changed.
- a hose holding device can be formed at the inlet end and at the outlet end of the hose, that is to say at the pump inlet and at the pump outlet.
- the hose holding devices allow the hose to be fixed at the inlet end if the hose is essentially fixed in its position by means of the clamping device, and on the other hand an extension of the hose at the outlet end in order to prevent the hose from being compressed when the clamping device is released. Pulsations in each conveying direction can be effectively prevented by means of such a hose holding device. In addition, the service life of the hose can be increased.
- the hose holding device on the suction side can create itself by the hose movement in the housing of the hose pump in the direction of the pressure side and clamp the hose.
- the hose holding device can lift off due to the hose movement toward the pressure side and allow a hose movement toward the pressure side, which prevents the hose from jamming in the region of the hose track sections on the outlet side.
- This enables a particularly simple reversal of the direction of rotation of the peristaltic pump, since no further measures are necessary due to the autonomous switching of the clamping devices of the hose holding devices, in particular no intervention by a user who would have to actuate an actuator in order to activate the hose holding device.
- a hose pump 50 comprising a housing 1 containing a hose track 2 for supporting a hose 5 and a plurality of displacement bodies 10.
- the Displacement bodies 10 are arranged on rotating body arms 16 of a rotating body 15 which can be rotated about an axis of rotation 9 which is oriented vertically in relation to the central plane of the hose track.
- the central plane of the hose track corresponds to the plane of the drawing.
- the displacement bodies 10 can be designed, for example, as rollers or sliding shoes.
- the displacement bodies 10 can be rotatably mounted on the rotary body arms 16 .
- the bearing point of the displacement body 10 in the rotary body arm 16 forms the rotary pole 17 for the displacement body 10 in question.
- the direction of rotation of the rotating body 15 about the axis of rotation 9 is indicated schematically with an arrow 8 .
- the axis of rotation 9 runs at a right angle to the plane of the drawing, so the axis of rotation 9 is in 1 shown as a pivot.
- the rotary poles 17 of the displacement bodies 10 lie on a circle whose center is formed by the axis of rotation 9 .
- the displacement bodies 10 form rotationally symmetrical bodies when they can be rotated about the rotary pole 17 .
- the maximum diameter of the displacement body 10 characterizes the maximum extension of the displacement body 10 in the central plane of the hose track. If the displacement body 10 is designed as a cylinder, the maximum diameter corresponds to the diameter of the cylinder.
- Each of the displacement bodies 10 has the same maximum diameter.
- the displacement bodies 10 thus span an enveloping circle whose radius R HK corresponds to the distance L of the rotary pole 17 from the axis of rotation 9 plus the radius Rv of the displacement body 10 .
- the maximum diameter is therefore twice the maximum radius Rv.
- the tubular track 2 contains different tubular track sections according to FIG 1 an inlet-side tubular track section 21, a central tubular track section 22 and an outlet-side tubular track section 23.
- the inlet-side tubular track section 21 and the outflow-side tubular track section 23 are formed by a straight line lying in the plane of the tubular track.
- the middle tubular track section 22 is formed by a curved track.
- the curved path is designed as part of a circular path.
- the circle of this circular path also has its center at the pivot point 9.
- the radius RK of the circle of the circular path is larger than the radius RHK of the enveloping circle HK.
- the difference between the radius RK and the radius RHK is essentially twice the wall thickness of the hose 5 if the hose 5 is not excessively squeezed, ie pressed in this way that the wall thickness of the hose in the pressing area is reduced compared to the original wall thickness.
- the hose 5 contains an inflow end 6 and an outflow end 7, the inflow end 6 forming the pump inlet and the outflow end 7 forming the pump outlet.
- the hose 5 rests on the hose track 2 .
- the enveloping circle HK intersects the tube 5
- one of the displacement bodies 10 comes into contact with the tube 5. This point of intersection will be referred to below as the starting point 11 of the tube deformation.
- the tube 5 is designed as a hollow body, the outer diameter of the tube 5 corresponds to the diameter of the hollow body plus twice the wall thickness of the tube 5 when the hollow body is not subjected to any deformation.
- the displacement body 10 moves on the circular path formed by the enveloping circle HK.
- the displacement body 10 moves on and there is an increasing deformation of the tube 5 until the tube walls rest on one another and the hollow body has disappeared.
- This condition is called occlusion.
- In the occlusion state there is no fluid between the tube walls lying on top of one another.
- the deformation of the tube 5 increases until the starting point 12 of the occlusion is reached.
- the difference between the radius R K and the radius R HK is essentially twice the wall thickness of the hose in the middle plane of the hose web or less if the hose is additionally pressed, so that the wall thickness of the hose in the pressing area is reduced. This difference remains constant as long as the displacement body moves along the middle hose track section 22 .
- the distance between the displacement body 10 and the tubular track 2 decreases, so that the tube volume is reduced, with the tube 5 being increasingly squeezed.
- the displacement body 10 dives according to 1 increasingly into the tube 5. Since in most peristaltic pumps 50 the contact surface of the hose 5 in the hose track 2 of the housing 1 is straight in this inlet-side hose track section 21 and tangential to the next, central hose track section 22, the duration of the squeezing process until occlusion is relatively short in relation to the total pumping time.
- a delivery chamber 3 is formed between two adjacent displacement bodies 10 in the middle section 22 of the tubular track, which chamber contains a volume of fluid that is conveyed from the inlet end 6 to the outlet end 7 by the rotational movement of the displacement bodies 10 .
- the hose is occluded by the displacement bodies 10 and the transported volume in the conveying chamber 3 is defined by the angle that two adjacent rotary body arms 16 enclose to one another.
- the rotary body arms are each arranged at an angle of 60 degrees to one another.
- the angle enclosed by the circular segment of the middle tubular track section 22 is greater than the angle between two adjacent displacement bodies 1 about 90 degrees.
- the distance between the displacement body 10 and the hose track 2 increases, so that the hose volume increases.
- the squeezing of the tube 5 is reversed, the tube 5 can resume its original shape as soon as the displacement body 10 is no longer in contact with the tube 5 .
- the displacement body 10 emerges from the tube volume. Since in most peristaltic pumps the contact surface of the hose in the hose track is straight and tangential to the preceding, central hose track section 22 in this area, the duration of the return process until it is completed is relatively small in relation to the total pumping time. For this reason, there is a smaller conveying volume in the hose 5 in the hose track section on the outlet side for the duration of the resetting process.
- the cumulative ascent time becomes relatively small in relation to the total pumping time.
- the volume of fluid to be pumped out of the tube during the emergence period is sucked back against the direction of flow, since the tube is occluded against the direction of flow. For this reason, there is thus during the reset process, ie during the surfacing period, a smaller delivery volume in the hose 5 in the hose track section 23 on the outlet side. This creates a pulsation of the volume flow in the hose track section 23 on the outlet side.
- volume flow curve 41 shows the effect of the pulsation on the volume flow, represented by the volume flow curve 41, which is obtained with a peristaltic pump according to FIG 1 is promoted and a pulsation-free volume flow, which with a peristaltic pump according to 3a or 3b is conveyed, represented by the volume flow curve 42.
- the time is plotted on the abscissa and the volume flow, which is conveyed with the corresponding peristaltic pump, is plotted on the ordinate.
- Figure 3a 10 shows a hose pump 100 according to an exemplary embodiment of the invention.
- Figure 3b shows the hose pump 100 according to FIG Figure 3a at a later time.
- a pulsation reduction can be achieved by means of the peristaltic pump 100, so that, surprisingly, a substantially constant volume flow can be supplied and/or conveyed.
- Identical parts or parts with the same function have the same reference numbers in order to compare them with the previously known hose pump 50 according to FIG 1 to facilitate. If the tube dimensions and the dimensions of the rotary body 15 and the displacement body of the tube pump 100 correspond to the tube pump 50, the pumped volume of the tube pump 100 corresponds to the pumped volume of the tube pump 50 at the same speed.
- the area under the volume flow curve 41 corresponds to the area under the volume flow curve 42.
- the fluid to be pumped is guided through a hose 5 of the hose pump 100, which runs on an inlet-side hose path section 21, 24, a middle hose path section 22 and an outlet-side hose path section 23 , 25 of a hose track 2 located in the housing 1 rests.
- the hose pump 100 comprises a housing 1 containing a hose track 2 for supporting a hose 5 and a plurality of displacement bodies 10.
- the displacement bodies 10 are arranged on rotating body arms 16 of a rotating body 15 which can be rotated about an axis of rotation 9 which is vertical in relation to the Hose track center plane is aligned.
- the central plane of the hose track corresponds to the plane of the drawing.
- the displacement bodies 10 can be designed, for example, as rollers or sliding shoes.
- the displacement bodies 10 can be rotatably mounted on the rotary body arms 16 . When the displacement body 10 is rotatable on the Rotating body arms 16 are mounted, the bearing point of the displacement body 10 in the rotating body arm 16 forms the rotary pole 17 for the displacement body 10 in question.
- the direction of rotation of the rotating body 15 about the axis of rotation 9 is indicated schematically with an arrow 8 .
- the axis of rotation 9 runs at a right angle to the plane of the drawing, so the axis of rotation 9 is in 1 shown as a pivot.
- the rotary poles 17 of the displacement bodies 10 lie on a circle whose center is formed by the axis of rotation 9 .
- the displacement bodies 10 form rotationally symmetrical bodies when they can be rotated about the rotary pole 17 .
- the maximum diameter of the displacement body 10 characterizes the maximum extension of the displacement body 10 in the central plane of the hose track. If the displacement body 10 is designed as a cylinder, the maximum diameter corresponds to the diameter of the cylinder.
- Each of the displacement bodies 10 has the same maximum diameter.
- the displacement bodies thus span an enveloping circle HK, the radius R HK of which corresponds to the distance L of the rotary pole 17 from the axis of rotation 9 plus the radius Rv of the displacement body 10 .
- the maximum diameter is therefore twice the maximum radius Rv.
- the tubular track 2 contains different tubular track sections according to FIG Figure 3a an upstream hose path portion 21, an upstream curved path portion 24, an intermediate path portion 22, a downstream path portion 23, and a curved outgoing path path portion 25.
- the intermediate path portion 22 is formed by a curved path.
- the curved path is designed as part of a circular path.
- the circle of this circular path also has its center at the pivot point 9.
- the radius R K of the circle of the circular path is larger than the radius R HK of the enveloping circle. In particular, the difference between the radius R K and the radius R HK is essentially twice the wall thickness of the hose.
- the tube 5 can be squeezed under pressure, in which case the sum of the wall thicknesses of the two tube sections lying one above the other is less than twice the wall thickness.
- the deviation from twice the wall thickness can be in the range of 0.1 mm to 1 mm.
- the curved upstream-side hose path section 24 is connected to the upstream-side hose path section 21 and is located upstream of the upstream-side hose path section 21 with respect to the direction of flow of the fluid.
- the curved one The downstream hose path section 25 adjoins the downstream hose path section 23 and is located downstream of the downstream hose path section 23 with respect to the flow direction of the fluid.
- the hose 5 contains an inflow end 6 and an outflow end 7, the inflow end 6 forming the pump inlet and the outflow end 7 forming the pump outlet.
- the tube 5 rests on the tube sheet 2 when the tube sheet 2 is formed as a flat surface or a convex surface, or in the tube sheet when the tube sheet is formed by a concave surface.
- Figures 4a, 4b, 4c and 4d show possible variants for a hose track 2 and associated displacement body 10.
- a hose holding device 4, 26 can be provided to prevent the hose 5 from slipping in the hose track 2 or to prevent the hose 5 from being compressed in the hose track.
- the hose holding device 4, 26 can be equipped with a clamping device 29 for the hose 5, which is Figures 5a and 5b is shown.
- the hose holding device 4 can be attached to the housing 1 in the area of the inlet end.
- a further hose holding device 26 can be attached to the housing 1 in the area of the outlet end 7, which can have the same structure as the hose aging device 4, but is arranged in a mirror-inverted manner.
- the hose 5 is designed as a hollow body, the outer diameter of the hose corresponds to the diameter of the hollow body plus twice the wall thickness of the hose when the hollow body is not subjected to any deformation.
- the outer contour of the hose is used instead of the term outer diameter.
- the displacement body 10 moves on and there is an increasing deformation of the tube 5 until the tube walls rest on one another and the hollow body has disappeared.
- This condition is called occlusion.
- In the occlusion state there is no fluid between the tube walls lying on top of one another.
- the deformation of the tube 5 increases until the starting point 12 of the occlusion is reached.
- the difference between the radius R K and the radius R HK is essentially double Wall thickness of the hose in the middle plane of the hose track.
- the tube 5 can be squeezed under pressure, in which case the sum of the wall thicknesses of the two tube sections lying one above the other is less than twice the wall thickness.
- the deviation from twice the wall thickness can be in the range of 0.1 mm to 1 mm.
- This difference remains constant as long as the displacement body 10 moves along the central tubular path section 22 .
- the distance between the displacement body 10 and the hose path 2 decreases in the curved hose path section 24 on the inlet side and in the hose path section 21 on the inlet side, so that the hose volume is reduced, with the hose 5 being increasingly squeezed.
- the displacement body 10 dives according to Figure 3a increasingly into the tube 5.
- the contact surface of the tube 5 in the tube track 2 of the housing 1 already increases in the curved inlet-side tube track section 24 and continues to increase in the inflow-side tube track section 21 and is arranged tangentially to the next, middle tube track section 22, whereby the duration of the squeezing process up to the occlusion in relation to the Total pumping time according to compared to the previously described embodiment 1 is significantly enlarged.
- the radius of curvature of the hose track section 21 on the inlet side can be at least partially larger than the radius of curvature of the curved hose track section 24 on the inlet side.
- the radii of curvature of the curved hose track section 24 on the inlet side and/or of the hose track section 21 on the inlet side can be variable.
- the volume of fluid to be pumped that is displaced in the tube 5 during the squeezing process is thus not pumped against the direction of flow, since the tube is closed in the direction of flow only from the starting point 12 of the occlusion. For this reason, there is no or at least no significantly smaller delivery volume in hose 5 in the curved inlet-side hose track section 24 and in the inlet-side hose track section 21 during the duration of the squeezing process. This means that there is no pulsation or at least no noticeable pulsation of the volume flow in the curved inlet-side hose track section 24 and in the inlet-side tubular track section 21. In 2 the volume flow curve 42 is therefore shown with a constant progression over time.
- the duration of the squeezing process is equal to the total pumping time.
- the tube 5 is permanently and continuously in a squeezing phase.
- the subsequent displacement body 10 must start squeezing according to this exemplary embodiment, so that the formation of pulsations can be avoided as far as possible.
- the deformation angle ⁇ from the beginning of the pinching of the hose 5 to the occlusion is essentially equal to the angle 52 between two displacement bodies 10 that follow one another. This means that the angle between the starting point 11 of the hose deformation and the starting point 12 of the occlusion corresponds at least the angle between two adjacent displacement bodies 10.
- a delivery chamber 3 is formed between two adjacent displacement bodies 10 in the middle section 22 of the tubular track, which chamber contains a volume of fluid that is conveyed from the inlet end 6 to the outlet end 7 by the rotational movement of the displacement bodies 10 .
- the hose 5 is occluded by the displacement body 10 squeezing the hose and the transported volume in the conveying chamber 3 is defined by the angle 52, which two adjacent rotary body arms 16 enclose to one another.
- the rotary body arms 16 are each arranged at an angle of 60 degrees to one another.
- the angle enclosed by the circular segment of the central tubular track section 22 corresponds to the angle between two adjacent displacement bodies 10, it is in Figure 3a about 60 degrees.
- the distance between the displacement body 10 and the hose track 2 increases, so that the hose volume increases.
- the squeezing of the tube 5 is reversed, the tube 5 can resume its original shape as soon as the displacement body 10 is no longer in contact with the tube 5 .
- the displacement body 10 emerges from the tube volume.
- the bearing surface of the hose 5 in the hose track 2 of the housing 1 already decreases again in the hose track section 23 on the outlet side and continues to decrease in the curved hose track section 25 on the outlet side.
- the duration of the restoring process from the occlusion to the deformation-free hose 5 is significantly increased in relation to the total pumping time in comparison to the previously described embodiment according to FIG 1 .
- pulsations can be avoided if the duration of the reset process is equal to the total pump duration.
- the tube 5 must be permanently and continuously in a recovery phase. As soon as one of the displacement bodies 10 has finished squeezing the hose and the hose 5 is therefore free, the subsequent displacement body 10 must begin the reset process.
- the angle from the start of the return process of the hose 5 until the hose 5 is completely released is at least equal to the angle between two displacement bodies 10 following one another, ie two adjacent displacement bodies 10.
- the release of the hose 5 means that the displacement body 10 releases the hose 5 just left untouched.
- the volume of fluid to be pumped that is in the tube 5 during the reset process is therefore not pumped against the flow direction, since the tube 5 is closed against the flow direction up to the end point 13 of the occlusion.
- the rotation of the displacement body 10 about the axis of rotation 9 promotes a volume flow from the inlet end 6 to the outlet end 7 of the hose 5 in the central hose path section 22, which corresponds approximately to: ⁇ (PHK + D hose /2) A inner hose .
- ⁇ denotes the angular velocity of the rotation in the axis of rotation 9, D hose /2 half the outer diameter of the hose 5, and A inner hose the inner cross-sectional area of the hose 5.
- This calculated volume flow corresponds to the maximum of the volume flow 41 in 2 , ie the highest point in the graph that curve 41 ever reaches.
- the resetting process of the displacement bodies 10 from the hose 5 in the hose track section 23 on the outlet side and in the curved hose track section 25 on the outlet side counteracts this volume flow.
- the volume flow calculated above is reduced by the amount of the volume change per unit of time, ie the volume flow, of the hose 5 in the outlet-side hose path section 23 and in the curved outlet-side hose path section 25 by the resetting of the displacement bodies 10 .
- the delivery volume does not decrease, or at least not significantly, during the duration of the resetting process in the hose track section 23 on the outlet side and in the curved hose track section 25 on the outlet side.
- the cumulative ascent time becomes relatively large in relation to the total pumping time.
- the volume of fluid to be pumped out of the tube 5 that is required during the ascent is not sucked back in the direction of flow, since the tube 5 is occluded against the direction of flow. For this reason, there is no smaller delivery volume in the hose 5 in the outlet-side hose track section 23 during the reset process, i.e. during the emergence period, so that the delivery volume remains constant or essentially constant.
- either only the inlet-side hose track section 21 or the outlet-side hose track section 23 according to FIG 1 according to 3a or 3b be modified such that either only a curved upstream tube track section 24 is provided when reduced pulsation is required at the pump inlet, or only a curved downstream tube track section 25 is provided when reduced pulsation is required at the pump outlet.
- the occlusion angle ⁇ in the central tubular track section 22 corresponds to the angle 52 between two adjacent displacement bodies 10. This adjusts the penetration/emergence duration of each displacement body 10 so that at the end of the penetration/emergence process of this displacement body, the penetration/emergence -Process of the next sinker starts.
- a continuous penetration/emergence process thus occurs in the inlet-side tubular track section 21 , in the curved inlet-side tubular track section 24 and/or in the outlet-side tubular track section 23 , in the curved outlet-side tubular track section 25 .
- the contact surface of the hose 5 in the hose track 2 can be adjusted in such a way that a constant volume displacement or Volume back suction occurs.
- a pulse with a constant volume flow can be generated, which ends when the next pulse starts. If a constant volume flow is overlaid with a constant volume flow pulse that restarts as soon as the previous one ends, this results in a constant volume flow at the pump inlet and/or at the pump outlet.
- Figure 4a shows a cross section of a tubular track 2 and an associated displacement body 10 according to a first embodiment.
- the displacement body 10 is designed as a cylinder.
- the tubular track 2 has a flat course.
- a pinched hose 5 is located between the displacement body 10 and the hose track 2 in the housing 1.
- Figure 4b shows a cross section of a tubular track 2 and an associated displacement body 10 according to a second embodiment.
- the displacement body 10 is designed as a rotationally symmetrical body with convex side surfaces.
- the tube sheet 2 is formed as a concave surface.
- a pinched hose 5 is located between the displacement body 10 and the hose track 2 in the housing 1.
- Figure 4c shows a cross section of a tubular track 2 and an associated displacement body 10 according to a third embodiment.
- the displacement body 10 is designed as a rotationally symmetrical body with concave side faces.
- the tube sheet 2 is formed as a convex surface.
- a pinched hose 5 is located between the displacement body 10 and the hose track 2 in the housing 1.
- Figure 4d shows a cross section of a tubular track 2 and an associated displacement body 10 according to a fourth embodiment.
- the displacement body 10 is designed as a rotationally symmetrical body with concave side surfaces.
- the tube sheet 2 is formed as a concave surface.
- a pinched hose 5 is located between the displacement body 10 and the hose track 2 in the housing 1.
- This variant can ensure a particularly gentle pumping process, for example, this variant is used when fluids that contain biological material, such as cells, have to be pumped.
- Figures 5a and 5b show the hose holding device 4 in detail.
- the hose aging device 26 has the same design, it is arranged mirror-inverted in relation to the hose holding device 4 .
- the hose 5 of which only a small part is shown, is guided through an opening in the housing 1.
- the hose is guided from the opening in the housing 1 on the hose track 2 in the interior of the housing 1 . If the conveying direction of the fluid is in Figure 5a takes place in the direction of the arrow shown, ie the rotary body moves as in 3a or 3b is moved clockwise, the contact of the tube 5 with the clamping device 29 by the friction of the tube in the contact area of the housing 1 and the clamping device 29 prevents the tube from being displaced. Tensile forces are transmitted to the tube 5 by the displacement bodies, so that the tube 5 would be drawn into the tube track 4 if the tube holding device 4 did not contain a clamping device 29 .
- the hose holding device 4 is held in the housing 1 by means of a fastening element 28 .
- the hose holding device 4 can be arranged so as to be rotatable about the fastening element 28 .
- the fastening element 28 can be designed as a bolt, for example.
- a first arm element 31 and a second arm element 32 extend from the fastening element 28 in essentially opposite spatial directions.
- the first arm element 31 contains a spring element 27.
- the second arm element 32 contains the clamping device 29.
- the spring element 27 is supported on a wall of the housing 1. FIG. The clamping force acting on the hose 5 via the clamping device 29 can thus be increased and/or adjusted by means of the spring element 27 .
- the spring element 27 can be designed, for example, as a spring clip that is held in the first arm element 31 .
- the second arm element 32 contains a channel which at least partially surrounds the hose 5 and in which the hose 5 rests on the second arm element 32 .
- the second arm element 32 comprises a stop 30 which bears against the housing in order to hold the hose holding device 4 in the position shown in Figure 5a to fix the position shown.
- the tube holding device 4 is shown in a position that it can assume when the conveying direction with respect to FIG Figure 5a is reversed, as indicated by the arrow in Figure 5b shown.
- this position which is also referred to below as the free-running position
- compression of the hose at the outlet end is prevented.
- the hose 5 at Hose extension in the pressure direction according to the in Figure 5b arrow shown, are released by the pumping process, so that the hose 5 cannot accumulate when the displacement body 10 relieves the hose 5 from the end point of the occlusion and moves away from the hose 5 again at the end point of the hose deformation.
- Hose holding device 4 and the hose holding device 26 have surprising advantages.
- the hose 5 can be fixed in the pressure direction when the hose is extended, according to the Figure 5a shown arrow are released by the pumping process, so that the hose 5 can not accumulate when the displacement body 10 relieves the hose 5 from the end point of the occlusion 13 and moves away from the hose 5 again at the end point of the hose deformation 14 .
- the hose holding devices 4, 26 not only unwanted pulsations, but also destruction of the hose 5 can be avoided.
- each of the hose holding devices 4, 26 can contain a spring element 27, so that the holding force or the force for relieving the pressure on the hose can be adjusted depending on the fluid to be pumped, the nature of the hose 5 and the dimensions of the hose track 2 or the displacement body 10 can.
- Figures 5a, 5b contain the tube mounting devices 4, 26 each have a spring element so that they press the tube 5 slightly.
- the hose holding device 4 can be drawn completely towards the housing 1 by the initial displacement of the hose 5 in the pumping direction and by the friction between the outer wall of the hose and the clamping device 29 .
- the use of a spring element 27 for the clamping device 29 also allows a change in the direction of rotation of the rotary body 15, with the hose holding devices 4, 26 automatically adjusting so that no manual intervention is required. In the event of a change in direction of the fluid to be pumped, the hose pump 100 is therefore automatically switched over.
- the clamping device of the hose aging device 4 rests against the housing 1 and brakes the hose 4.
- the clamping device of the hose holding device 26 is lifted out of the housing 1 by the displacement of the hose 5 when the pumping direction of the fluid to be pumped changes from that in Figure 5a corresponds to the direction of the arrow shown.
- the measuring device includes a base 57 which serves as a support for the tube 5 .
- a roller 58 is arranged above the base and has a bracket 59 which is slidably arranged in relation to a stationary guide element 52 .
- the guide element 52 can be connected to the base 57, which is not shown in the drawing.
- a measuring transducer 60 is arranged on the holder 59, by means of which the displacement path of the roller 58 in the holder 59 can be determined.
- the measuring sensor 60 can be designed as a micrometer screw, for example.
- the tube 5 is filled with a liquid, such as water, alcohol.
- the hose 5 is adjoined by a measuring hose 55 which forms a common fluid chamber with the hose 5 .
- the tube 5 is connected to the measurement tube 55 via a transition element 61 .
- a first end of the hose 5 ends in the transition element 61.
- the second end of the hose 5 can be closed by means of a closure element 56.
- a measurement with the measuring device is carried out as follows: The hose 5 and the measuring hose 55 connected to the hose are closed at the second end 5 by means of the closure element 56 .
- the tube 5 is laid down on the base 57 and the roller 58 is moved by moving the holder 59 in the guide element 52 in such a way that the roller 58 touches the tube 5 .
- the roller 58 is lowered for this purpose, the displacement of Holder 59 in the guide element 52 takes place in the vertical direction.
- the roller 58 touches the tube 5 the level of the liquid in the measuring tube 55 is measured.
- the position of the roller 58 is determined by means of the measuring transducer 60 when the roller 58 touches the hose 5.
- the roller 58 is then shifted until a specific change in the level ⁇ N of the liquid in the measuring hose 55 is reached, see also Figure 7b .
- the corresponding position of the roller 58 is again determined with the measuring sensor. This measurement is repeated with a constant value for ⁇ N until the tube is occluded, in other words until the tube is pinched in such a way that it is closed.
- the corresponding position of the roller 58 is determined by the sensor.
- Figure 7b 12 shows the variation in height H as a function of the variation in the level of the liquid in the measuring tube 55, the level of the liquid N being plotted on the ordinate and the height H of the roller 58 on the abscissa. Out of Figure 7b it can be seen that the decrease in height H is not linear.
- a method for determining a hose web 2 for a hose 5 for a hose pump 50, 100 comprises the following steps: the hose 5 is filled with a fluid, the hose 5 being closed at a second, lower end, the hose being closed at a first , upper end is provided with a measuring tube 55 for measuring a level of the fluid, or a mathematical model is created in which a roller 58 is displaced relative to the tube 5 along a path such that the tube 5 is increasingly squeezed by the roller 58, whereby the fluid in the hose 5 is displaced.
- a sensor for measuring the travel distance is provided, the travel distance being determined when the level change in the measuring tube 55 increases step by step by a constant value.
- the associated hose track can be determined from the measured distances for a constant delivery flow of the hose pump.
- the distance covered thus correlates with the hose path of the hose pump as follows.
- the roller which corresponds to the displacement body 10 of the hose pump, strikes the hose 5 at a starting point 11 of a hose deformation.
- the distance between the displacement body 10 and the hose track 2 from the starting point 11 of the hose deformation decreases as the rotation of the rotating body 15 progresses according to FIG Figures 3a and 3b , so that the hose 5 is increasingly squeezed until the starting point 12 of the occlusion is reached, when a cavity formed by the hose 5 disappears as a result of the hose being squeezed by the displacement body 10 .
- the displacement body 10 moves along the curved hose track section 24 on the inlet side. When the displacement body has reached the starting point 12 of the occlusion, another displacement body 10 reaches the starting point 11 of the hose deformation.
- the delivery flow is constant if it is ensured that the same volume of fluid is delivered at every point of the hose path at a constant speed of the rotating body of the peristaltic pump.
- a constant fluid volume is obtained when the length of the curved hose path section 24 on the inlet side corresponds to the distance that corresponds to the angle between two adjacent displacement bodies of the rotating body and the curvature of the hose path in the curved hose path section on the inlet side is designed in such a way that the volume of fluid pumped remains constant.
- In 8 1 shows the course of a curved hose track section 24 on the inlet side for an exemplary embodiment with 12 measured values.
- the measured values can, for example, according to the measured values 7a or 7b match where 7a or 7b show only one exemplary series of measured values, which is presented as representative of a large number of possible series of measured values.
- the measured values of another series of measured values for a hose with a different hose diameter or hose contour or hose thickness, a hose pump with different rotary bodies, a different enveloping circle radius R HK , or a different angle 52 between adjacent rotary bodies can deviate from this example.
- the measured height Hi is plotted in the radial direction, starting from the enveloping circle radius R HK .
- the end point of the segment that corresponds to the measured value for the height Hi is a point P on the hose track.
- the line connecting the end points of the sections for all i measured values for the heights Hi results in the course of the tubular track, i.e. in this example the curved tubular track section 24 on the inlet side and the tubular track section 21 on the inlet side.
- this position on the enveloping circle HK corresponds to the starting point 11 of the tube deformation.
- the displacement body 10 of the hose pump 100 which is adjacent in the counterclockwise direction, is located at the starting point 12 of the occlusion.
- the measured value for the height H at the starting point of the tube deformation should be denoted by H 0 .
- a height H i is plotted for each partial angle ⁇ i , which corresponds to a point P i on the tubular track.
- the points P 0 to P 11 are determined in this way.
- the height H 0 is plotted at the point P 0 .
- the height H 0 corresponds to the outside diameter or the outside contour of the undeformed hose.
- the term outer contour is used if the cross section of the undeformed hose is not circular.
- ⁇ ⁇ /(n-1).
- n denotes the number of measured values.
- ⁇ i the associated measured value for the height H i in plotted in the radial direction starting from the enveloping circle with the enveloping circle radius R HK .
- the obtained end point of the line R HK + H i gives the point P i on the hose track.
- n 12 since twelve measured values for the height H i have been determined, here H 0 to H 11 .
- H 0 10.8 mm
- H 1 9.0 mm
- H 2 8.0 mm etc.
- This measurement specification ensures that the change in height, which results from all adjacent pairs of measured values, corresponds to the delivery of a constant volume.
- the hose path determined for the curved hose path section 24 on the inlet side is thus suitable for conveying a constant, ie constant, volume. Therefore, a particularly pulsation-free delivery can be ensured by means of the curved inlet-side tubular track section, which is obtained from the measurement specification described above.
- the measuring hose 55 is designed as a tubular element, with the tubular element having a smaller diameter than the diameter of the hose 5. If the measuring hose has a smaller diameter 55, small changes in volume can also be measured, so that the corresponding height Hi can be determined much more precisely .
- the use of a measuring tube 55, which has a smaller diameter than the tube 5, enables a more precise measurement of the heights H i .
- the tube element can be designed as a transparent tube.
- the measured value for the level N of the fluid can thus be read more easily, either manually or by using an optical sensor.
- the invention also includes a method for operating a peristaltic pump, the peristaltic pump 50, 100 comprising a housing 1, which contains the hose track 2, on which the hose 5 rests, and a rotating body 15 containing at least two displacement bodies 10 for temporarily pinching the hose 5 in the hose track 2, with the hose 5 containing a fluid to be pumped, with the displacement bodies 10 are connected to the rotary body 15 in such a way that the displacement bodies execute a circular movement when the rotary body 15 rotates, so that the fluid is transported through the hose 5 .
- the displacement body hits the hose 5 at a starting point 11 of the hose deformation, with the distance between the displacement body 10 and the hose track 2 decreasing from the starting point 11 of the hose deformation as the rotating body 15 continues to rotate, so that the hose 5 is increasingly squeezed until a starting point 12 of an occlusion is reached, so that a cavity formed by the hose 5 disappears as a result of the hose being squeezed by the displacement body 10 .
- An end point 13 of an occlusion is reached when a cavity is created by relieving the hose 5 by increasing the distance between the hose track 2 and the displacement body 10, with an end point 14 of the hose deformation being reached when the displacement body 10 lifts off the hose 5.
- At least one of the tube tracks from the starting point 11 of the tube deformation to the starting point 12 of the occlusion or from the end point 13 of the occlusion to the end point of the tube deformation 14 is designed as a curved tube track section 24 on the inlet side or a curved tube track section 25 on the outlet side.
- an occlusion angle ⁇ is formed between the starting point 12 of an occlusion and the end point 13 of the occlusion, the occlusion angle ⁇ ) corresponding to the angle that two adjacent displacement bodies 10 enclose in relation to one another.
- At least one of the curved inlet-side tubular track sections 24 or the curved outlet-side tubular track section 25 is obtained by a measurement specification, by means of which the tubular track is determined over a plurality of heights Hi, which correspond to a constant volume given a constant change in angle ⁇ .
- a deformation angle ⁇ is formed between the starting point 11 of the tube deformation and the starting point 12 of the occlusion.
- a deformation angle ⁇ is formed between the end point 13 of the occlusion and the end point of the tube deformation 14 .
- At least one of the deformation angles ⁇ , ⁇ can correspond to the angle 52 that two adjacent displacement bodies 10 enclose in relation to one another.
- the displacement bodies 10 are rotatably mounted in the rotating body 15 .
- the rotating body 15 contains a plurality of rotating body arms 16 , the displacement bodies 10 being arranged on the rotating body arms 16 of the rotating body 15 .
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Abstract
Eine Schlauchpumpe (100) enthält ein Gehäuse (1) enthaltend eine Schlauchbahn (2) zur Auflage für einen Schlauch (5) und einen Drehkörper (15), wobei der Drehkörper (15) eine Mehrzahl von Verdrängungskörpern (10) zur temporären Quetschung des Schlauchs (5) in der Schlauchbahn (2) enthält. Der Schlauch (5) ist zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet. Die Schlauchbahn (2) enthält einen zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt (21), einen ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt (23) sowie einen zwischen dem zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt (21) und dem ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt (23) angeordneten mittleren Schlauchbahnabschnitt (22). Der mittlere Schlauchbahnabschnitt (22) weist eine Krümmung auf. Zumindest einer der zulaufseitigen und ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte (21,23) weist ein erstes und zweites Schlauchbahnsegment auf. Zumindest einer der zulaufseitigen oder ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte enthält einen gekrümmten Schlauchbahnabschnitt (24, 25). Ein Okklusionswinkel (y) ist zwischen einem Anfangspunkt (12) einer Okklusion und einem Endpunkt (13) der Okklusion ausgebildet, wobei der Okklusionswinkel (γ) dem Winkel (52) entspricht, den zwei benachbarte Verdrängungskörper (10) zueinander einschliessen.A hose pump (100) contains a housing (1) containing a hose track (2) for supporting a hose (5) and a rotary body (15), the rotary body (15) having a plurality of displacement bodies (10) for temporarily squeezing the hose (5) in the hose track (2). The hose (5) is designed to hold a fluid. The tubular track (2) contains an inlet-side tubular track section (21), an outlet-side tubular track section (23) and a central tubular track section (22) arranged between the inlet-side tubular track section (21) and the outflow-side tubular track section (23). The middle tubular track section (22) has a curvature. At least one of the inlet-side and outlet-side tubular track sections (21, 23) has a first and second tubular track segment. At least one of the inlet-side or outlet-side tube track sections contains a curved tube track section (24, 25). An occlusion angle (y) is formed between a starting point (12) of an occlusion and an end point (13) of the occlusion, the occlusion angle (γ) corresponding to the angle (52) that two adjacent displacement bodies (10) enclose to one another.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe.The present invention relates to a hose pump.
Schlauchpumpen werden für Förderaufgaben in den Bereichen Medizin, Labor und Produktion verwendet. Einer ihrer grossen Vorteile ist, dass der Arbeitsraum durch einen flexiblen Schlauch gebildet wird und ausser der inneren Schlauchwand keine weiteren Elemente der Schlauchpumpe mit dem zu fördernden Fluid in Berührung kommen. Der Medientransport erfolgt durch Okklusion mittels eines oder mehrerer Verdrängungskörper in Form von rotierenden Rollen oder Gleitschuhen an mindestens einer Stelle des Schlauches und Verschiebung dieser Okklusion in Förderrichtung.Peristaltic pumps are used for pumping tasks in the fields of medicine, laboratories and production. One of its great advantages is that the working area is formed by a flexible hose and apart from the inner hose wall, no other elements of the hose pump come into contact with the fluid to be pumped. The media are transported by occlusion by means of one or more displacement bodies in the form of rotating rollers or sliding blocks at at least one point on the tube and displacement of this occlusion in the conveying direction.
Die Okklusion erfolgt durch eine periodische Verringerung des Schlauchvolumens durch den oder die auf dem Schlauch abrollenden und auf den Schlauch drückenden Verdrängungskörper. Die Okklusion entsteht somit durch eine Quetschung des Schlauchs, die durch das flexible Material ermöglicht wird, aus welchem derartige Schläuche üblicherweise bestehen. An die Okklusion schliesst eine Vergrösserung des Schlauchvolumens an, wenn sich der Verdrängungskörper wieder vom Schlauch entfernt. Durch die Veränderung des Schlauchvolumens entstehen sowohl auf der Eingangsseite der Schlauchpumpe wie auch auf der Ausgangsseite der Schlauchpumpe pulsierende Förderströme.The occlusion occurs through a periodic reduction of the tube volume by the displacement body(s) rolling on the tube and pressing on the tube. The occlusion is thus caused by the hose being squeezed, which is made possible by the flexible material from which such hoses are usually made. The occlusion is followed by an increase in the tube volume when the displacement body moves away from the tube again. The change in the hose volume results in pulsating flow rates both on the inlet side of the hose pump and on the outlet side of the hose pump.
Für viele Anwendungen sind solche pulsierenden Förderströme unerwünscht. Speziell beim Dosieren oder Mischen sind pulsierende Förderströme ungewollt, da beispielsweise die Dosiermenge oder das Mischungsverhältnis nicht genau einstellbar ist.Such pulsating flow rates are undesirable for many applications. Especially when dosing or mixing, pulsating flow rates are undesirable because, for example, the dosing quantity or the mixing ratio cannot be precisely adjusted.
Um pulsierende Förderströme zu reduzieren, wurden bisher unterschiedliche Massnahmen getroffen. Einerseits wird die Anzahl der Rollen erhöht, was zwar die Pulsation etwas reduziert, aber die Schlauchlebensdauer signifikant verringert. Weitere Möglichkeiten der Reduktion pulsierender Förderströme sind in
Im Dokument
Daher besteht Bedarf an einer verbesserten Schlauchpumpe, mittels welcher ein im Wesentlichen pulsationsfreier Durchsatz erhältlich ist.Therefore, there is a need for an improved peristaltic pump by which a substantially pulsation-free flow rate is obtainable.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlauchpumpe bereitzustellen, deren Durchsatz im Wesentlichen konstant ist.The object of the invention is to provide a peristaltic pump whose throughput is essentially constant.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Schlauchpumpe gemäss Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Schlauchpumpe sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.The object of the invention is achieved by a hose pump according to
Wenn der Begriff "beispielsweise" in der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird, bezieht sich dieser Begriff auf Ausführungsbeispiele und/oder Ausführungsformen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugtere Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. In ähnlicher Weise sind die Begriffe "vorzugsweise", "bevorzugt" zu verstehen, indem sie sich auf ein Beispiel aus einer Menge von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugte Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. Dementsprechend können sich die Begriffe "beispielsweise", "vorzugsweise" oder "bevorzugt" auf eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen.When the term "for example" is used in the following description, this term refers to exemplary embodiments and/or embodiments, which is not necessarily to be construed as a more preferred application of the teachings of the invention. Similarly, the terms "preferably", "preferred" should be understood as referring to one example from a set of exemplary embodiments and/or embodiments, which should not necessarily be construed as a preferred application of the teachings of the invention. Accordingly, the terms "for example," "preferably," or "preferred" may refer to a plurality of exemplary embodiments and/or embodiments.
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung enthält verschiedene Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemässe Schlauchpumpe. Die Beschreibung einer bestimmten Schlauchpumpe ist nur als beispielhaft anzusehen. In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe "enthalten", "umfassen", "aufweisen" als "enthalten, aber nicht beschränkt auf" interpretiert.The following detailed description contains various exemplary embodiments of the hose pump according to the invention. The description of a specific peristaltic pump is to be considered as an example only. In the specification and claims, the terms "include", "comprise", "have" are interpreted as "including but not limited to".
Ein Fluid kann ein flüssiges oder gasförmiges Medium umfassen, welches auch Feststoffpartikel enthalten kann. Das Fluid kann ein einphasigem oder mehrphasigem Zustand vorliegen, d.h. es kann flüssig, gasförmig sein oder als Emulsion, als Schaum, als Slurry ausgebildet sein.A fluid can include a liquid or gaseous medium, which can also contain solid particles. The fluid can be in a single-phase or multi-phase state, ie it can be liquid, gaseous or in the form of an emulsion, a foam or a slurry.
Eine erfindungsgemässe Schlauchpumpe enthält ein Gehäuse enthaltend eine Schlauchbahn zur Auflage für einen Schlauch und einen Drehkörper enthaltend eine Mehrzahl von Verdrängungskörpern zur temporären Quetschung des Schlauchs in der Schlauchbahn, wobei der Schlauch zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist. Das Fluid kann durch den Schlauch strömen, insbesondere kann das Fluid im Betriebszustand durch den Schlauch vom Zulaufende zum Ablaufende der Schlauchpumpe gefördert werden.A hose pump according to the invention contains a housing containing a hose track for supporting a hose and a rotating body containing a plurality of displacement bodies for temporarily squeezing the hose in the hose track, the hose being designed to hold a fluid. The fluid can flow through the hose; in particular, the fluid can be conveyed through the hose from the inlet end to the outlet end of the hose pump in the operating state.
Die Schlauchbahn enthält einen zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt, einen ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt sowie einen zwischen dem zulaufseitigen und ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt angeordneten mittleren Schlauchbahnabschnitt. Der mittlere Schlauchbahnabschnitt weist eine Krümmung auf. Eine die Mittenachse der Schlauchbahn enthaltende Ebene wird nachfolgend als Schlauchbahnebene bezeichnet. Die Krümmung verläuft in der Schlauchbahnebene. Die Krümmung kann insbesondere als Kreisbogen ausgebildet sein. An zumindest einen der zulaufseitigen und ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte schliesst ein gekrümmter zulaufseitiger oder ein gekrümmter ablaufseitiger Schlauchbahnabschnitt an. Ein Okklusionswinkel γ ist zwischen einem Anfangspunkt einer Okklusion und einem Endpunkt der Okklusion ausgebildet, wobei der Okklusionswinkel γ dem Winkel entspricht, den zwei benachbarte Verdrängungskörper zueinander einschliessen. Der Winkel zwischen den zwei benachbarten Verdrängungskörpern wird insbesondere zwischen den entsprechenden Mittenachsen gemessen, welche die Verdrängungskörper enthalten. Die Mittenachse verläuft zwischen dem Rotationsmittelpunkt des Verdrängungskörpers und dem Rotationsmittelpunkt des Drehkörpers. Der Rotationsmittelpunkt des Drehkörpers ist der Schnittpunkt der Drehachse des Drehkörpers mit der Drehebene, in welcher sich die Rotationskörper bewegen.The tubular track contains an inflow-side tubular track section, an outflow-side tubular track section and a central tubular track section arranged between the inflow-side and outflow-side tubular track sections. The middle tubular track section has a curvature. A plane containing the central axis of the tubular track is referred to below as the tubular track plane. The curvature runs in the hose track plane. The curvature can in particular be in the form of an arc of a circle. At least one of the inlet-side and outlet-side tubular track sections is adjoined by a curved inlet-side or a curved outlet-side tubular track section. An occlusion angle γ is formed between a starting point of an occlusion and an end point of the occlusion, the occlusion angle γ corresponding to the angle that two adjacent displacement bodies form with respect to one another. The angle between the two adjacent displacers is measured in particular between the respective central axes containing the displacers. The central axis runs between the center of rotation of the displacement body and the center of rotation of the rotary body. The center of rotation of the rotating body is the intersection of the axis of rotation of the rotating body with the plane of rotation in which the rotating bodies move.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels trifft der Verdrängungskörper an einem Anfangspunkt der Schlauchdeformation auf den Schlauch auf. Insbesondere kann sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper und der Schlauchbahn vom Anfangspunkt der Schlauchdeformation bei fortschreitender Drehung des Drehkörpers verringern, sodass eine zunehmende Quetschung des Schlauchs erfolgt bis der Anfangspunkt einer Okklusion erreicht ist. Der Anfangspunkt der Okklusion ist erreicht, wenn ein durch den Schlauch ausgebildeter Hohlraum durch Quetschung des Schlauchs durch den Verdrängungskörper verschwunden ist. Zwischen dem Anfangspunkt der Schlauchdeformation und dem Anfangspunkt der Okklusion ist insbesondere ein Deformationswinkel α ausgebildet. Insbesondere kann der Deformationswinkel α dem Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern entsprechen.According to one embodiment, the displacement body hits the hose at a starting point of the hose deformation. In particular, the distance between the displacement body and the tube path can decrease from the starting point of the tube deformation as the rotating body continues to rotate, so that the tube is increasingly squeezed until the starting point of an occlusion is reached. The starting point of the occlusion is reached when a cavity formed by the hose has disappeared as a result of the hose being squeezed by the displacement body. In particular, a deformation angle α is formed between the starting point of the tube deformation and the starting point of the occlusion. In particular, the deformation angle α can correspond to the angle between two adjacent displacement bodies.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist der Anfangspunkt der Schlauchdeformation im gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt angeordnet. Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist der Anfangspunkt der Okklusion im zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt angeordnet.According to one exemplary embodiment, the starting point of the hose deformation is arranged in the curved hose track section on the inlet side. According to one exemplary embodiment, the starting point of the occlusion is arranged in the inflow-side tubular track section.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist der Endpunkt der Okklusion erreicht, wenn durch Entlastung des Schlauchs durch Vergrösserung des Abstands zwischen der Schlauchbahn und dem Verdrängungskörper ein Hohlraum entsteht. Insbesondere kann ein Endpunkt einer Okklusion ausgebildet werden, wenn durch Entlastung des Schlauchs durch Vergrösserung des Abstands zwischen der Schlauchbahn und dem Verdrängungskörper ein Hohlraum entsteht.According to one exemplary embodiment, the end point of the occlusion is reached when a cavity is created by relieving the pressure on the hose by increasing the distance between the hose track and the displacement body. In particular, an end point of an occlusion can be formed when a cavity is created by relieving the load on the hose by increasing the distance between the hose track and the displacement body.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist ein Endpunkt einer Schlauchdeformation ausgebildet, wenn der Verdrängungskörper vom Schlauch abhebt. Insbesondere kann der Verdrängungskörper an einem Endpunkt der Schlauchdeformation vom Schlauch abheben, mit anderen Worten verliert der Verdrängungskörper am Endpunkt der Schlauchdeformation den Kontakt zum Schlauch.According to one exemplary embodiment, a hose deformation end point is formed when the displacement body lifts off the hose. In particular, the displacement body can lift off the hose at an end point of the hose deformation, in other words the displacement body loses contact with the hose at the end point of the hose deformation.
Zwischen dem Endpunkt der Okklusion und dem Endpunkt der Schlauchdeformation ist insbesondere ein Deformationswinkel β ausgebildet. Insbesondere kann der Deformationswinkel β dem Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern entsprechen.In particular, a deformation angle β is formed between the end point of the occlusion and the end point of the tube deformation. In particular, the deformation angle β can correspond to the angle between two adjacent displacement bodies.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist zumindest einer der gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitte oder der gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte durch eine Messvorschrift erhältlich, mittels welcher die Schlauchbahn über eine Mehrzahl von Höhen Hi, die bei einer konstanten Winkeländerung Δα einem konstanten Volumen entsprechen, ermittelbar ist. Wenn zumindest einer der gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitte oder der gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte mittels der Messvorschrift experimentell oder rechnerisch durch eine Simulation ermittelt wird, kann mittels der Schlauchpumpe ein im Wesentlichen konstanter Volumenstrom gefördert werden.According to one embodiment, at least one of the curved inlet-side tubular track sections or the curved outlet-side tubular track sections can be obtained by a measurement specification, by means of which the tubular track can be determined over a plurality of heights H i , which correspond to a constant volume given a constant change in angle Δα. If at least one of the curved inlet-side hose track sections or the curved outlet-side hose track sections is determined experimentally or arithmetically by means of a simulation using the measurement specification, a substantially constant volume flow can be conveyed by means of the hose pump.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist stromaufwärts des zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts ein gekrümmter zulaufseitiger Schlauchbahnabschnitt angeordnet. Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist stromabwärts des ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitts ein gekrümmter ablaufseitiger Schlauchbahnabschnitt angeordnet.According to one exemplary embodiment, a curved tubular track section on the inflow side is arranged upstream of the inflow-side tubular track section. According to one exemplary embodiment, a curved hose track section on the discharge side is arranged downstream of the hose track section on the outlet side.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels weist zumindest einer der gekrümmten zulaufseitigen und der gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte einen veränderlichen Krümmungsradius auf. Insbesondere kann sich die Krümmung des gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts von der Krümmung des gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitts zumindest teilweise unterscheiden. Insbesondere kann zumindest einer der zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitte und der ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte eine Krümmung aufweisen. Insbesondere kann sich die Krümmung des zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts von der Krümmung des ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitts zumindest teilweise unterscheiden.According to one exemplary embodiment, at least one of the curved inlet-side and the curved outlet-side tubular track sections has a variable radius of curvature. In particular, the curvature of the curved hose track section on the inlet side can differ at least partially from the curvature of the curved hose track section on the outlet side. In particular, at least one of the hose track sections on the inlet side and the hose track sections on the outlet side can have a curvature. In particular, the curvature of the tube track section on the inlet side can differ at least partially from the curvature of the tube track section on the outlet side.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels sind die Verdrängungskörper derart auf dem Drehkörper angeordnet, dass sie bei Drehung des Drehkörpers eine Kreisbewegung ausführen. Gemäss eines Ausführungsbeispiels sind die Verdrängungskörper drehbar im Drehkörper gelagert.According to one exemplary embodiment, the displacement bodies are arranged on the rotary body in such a way that they execute a circular movement when the rotary body rotates. According to one embodiment, the displacement bodies are rotatably mounted in the rotary body.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält der Drehkörper eine Mehrzahl von Drehkörperarmen, wobei die Verdrängungskörper auf den Drehkörperarmen eines Drehkörpers angeordnet sind. Insbesondere ist die Schlauchbahn in der Schlauchbahnebene angeordnet, wobei der Drehkörper um eine Drehachse drehbar ist, die vertikal in Bezug auf die Schlauchbahnebene ausgerichtet ist.According to one exemplary embodiment, the rotating body contains a plurality of rotating body arms, with the displacement bodies being arranged on the rotating body arms of a rotating body. In particular, the tubular track is arranged in the tubular track plane, with the rotating body being rotatable about an axis of rotation which is oriented vertically in relation to the tubular track plane.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels sind die Verdrängungskörper drehbar auf den Drehkörperarmen gelagert. Insbesondere bildet eine Lagerstelle im Drehkörperarm einen Drehpol für den betreffenden Verdrängungskörper aus. Insbesondere kann die Lagerstelle derart ausgestaltet sein, dass sie keine Federung aufweist, d.h. die Distanz L zwischen dem Drehpunkt der Drehachse des Drehkörpers und dem Drehpol des Verdrängungskörpers bleibt konstant. Diese Ausführung hat den besonderen Vorteil, dass der Schlauch immer mit demselben Druck beaufschlagt wird. Eine elastische Lagerung kann eventuell mit Nachteilen behaftet sein, wenn Klumpen enthaltende Fluide gefördert werden und derartige Klumpen im Fluid unerwünscht sind. Wenn die Lagerstelle elastisch ist, kann der Verdrängungskörper durch den Klumpen derart weggedrückt werden, dass ich der Hohlraum im Schlauch an einem Ort öffnet, an welchem der Schlauch geschlossen sein sollte. Daher kann es zur Förderung des Fluids kommen und somit der Volumenstrom verändert werden, was eine ungenaue Dosierung zur Folge haben kann. Eine federnde Lagerung der Verdrängungskörper ist für den Gebrauch der Schlauchpumpe im Labor nicht wünschenswert, da eine solche Lösung nur sinnvoll ist, wenn Dispersionen mit grossen Partikeln transportiert werden müssen, was im Labor nicht geschieht. Für den Gebrauch im Labor ist somit eine derartige federnde Lagerung unnötig kompliziert und kann zudem das langsame Abheben der Verdrängungskörper für die Pulskompensation komplizieren.According to one embodiment, the displacement bodies are rotatably mounted on the rotating body arms. In particular, a bearing point in the rotary body arm forms a rotary pole for the relevant displacement body. In particular, the bearing point can be designed in such a way that it has no springing, ie the distance L between the pivot point of the axis of rotation of the rotary body and the rotary pole of the displacement body remains constant. This design has the particular advantage that the hose is always subjected to the same pressure. An elastic bearing can possibly have disadvantages if fluids containing lumps are conveyed and such lumps in the fluid are undesirable. If the bearing point is elastic, the displacement body can be pushed away by the lump in such a way that the hollow space in the tube opens at a location where the tube should be closed. The fluid can therefore be pumped and the volume flow can be changed, which can result in inaccurate dosing. A resilient mounting of the displacement body is not desirable when using the peristaltic pump in the laboratory, since such a solution only makes sense if dispersions with large particles have to be transported, which does not happen in the laboratory. Such a resilient mounting is therefore unnecessarily complicated for use in the laboratory and can also complicate the slow lifting of the displacement body for pulse compensation.
Wenn die Lagerstelle in einer unveränderlichen Distanz L zum Drehpunkt, d.h. dem Schnittpunkt der Drehachse mit der Schlauchbahnebene, angeordnet ist, kann der Schlauch ausgewechselt werden, ohne dass eine zusätzliche Justierung des Drehkörpers bzw. der einzelnen Verdrängungskörper erforderlich wäre. Mit anderen Worten sind die Verdrängungskörper derart mit dem Drehkörper verbunden, dass sie bei Drehung des Drehkörpers eine Kreisbewegung ausführen. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels weist der Drehkörper für jeden Verdrängungskörper eine in Bezug auf den Drehkörper ortsfeste Lagerstelle auf.If the bearing point is located at a constant distance L from the pivot point, i.e. the point at which the axis of rotation intersects with the plane of the hose track, the hose can be replaced without the need for additional adjustment of the rotating body or the individual displacement bodies. In other words, the displacement bodies are connected to the rotary body in such a way that they perform a circular movement when the rotary body rotates. According to this exemplary embodiment, the rotary body has a bearing point that is stationary with respect to the rotary body for each displacement body.
Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann eine Förderkammer ausgebildet sein, wenn zwei benachbarte Verdrängungskörper sich am Anfangspunkt und Endpunkt der Okklusion oder zwischen dem Anfangspunkt und Endpunkt befinden. Insbesondere kann das Fluid die Förderkammer nicht verlassen, solange der Schlauch durch zwei benachbarte Verdrängungskörper verschlossen ist. Insbesondere kann eine Förderkammer nur dann ausgebildet sein, wenn der Winkel zwischen dem Anfangspunkt der Okklusion und dem Endpunkt der Okklusion dem Winkel entsprechen, den zwei benachbarte Verdrängungskörper zueinander einschliessen und die beiden Winkel überlappen. Mit anderen Worten kann die Förderkammer nur dann ausgebildet werden, wenn der Abstand zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern dem Abstand zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt der Okklusion entspricht, das heisst, dass sich einer der Verdrängungskörper am Anfangspunkt der Okklusion und der stromabwärts liegende, benachbarte Verdrängungskörper sich am Endpunkt der Okklusion befindet.According to one embodiment, a delivery chamber can be formed when two adjacent displacement bodies are located at the starting point and end point of the occlusion or between the starting point and end point. In particular, the fluid cannot leave the pumping chamber as long as the hose is closed by two adjacent displacement bodies. In particular, a pumping chamber can only be formed if the angle between the starting point of the occlusion and the end point of the occlusion corresponds to the angle that two adjacent displacement bodies form with respect to one another and the two angles overlap. In other words, the pumping chamber can only be formed if the distance between two adjacent displacement bodies corresponds to the distance between the starting point and the end point of the occlusion, i.e. one of the displacement bodies is at the starting point of the occlusion and the adjacent displacement body downstream is itself located at the end point of the occlusion.
Insbesondere kann der Schlauch nur durch einen Verdrängungskörper verschlossen sein, wenn zwei benachbarte Verdrängungskörper nicht am Anfangspunkt und Endpunkt der Okklusion angeordnet sind. Das heisst in jeder anderen Position der Verdrängungskörper wird keine Förderkammer ausgebildet. Somit entspricht das verdrängte Volumen des Fluids dem rückgesaugten Volumen des Fluids. Das heisst, dass der Puls, der auftritt, wenn die Förderkammer geöffnet wird, dazu führt, dass dasselbe Volumen verdrängt wird, welches rückgesaugt wird. Daher kommt es in diesem Fall nicht zu einer Veränderung des Gesamtvolumenstroms, weil sich der verdrängte und der rückgesaugte Volumenstrom aufheben. Demzufolge kann mittels der Schlauchpumpe gemäss dieses Ausführungsbeispiels ein konstanter Volumenstrom erzielt werden.In particular, the tube can only be closed by a displacement body if two adjacent displacement bodies are not arranged at the starting point and end point of the occlusion. This means that no pumping chamber is formed in any other position of the displacement bodies. Thus, the volume of fluid displaced corresponds to the volume of fluid sucked back. This means that the pulse that occurs when the pumping chamber is opened results in the same volume being displaced as was is sucked back. In this case, therefore, there is no change in the total volume flow, because the displaced and sucked-back volume flows cancel each other out. Consequently, a constant volume flow can be achieved by means of the hose pump according to this exemplary embodiment.
Die Förderrichtung durch die Schlauchpumpe kann zudem beliebig gewählt werden. Insbesondere ist die Förderrichtung umkehrbar, indem die Drehrichtung des Drehkörpers verändert wird. In vorteilhafterweise kann zumindest eine Schlauchhalterungsvorrichtung vorgesehen sein, um zu verhindern, dass der Schlauch eine Wanderbewegung in Pumprichtung ausführt. Die Schlauchhalterungsvorrichtung kann eine Klemmvorrichtung umfassen, um den Schlauch in seiner Position in Förderrichtung zu fixieren. Die Schlauchalterungsvorrichtung kann ein Federelement umfassen, um die Klemmvorrichtung zu lösen, wenn die Drehrichtung des Drehkörpers umgekehrt wird, das heisst die Förderrichtung geändert wird. Insbesondere kann je eine Schlauchhalterungsvorrichtung am Zulaufende und am Ablaufende des Schlauchs, das heisst am Pumpeneingang und am Pumpenausgang ausgebildet sein. Die Schlauchhalterungsvorrichtungen ermöglichen einerseits eine Fixierung des Schlauchs am Zulaufende, wenn mittels der Klemmvorrichtung der Schlauch in seiner Position im Wesentlichen fixiert wird und andererseits eine Verlängerung des Schlauchs am Ablaufende, um eine Stauchung des Schlauchs zu vermeiden, wenn die Klemmvorrichtung gelöst ist. Mittels einer derartigen Schlauchhalterungsvorrichtung können Pulsationen in jeder Förderrichtung wirksam verhindert werden. Zudem kann die Lebensdauer des Schlauchs erhöht werden.The conveying direction through the peristaltic pump can also be selected as desired. In particular, the conveying direction can be reversed by changing the direction of rotation of the rotary body. Advantageously, at least one hose holding device can be provided in order to prevent the hose from performing a migratory movement in the pumping direction. The hose holding device can include a clamping device in order to fix the hose in its position in the conveying direction. The hose aging device can comprise a spring element in order to release the clamping device when the direction of rotation of the rotary body is reversed, ie the conveying direction is changed. In particular, a hose holding device can be formed at the inlet end and at the outlet end of the hose, that is to say at the pump inlet and at the pump outlet. On the one hand, the hose holding devices allow the hose to be fixed at the inlet end if the hose is essentially fixed in its position by means of the clamping device, and on the other hand an extension of the hose at the outlet end in order to prevent the hose from being compressed when the clamping device is released. Pulsations in each conveying direction can be effectively prevented by means of such a hose holding device. In addition, the service life of the hose can be increased.
Insbesondere kann sich die Schlauchhalterungsvorrichtung auf der Saugseite durch die Schlauchbewegung im Gehäuse der Schlauchpumpe in Richtung der Druckseite selbstständig anlegen und den Schlauch klemmen. Auf der Druckseite kann sich durch die Schlauchbewegung zur Druckseite hin die Schlauchhalterungsvorrichtung abheben und eine Schlauchbewegung hin zur Druckseite erlauben, was einen Stau des Schlauches im Bereich der ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitte verhindert. Somit ist eine besonders einfache Umkehr der Drehrichtung der Schlauchpumpe ermöglicht, da aufgrund des autonomen Umschaltens der Klemmvorrichtungen der Schlauchhalterungsvorrichtungen keine weiteren Massnahmen notwendig sind, insbesondere keine Intervention eines Anwenders, indem er einen Aktor betätigen müsste, um die Schlauchhalterungsvorrichtung aktiv zu schalten.In particular, the hose holding device on the suction side can create itself by the hose movement in the housing of the hose pump in the direction of the pressure side and clamp the hose. On the pressure side, the hose holding device can lift off due to the hose movement toward the pressure side and allow a hose movement toward the pressure side, which prevents the hose from jamming in the region of the hose track sections on the outlet side. This enables a particularly simple reversal of the direction of rotation of the peristaltic pump, since no further measures are necessary due to the autonomous switching of the clamping devices of the hose holding devices, in particular no intervention by a user who would have to actuate an actuator in order to activate the hose holding device.
Nachfolgend wird die erfindungsgemässe Schlauchpumpe anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen
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Fig. 1 eine vorbekannte Schlauchpumpe, -
Fig. 2 eine Darstellung des Volumenstroms der Schlauchpumpe gemässFig. 1 in Abhängigkeit von der Zeit, -
Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel einer Schlauchpumpe gemäss der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung, -
Fig. 3b das Ausführungsbeispiel gemässFig. 3a in einer zweiten Stellung, -
Fig. 4a einen Querschnitt einer Schlauchbahn und eines zugehörigen Verdrängungskörpers nach einem ersten Ausführungsbeispiel, -
Fig. 4b einen Querschnitt einer Schlauchbahn und eines zugehörigen Verdrängungskörpers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
Fig. 4c einen Querschnitt einer Schlauchbahn und eines zugehörigen Verdrängungskörpers nach einem dritten Ausführungsbeispiel, -
Fig. 4d einen Querschnitt einer Schlauchbahn und eines zugehörigen Verdrängungskörpers nach einem vierten Ausführungsbeispiel, -
Fig. 5a ein Detail einer Schlauchalterungsvorrichtung in Klemmstellung, -
Fig. 5b ein Detail der Schlauchhalterungsvorrichtung in Freilaufstellung, -
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung, -
Fig. 7a ein exemplarisches Beispiel für Messdaten, die mittels der Messvorrichtung gemäss -
Fig. 6 erhalten werden können, -
Fig. 7b eine Grafik eines Messresultats, erhalten mit den Messdaten gemässFig. 7a , -
Fig. 8 ein Schema zur Ermittlung der Schlauchbahn der Schlauchpumpe.
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1 a previously known peristaltic pump, -
2 a representation of the volume flow of the peristaltic pump according to1 depending on the time -
Figure 3a an embodiment of a peristaltic pump according to the present invention in a first position, -
Figure 3b the embodiment according toFigure 3a in a second position -
Figure 4a a cross section of a tubular track and an associated displacement body according to a first embodiment, -
Figure 4b a cross section of a tubular track and an associated displacement body according to a second embodiment, -
Figure 4c a cross section of a tubular track and an associated displacement body according to a third embodiment, -
Figure 4d a cross section of a tubular track and an associated displacement body according to a fourth embodiment, -
Figure 5a a detail of a hose aging device in the clamped position, -
Figure 5b a detail of the hose holding device in free running position, -
6 a schematic representation of an embodiment of a measuring device, -
Figure 7a an exemplary example of measurement data by means of the measuring device according to -
6 can be obtained -
Figure 7b a graphic of a measurement result obtained with the measurement data according toFigure 7a , -
8 a scheme for determining the hose track of the peristaltic pump.
Die Drehpole 17 der Verdrängungskörper 10 liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt durch die Drehachse 9 ausgebildet ist. Die Verdrängungskörper 10 bilden rotationssymmetrische Körper aus, wenn sie um den Drehpol 17 drehbar sind. Der maximale Durchmesser des Verdrängungskörpers 10 kennzeichnet die maximale Erstreckung des Verdrängungskörpers 10 in der Schlauchbahnmittenebene. Wenn der Verdrängungskörper 10 als Zylinder ausgebildet ist, entspricht der maximale Durchmesser dem Durchmesser des Zylinders. Jeder der Verdrängungskörper 10 weist denselben maximalen Durchmesser auf. Somit spannen die Verdrängungskörper 10 einen Hüllkreis auf, dessen Radius RHK dem Abstand L des Drehpols 17 von der Drehachse 9 plus dem Radius Rvdes Verdrängungskörpers 10 entspricht. Der maximale Durchmesser beträgt daher das Doppelte des maximalen Radius Rv.The
Die Schlauchbahn 2 enthält verschiedene Schlauchbahnabschnitte, gemäss
Der Schlauch 5 enthält ein Zulaufende 6 und ein Ablaufende 7, wobei das Zulaufende 6 den Pumpeneingang ausbildet und das Ablaufende 7 den Pumpenausgang ausbildet. Der Schlauch 5 liegt auf der Schlauchbahn 2 auf. Sobald der Hüllkreis HK den Schlauch 5 schneidet, gelangt einer der Verdrängungskörper 10 in Kontakt mit dem Schlauch 5. Dieser Schnittpunkt soll nachfolgend als Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bezeichnet werden. Da der Schlauch 5 als Hohlkörper ausgebildet ist, entspricht der Aussendurchmesser des Schlauchs 5 dem Durchmesser des Hohlkörpers plus der doppelten Wandstärke des Schlauchs 5, wenn der Hohlkörper keiner Deformation ausgesetzt ist. Der Verdrängungskörper 10 bewegt sich auf der durch den Hüllkreis HK gebildeten Kreisbahn.The
Vom Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bewegt sich der Verdrängungskörper 10 weiter und es erfolgt eine zunehmende Deformation des Schlauchs 5, bis die Schlauchwände aufeinander aufliegen und der Hohlkörper verschwunden ist. Dieser Zustand wird als Okklusion bezeichnet. Zwischen den aufeinander aufliegenden Schlauchwänden befindet sich im Zustand der Okklusion kein Fluid. Die Deformation des Schlauchs 5 nimmt zu, bis der Anfangspunkt 12 der Okklusion erreicht ist. Am Anfangspunkt 12 der Okklusion beträgt die Differenz zwischen dem Radius RK und dem Radius RHK im Wesentlichen die doppelte Wandstärke des Schlauchs in der Schlauchbahnmittenebene oder weniger, wenn der Schlauch zusätzlich gepresst wird, sodass die Wandstärke des Schlauchs im Pressbereich verringert ist. Solange sich der Verdrängungskörper entlang des mittleren Schlauchbahnabschnitts 22 bewegt, bleibt diese Differenz konstant.From the
Im zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 21 verringert sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2, sodass sich das Schlauchvolumen reduziert, wobei eine zunehmende Quetschung des Schlauchs 5 erfolgt. Der Verdrängungskörper 10 taucht gemäss
Zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern 10 wird im mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 eine Förderkammer 3 ausgebildet, welche ein Fluidvolumen enthält, welches durch die Drehbewegung der Verdrängungskörper 10 vom Zulaufende 6 zum Ablaufende 7 gefördert wird.A
Im mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 wird der Schlauch durch die Verdrängungskörper 10 okkludiert und das transportierte Volumen in der Förderkammer 3 wird durch den Winkel definiert, den zwei benachbarte Drehkörperarme 16 zueinander einschliessen. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Drehkörperarme jeweils in einem Winkel von 60 Grad zueinander angeordnet. Um eine Dichtheit der Schlauchpumpe zu gewährleisten, ist der vom Kreissegment des mittleren Schlauchbahnabschnitts 22 eingeschlossene Winkel grösser als der Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern, er beträgt in der
Im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 vergrössert sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2, sodass sich das Schlauchvolumen vergrössert. Die Quetschung des Schlauchs 5 wird rückgängig gemacht, der Schlauch 5 kann seine ursprüngliche Form wieder annehmen, sobald der Verdrängungskörper 10 nicht mehr in Kontakt mit dem Schlauch 5 ist. Der Verdrängungskörper 10 taucht aus dem Schlauchvolumen auf. Da bei den meisten Schlauchpumpen die Auflagefläche des Schlauches in der Schlauchbahn in diesem Bereich gerade und tangential zum vorhergehenden, mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 angeordnet ist, wird die Dauer des Rückstellvorgangs bis zu dessen Abschluss im Verhältnis zur Gesamtpumpdauer relativ klein. Aus diesem Grund ergibt sich somit während der Dauer des Rückstellvorgangs ein kleineres Fördervolumen im Schlauch 5 im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt. Mit anderen Worten wird die kumulierte Auftauchdauer im Verhältnis zur Gesamtpumpdauer relativ klein. Das während der Auftauchdauer aus dem Schlauch notwendige Volumen des zu pumpenden Fluids wird entgegen der Flussrichtung zurückgesaugt, da der Schlauch entgegen der Flussrichtung okkludiert ist. Aus diesem Grund ergibt sich somit während der Rückstellvorgangs, d.h. während der Auftauchdauer, ein kleineres Fördervolumen im Schlauch 5 im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23. Hierdurch entsteht eine Pulsation des Volumenstroms im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23.In the
Die Schlauchpumpe 100 umfasst ein Gehäuse 1 enthaltend eine Schlauchbahn 2 zur Auflage für einen Schlauch 5 und eine Mehrzahl von Verdrängungskörpern 10. Die Verdrängungskörper 10 sind auf Drehkörperarmen 16 eines Drehkörpers 15 angeordnet, der um eine Drehachse 9 drehbar ist, die vertikal in Bezug auf die Schlauchbahnmittenebene ausgerichtet ist. Die Schlauchbahnmittenebene entspricht in der vorliegenden Darstellung der Zeichnungsebene. Die Verdrängungskörper 10 können beispielsweise als Rollen oder Gleitschuhe ausgebildet sein. Die Verdrängungskörper 10 können drehbar auf den Drehkörperarmen 16 gelagert sein. Wenn die Verdrängungskörper 10 drehbar auf den Drehkörperarmen 16 gelagert sind, bildet die Lagerstelle des Verdrängungskörpers 10 im Drehkörperarm 16 den Drehpol 17 für den betreffenden Verdrängungskörper 10 aus. Die Drehrichtung des Drehkörpers 15 um die Drehachse 9 ist schematisch mit einem Pfeil 8 bezeichnet. Die Drehachse 9 verläuft in der vorliegenden Darstellung in einem rechten Winkel zur Zeichnungsebene, daher ist die Drehachse 9 in
Die Drehpole 17 der Verdrängungskörper 10 liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt durch die Drehachse 9 ausgebildet ist. Die Verdrängungskörper 10 bilden rotationssymmetrische Körper aus, wenn sie um den Drehpol 17 drehbar sind. Der maximale Durchmesser des Verdrängungskörpers 10 kennzeichnet die maximale Erstreckung des Verdrängungskörpers 10 in der Schlauchbahnmittenebene. Wenn der Verdrängungskörper 10 als Zylinder ausgebildet ist, entspricht der maximale Durchmesser dem Durchmesser des Zylinders. Jeder der Verdrängungskörper 10 weist denselben maximalen Durchmesser auf. Somit spannen die Verdrängungskörper einen Hüllkreis HK auf, dessen Radius RHK dem Abstand L des Drehpols 17 von der Drehachse 9 plus dem Radius Rvdes Verdrängungskörpers 10 entspricht. Der maximale Durchmesser beträgt daher das Doppelte des maximalen Radius Rv.The
Die Schlauchbahn 2 enthält verschiedene Schlauchbahnabschnitte, gemäss
Der gekrümmte zulaufseitige Schlauchbahnabschnitt 24 schliesst an den zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 21 an und befindet sich stromaufwärts des zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 21 in Bezug auf die Fliessrichtung des Fluids. Der gekrümmte ablaufseitige Schlauchbahnabschnitt 25 schliesst an den ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 an befindet sich stromabwärts des ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 23 in Bezug auf die Fliessrichtung des Fluids.The curved upstream-side
Der Schlauch 5 enthält ein Zulaufende 6 und ein Ablaufende 7, wobei das Zulaufende 6 den Pumpeneingang ausbildet und das Ablaufende 7 den Pumpenausgang ausbildet. Der Schlauch 5 liegt auf der Schlauchbahn 2 auf, wenn die Schlauchbahn 2 als ebene Fläche oder eine konvexe Oberfläche ausgebildet ist, oder in der Schlauchbahn, wenn die Schlauchbahn durch eine konkave Oberfläche ausgebildet ist.
Sobald der Hüllkreis HK den Schlauch 5 schneidet, gelangt einer der Verdrängungskörper 10 in Kontakt mit dem Schlauch 5. Dieser Schnittpunkt soll nachfolgend als Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bezeichnet werden. Da der Schlauch 5 als Hohlkörper ausgebildet ist, entspricht der Aussendurchmesser des Schlauchs dem Durchmesser des Hohlkörpers plus der doppelten Wandstärke des Schlauchs, wenn der Hohlkörper keiner Deformation ausgesetzt ist. Für Schläuche mit nicht kreisförmigem Querschnitt, wird anstelle des Begriffs des Aussendurchmessers Aussenkontur des Schlauchs verwendet. Der Verdrängungskörper 10 bewegt sich auf der durch den Hüllkreis HK gebildeten Kreisbahn.As soon as the enveloping circle HK intersects the
Vom Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bewegt sich der Verdrängungskörper 10 weiter und es erfolgt eine zunehmende Deformation des Schlauchs 5, bis die Schlauchwände aufeinander aufliegen und der Hohlkörper verschwunden ist. Dieser Zustand wird als Okklusion bezeichnet. Zwischen den aufeinander aufliegenden Schlauchwänden befindet sich im Zustand der Okklusion kein Fluid. Die Deformation des Schlauchs 5 nimmt zu, bis der Anfangspunkt 12 der Okklusion erreicht ist. Am Anfangspunkt 12 der Okklusion beträgt die Differenz zwischen dem Radius RK und dem Radius RHK im Wesentlichen die doppelte Wandstärke des Schlauchs in der Schlauchbahnmittenebene. Insbesondere kann der Schlauch 5 unter Druck überquetscht werden, in diesem Fall beträgt die Summe der Wandstärken der beiden übereinander liegenden Schlauchabschnitte weniger als die doppelte Wandstärke. Die Abweichung von der doppelten Wandstärke kann im Bereich von 0.1 mm bis 1 mm liegen.From the
Solange sich der Verdrängungskörper 10 entlang des mittleren Schlauchbahnabschnitts 22 bewegt, bleibt diese Differenz konstant.This difference remains constant as long as the
Im zulaufseitigen gekrümmten Schlauchbahnabschnitt 24 und im zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 21 verringert sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2, sodass sich das Schlauchvolumen reduziert, wobei eine zunehmende Quetschung des Schlauchs 5 erfolgt. Der Verdrängungskörper 10 taucht gemäss
Das während der Dauer des Quetschvorgangs im Schlauch 5 verdrängte Volumen des zu pumpenden Fluids wird somit nicht entgegen der Flussrichtung gefördert, da in Flussrichtung der Schlauch erst ab dem Anfangspunkt 12 der Okklusion verschlossen ist. Aus diesem Grund ergibt sich somit während der Dauer des Quetschvorgangs kein oder zumindest kein wesentlich kleineres Fördervolumen im Schlauch 5 im gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 24 und im zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 21. Somit entsteht keine Pulsation oder zumindest keine merkliche Pulsation des Volumenstroms im gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 24 und im zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 21. In
Zur möglichst vollständigen Vermeidung von Pulsationen ist es somit wichtig, dass die Dauer des Quetschvorgangs gleich der Gesamtpumpdauer wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Schlauch 5 sich permanent und kontinuierlich in einer Quetschphase befindet. Sobald ein Verdrängungskörper 10 die Quetschung des Schlauches 5 vollendet hat und somit Schlauch okkludiert hat, muss gemäss dieses Ausführungsbeispiels der nachfolgende Verdrängungskörper 10 mit der Quetschung beginnen, sodass die Entstehung von Pulsationen bestmöglich vermieden werden kann. Gemäss dieses besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist der Deformationswinkel α von Beginn der Quetschung des Schlauches 5 bis zur Okklusion im Wesentlichen gleich dem Winkel 52 zwischen zwei einander nachfolgenden Verdrängungskörpern 10. Das heisst, der Winkel zwischen dem Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation und dem Anfangspunkt 12 der Okklusion entspricht mindestens dem Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern 10.In order to avoid pulsations as completely as possible, it is therefore important that the duration of the squeezing process is equal to the total pumping time. In particular, it is advantageous if the
Zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern 10 wird im mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 eine Förderkammer 3 ausgebildet, welche ein Fluidvolumen enthält, das durch die Drehbewegung der Verdrängungskörper 10 vom Zulaufende 6 zum Ablaufende 7 gefördert wird. Im mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 wird der Schlauch 5 durch die den Schlauch quetschenden Verdrängungskörper 10 okkludiert und das transportierte Volumen in der Förderkammer 3 wird durch den Winkel 52 definiert, den zwei benachbarte Drehkörperarme 16 zueinander einschliessen. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Drehkörperarme 16 jeweils in einem Winkel von 60 Grad zueinander angeordnet. Der vom Kreissegment des mittleren Schlauchbahnabschnitts 22 eingeschlossene Winkel entspricht dem Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern 10, er beträgt in
Im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 und im ablaufseitigen gekrümmten Schlauchbahnabschnitt 25 vergrössert sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2, sodass sich das Schlauchvolumen vergrössert. Die Quetschung des Schlauchs 5 wird rückgängig gemacht, der Schlauch 5 kann seine ursprüngliche Form wieder annehmen, sobald der Verdrängungskörper 10 nicht mehr in Kontakt mit dem Schlauch 5 ist. Der Verdrängungskörper 10 taucht aus dem Schlauchvolumen auf.In the
Die Auflagefläche des Schlauches 5 in der Schlauchbahn 2 des Gehäuses 1 nimmt bereits im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 wieder ab und nimmt im gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 25 weiter ab.The bearing surface of the
Die Dauer des Rückstellvorgangs von der Okklusion bis zum deformationsfreien Schlauch 5 ist im Verhältnis zur Gesamtpumpdauer deutlich vergrössert im Vergleich zum vorgängig beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss
Das während der Dauer des Rückstellvorgangs im Schlauch 5 befindliche Volumen des zu pumpenden Fluids wird somit nicht entgegen der Flussrichtung gefördert, da entgegen der Flussrichtung der Schlauch 5 bis zum dem Endpunkt 13 der Okklusion verschlossen ist.The volume of fluid to be pumped that is in the
Durch die Drehung der Verdrängungskörper 10 um die Drehachse 9 wird im mittleren Schlauchbahnabschnitt 22 ein Volumenstrom vom Zulaufende 6 zum Ablaufende 7 des Schlauchs 5 gefördert, der in etwa: ω(PHK + DSchlauch/2)AinnenSchlauch entspricht. Mit ω wird die Winkelgeschwindigkeit der Drehung in der Drehachse 9 bezeichnet, mit DSchlauch/2 der halbe Aussendurchmesser des Schlauchs 5, mit AinnenSchlauch die Innenquerschnittsfläche des Schlauchs 5. Dieser berechnete Volumenstrom entspricht dem Maximum des Volumenstroms 41 in
Aus diesem Grund verringert sich das Fördervolumen während der Dauer des Rückstellvorgangs im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 und im gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 25 nicht oder zumindest nicht wesentlich. Mit anderen Worten wird die kumulierte Auftauchdauer im Verhältnis zur Gesamtpumpdauer relativ gross. Das während der Auftauchdauer notwendige Volumen des zu pumpenden Fluids aus dem Schlauch 5 wird überraschenderweise nicht in der Flussrichtung zurückgesaugt, da der Schlauch 5 entgegen der Flussrichtung okkludiert ist. Aus diesem Grund ergibt sich somit während der Rückstellvorgangs, d.h. während der Auftauchdauer, kein kleineres Fördervolumen im Schlauch 5 im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23, sodass das Fördervolumen konstant oder im Wesentlichen konstant bleibt. Es entsteht aufgrund der oben dargestellten Zusammenhänge keine Pulsation des Volumenstroms im ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 23 oder im gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 25. Daher verlässt das Fluid am Ablaufende 7 die Schlauchpumpe 100 im Wesentlichen pulsationsfrei.For this reason, the delivery volume does not decrease, or at least not significantly, during the duration of the resetting process in the
Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann entweder nur der zulaufseitige Schlauchbahnabschnitt 21 oder der ablaufseitige Schlauchbahnabschnitt 23 gemäss
Gemäss
Die Schlauchhalterungsvorrichtung 4 ist mittels eines Befestigungselements 28 im Gehäuse 1 gehalten. Die Schlauchhalterungsvorrichtung 4 kann um das Befestigungselement 28 drehbar angeordnet sein. Das Befestigungselement 28 kann beispielsweise als Bolzen ausgebildet sein. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels erstrecken sich ein erstes Armelement 31 und ein zweites Armelement 32 vom Befestigungselement 28 in im Wesentlichen entgegengesetzte Raumrichtungen. Das erste Armelement 31 enthält ein Federelement 27. Das zweite Armelement 32 enthält die Klemmvorrichtung 29. Das Federelement 27 stützt sich an einer Wand des Gehäuses 1 ab. Mittels des Federelements 27 kann somit die über die Klemmvorrichtung 29 auf den Schlauch 5 wirkende Klemmkraft erhöht und/oder eingestellt werden. Das Federelement 27 kann beispielsweise als eine Federklammer ausgebildet sein, die im ersten Armelement 31 gehalten ist. Das zweite Armelement 32 enthält einen den Schlauch 5 zumindest teilweise umgreifenden Kanal, in welchem der Schlauch 5 auf dem zweiten Armelement 32 aufliegt. Da zweite Armelement 32 umfasst einen Anschlag 30, welcher am Gehäuse anliegt, um die Schlauchhalterungsvorrichtung 4 in der in
In
Speziell bei einem langsamen Hinführen der Verdrängungskörper 10 an den Schlauch 5 und bei einem anschliessenden Abheben des Schlauches 5 können dieEspecially with a slow leading of the
Schlauchhalterungsvorrichtung 4 und die Schlauchhalterungsvorrichtung 26 überraschende Vorteile haben. Beispielsweise kann mittels der Schlauchhalterungsvorrichtung 26 der Schlauch 5 bei Schlauchverlängerung in Druckrichtung, gemäss des in
Wenn die Klemmvorrichtung 29 der Schlauchhalterungsvorrichtung 4, 26 sich in Klemmstellung befindet, wird verhindert, dass der Schlauch 5 in Strömungsrichtung des Fluids wandern kann, wenn die Verdrängungskörper 10 in dieser Konfiguration das Fluid in der entsprechenden Strömungsrichtung transportieren. Die in
Gemäss
Der Schlauch 5 wird mit einer Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise Wasser, Alkohol. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels schliesst an den Schlauch 5 ein Messschlauch 55 an, der mit dem Schlauch 5 eine gemeinsame Fluidkammer ausbildet. Der Schlauch 5 ist mit dem Messchlauch 55 über ein Übergangselement 61 verbunden. Mit anderen Worten endet ein erstes Ende des Schlauchs 5 im Übergangselement 61. Das zweite Ende des Schlauchs 5 kann mittels eines Verschlusselements 56 verschlossen werden.The
Eine Messung mit der Messvorrichtung wird wie folgt durchgeführt:
Der Schlauch 5 und der mit dem Schlauch verbundene Messschlauch 55 werden am zweiten Ende 5 mittels des Verschlusselements 56 verschlossen. Der Schlauch 5 wird auf der Basis 57 abgelegt und die Rolle 58 wird durch Verschiebung der Halterung 59 im Führungselement 52 derart verschoben, dass die Rolle 58 den Schlauch 5 berührt. Gemäss der in
The
Die Rolle 58 wird dann so lange verschoben, bis eine bestimmte Änderung des Niveaus ΔN der Flüssigkeit im Messschlauch 55 erreicht ist, siehe auch
Ein Verfahren zur Bestimmung einer Schlauchbahn 2 für einen Schlauch 5 für eine Schlauchpumpe 50, 100 umfasst die folgenden Schritte: der Schlauch 5 wird mit einem Fluid befüllt, wobei der Schlauch 5 an einem zweiten, unteren Ende verschlossen wird, wobei der Schlauch an einem ersten, oberen Ende mit einem Messschlauch 55 zur Messung eines Niveaus des Fluids versehen wird, oder ein mathematisches Modell erstellt wird, wobei eine Rolle 58 relativ zum Schlauch 5 entlang einer Wegstrecke verschoben wird, sodass der Schlauch 5 von der Rolle 58 zunehmend gequetscht wird, wodurch das im Schlauch 5 befindliche Fluid verdrängt wird. Ein Messaufnehmer zur Messung der Wegstrecke ist vorgesehen, wobei die Wegstrecke ermittelt wird, wenn Veränderung des Niveaus im Messschlauch 55 um einen konstanten Wert schrittweise zunimmt.A method for determining a
Wenn die Veränderung des Niveaus konstant ist, kann die zugehörige Schlauchbahn aus den gemessenen Wegstrecken für einen konstanten Förderstrom der Schlauchpumpe ermittelt werden. Somit korreliert die zurückgelegte Wegstrecke mit der Schlauchbahn der Schlauchpumpe wie folgt.If the change in level is constant, the associated hose track can be determined from the measured distances for a constant delivery flow of the hose pump. The distance covered thus correlates with the hose path of the hose pump as follows.
Die Rolle, welche dem Verdrängungskörper 10 der Schlauchpumpe entspricht, trifft an einem Anfangspunkt 11 einer Schlauchdeformation auf den Schlauch 5 auf. Der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2 vom Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation verringert sich bei fortschreitender Drehung des Drehkörpers 15 gemäss
Der Förderstrom ist konstant, wenn sichergestellt ist, dass bei konstanter Drehzahl der Drehkörper der Schlauchpumpe an jeder Stelle der Schlauchbahn dasselbe Fluidvolumen gefördert wird. Ein konstantes Fluidvolumen wird erhalten, wenn die Länge des gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 24 der Wegstrecke entspricht, die dem Winkel zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern des Drehkörpers entspricht und die Krümmung der Schlauchbahn im gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt derart ausgebildet ist, dass das geförderte Fluidvolumen konstant bleibt. Der Deformationswinkel α zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern 10 ergibt sich aus der Beziehung 360°/Anzahl der Verdrängungskörper. Wenn beispielsweise 6 Verdrängungskörper 10 auf dem Drehkörper 15 angeordnet sind, ergibt sich ein Winkel α = 60°. Zur Erfüllung der Bedingung des konstanten geförderten Fluidvolumens soll bei einer Drehung um 1° gemäss des Ausführungsbeispiels mit 6 Verdrängungskörpern im Wesentlichen 1/60 des zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern befindlichen Fluidvolumens gefördert werden. Für jeden Teilwinkel gilt somit, dass der entsprechende Teilwinkelanteil des geförderten Fluidvolumens gefördert wird, wobei der Teilwinkelanteil des geförderten Fluidvolumens konstant ist. Mit anderen Worten wird bei jeder Drehung des Drehkörpers um jeden Teilwinkel dasselbe Teilvolumen gefördert. Zur Ermittlung des Teilwinkels wird der Deformationswinkel α zwischen zwei benachbarten Verdrängungskörpern durch die Anzahl der Messwerte minus 1 geteilt. Im vorliegenden Beispiel werden 12 Messwerte ermittelt, die in
In
Wenn sich der Verdrängungskörper 10 der Schlauchpumpe 100 in der in
Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden auf diese Weise die Punkte P0 bis P11 ermittelt. Im Punkt P0 wird die Höhe H0 aufgetragen. Die Höhe H0 entspricht dem Aussendurchmesser oder der Aussenkontur des undeformierten Schlauchs. Der Begriff Aussenkontur wird verwendet, falls der Querschnitt des undeformierten Schlauchs nicht kreisförmig ausgebildet ist.According to the present exemplary embodiment, the points P 0 to P 11 are determined in this way. The height H 0 is plotted at the point P 0 . The height H 0 corresponds to the outside diameter or the outside contour of the undeformed hose. The term outer contour is used if the cross section of the undeformed hose is not circular.
Für den Teilwinkel gilt α (i+1) = αi +Δα. Jeder Teilwinkel hat einen konstanten Wert, da Δα aus der Gleichung Δα = α/(n-1) erhalten wird. Mit n wird die Anzahl der Messwerte bezeichnet. Zu jedem Teilwinkel αi wird somit der zugehörige Messwert für die Höhe Hi in radialer Richtung ausgehend vom Hüllkreis mit dem Hüllkreisradius RHK aufgetragen. Der erhaltene Endpunkt der Strecke RHK + Hi ergibt den Punkt Pi auf der Schlauchbahn.For the partial angle, α (i+1) =α i +Δα applies. Each partial angle has a constant value since Δα is obtained from the equation Δα = α/(n-1). n denotes the number of measured values. For each partial angle αi, the associated measured value for the height H i in plotted in the radial direction starting from the enveloping circle with the enveloping circle radius R HK . The obtained end point of the line R HK + H i gives the point P i on the hose track.
Die Schlauchbahn des gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 24 und gegebenenfalls des zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 21 ergibt sich somit als Verbindungslinie der Punkte Pi, wobei i ganzzahlige Werte von 0 bis n-1 annehmen kann. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels beträgt n=12, da zwölf Messwerte für die Höhe Hi ermittelt worden sind, hier H0 bis H11. Gemäss der in
Die Messwerte Hi entsprechen einer konstanten Änderung des Niveaus N, d.h. es gilt, dass N(i+1)-Ni = ΔN = konstant. Durch diese Messvorschrift ist sichergestellt, dass die Höhenänderung, die sich aus allen benachbarten Messwertpaaren ergibt, der Förderung eines konstanten Volumens entspricht. Die ermittelte Schlauchbahn für den gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitt 24 ist somit zur Förderung eines gleichbleibenden, d.h. konstanten, Volumens geeignet. Daher kann mittels des gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitts, welcher aus der vorgängig beschriebenen Messvorschrift erhalten wird, eine besonders pulsationsfreie Förderung sichergestellt werden.The measured values Hi correspond to a constant change in the level N, ie it holds that N(i+1)-Ni=ΔN=constant. This measurement specification ensures that the change in height, which results from all adjacent pairs of measured values, corresponds to the delivery of a constant volume. The hose path determined for the curved
Insbesondere ist der Messschlauch 55 als ein Rohrelement ausgebildet, wobei das Rohrelemente einen kleineren Durchmesser aufweist als der Durchmesser des Schlauchs 5. Wenn der Messschlauch einen kleineren Durchmesser 55 aufweist, können auch kleine Volumenänderungen gemessen werden, sodass die entsprechende Höhe Hi wesentlich genauer ermittelt werden kann. Die Verwendung eines Messschlauchs 55, welcher einen kleineren Durchmesser als der Schlauch 5 aufweist ermöglicht eine präzisere Messung der Höhen Hi.In particular, the measuring
Insbesondere kann das Rohrelement als ein transparenter Schlauch ausgebildet sein. Der Messwert für das Niveau N des Fluids kann somit einfacher abgelesen werden, entweder manuell oder durch Einsatz eines optischen Messaufnehmers.In particular, the tube element can be designed as a transparent tube. The measured value for the level N of the fluid can thus be read more easily, either manually or by using an optical sensor.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betrieb einer Schlauchpumpe, wobei die Schlauchpumpe 50, 100 ein Gehäuse 1 umfasst, welches die Schlauchbahn 2 enthält, auf welcher der Schlauch 5 aufliegt, und einen Drehkörper 15 enthaltend mindestens zwei Verdrängungskörper 10 zur temporären Quetschung des Schlauchs 5 in der Schlauchbahn 2, wobei der Schlauch 5 ein zu förderndes Fluid enthält, wobei die Verdrängungskörper 10 derart mit dem Drehkörper 15 verbunden sind, dass die Verdrängungskörper bei Drehung des Drehkörpers 15 eine Kreisbewegung ausführen, sodass das Fluid durch den Schlauch 5 transportiert wird. Der Verdrängungskörper trifft an einem Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation auf den Schlauch 5 auf, wobei sich der Abstand zwischen dem Verdrängungskörper 10 und der Schlauchbahn 2 vom Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bei fortschreitender Drehung des Drehkörpers 15 verringert, sodass eine zunehmende Quetschung des Schlauchs 5 erfolgt, bis ein Anfangspunkt 12 einer Okklusion erreicht ist, sodass ein durch den Schlauch 5 ausgebildeter Hohlraum durch Quetschung des Schlauchs durch den Verdrängungskörper 10 verschwindet. Ein Endpunkt 13 einer Okklusion wird erreicht, wenn durch Entlastung des Schlauchs 5 durch Vergrösserung des Abstands zwischen der Schlauchbahn 2 und dem Verdrängungskörper 10 ein Hohlraum entsteht, wobei ein Endpunkt 14 der Schlauchdeformation erreicht ist, wenn der Verdrängungskörper 10 vom Schlauch 5 abhebt. Zumindest eine der Schlauchbahnen vom Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation bis zum Anfangspunkt 12 der Okklusion oder vom Endpunkt 13 der Okklusion zum Endpunkt der Schlauchdeformation 14 ist als ein gekrümmter zulaufseitiger Schlauchbahnabschnitt 24 oder ein gekrümmter ablaufseitiger Schlauchbahnabschnitt 25 ausgebildet. Insbesondere ist ein Okklusionswinkel γ zwischen dem Anfangspunkt 12 einer Okklusion und dem Endpunkt 13 der Okklusion ausgebildet, wobei der Okklusionswinkel γ)dem Winkel entspricht, den zwei benachbarte Verdrängungskörper 10 zueinander einschliessen.The invention also includes a method for operating a peristaltic pump, the
Insbesondere wird zumindest einer der gekrümmten zulaufseitigen Schlauchbahnabschnitte 24 oder der gekrümmten ablaufseitigen Schlauchbahnabschnitts 25 durch eine Messvorschrift erhalten, mittels welcher die Schlauchbahn über eine Mehrzahl von Höhen Hi, die bei einer konstanten Winkeländerung Δα einem konstanten Volumen entsprechen, ermittelt wird.In particular, at least one of the curved inlet-side
Insbesondere wir zwischen dem Anfangspunkt 11 der Schlauchdeformation und dem Anfangspunkt 12 der Okklusion ein Deformationswinkel α ausgebildet. Insbesondere wird zwischen dem Endpunkt 13 der Okklusion und dem Endpunkt der Schlauchdeformation 14 ein Deformationswinkel β ausgebildet. Zumindest einer der Deformationswinkel α, β kann dem Winkel 52 entsprechen, den zwei benachbarte Verdrängungskörper 10 zueinander einschliessen.In particular, a deformation angle α is formed between the
Gemäss einer Verfahrensvariante sind die Verdrängungskörper 10 drehbar im Drehkörper 15 gelagert. Gemäss einer Verfahrensvariante enthält der Drehkörper 15 eine Mehrzahl von Drehkörperarmen 16, wobei die Verdrängungskörper 10 auf den Drehkörperarmen 16 des Drehkörpers 15 angeordnet sind.According to a variant of the method, the
Es ist offensichtlich, dass viele weitere Varianten zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Der Gegenstand der Erfindung wird somit durch die vorangehende Beschreibung nicht eingeschränkt und ist durch den Schutzbereich bestimmt, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Für die Interpretation der Ansprüche oder der Beschreibung ist die breitest mögliche Lesart der Ansprüche massgeblich. Insbesondere sollen die Begriffe "enthalten" oder "beinhalten" derart interpretiert werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in einer nicht-ausschliesslichen Bedeutung beziehen, wodurch angedeutet werden soll, dass die Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder genutzt werden können, dass sie mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, die nicht explizit erwähnt sind. Wenn die Ansprüche sich auf ein Element oder eine Komponente aus einer Gruppe beziehen, die aus A, B, C bis N Elementen oder Komponenten bestehen kann, soll diese Formulierung derart interpretiert werden, dass nur ein einziges Element dieser Gruppe erforderlich ist, und nicht eine Kombination von A und N, B und N oder irgendeiner anderen Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Komponenten dieser Gruppe.It is obvious that many other variants are possible in addition to the exemplary embodiments described, without departing from the inventive concept. The subject of the invention is thus not limited by the foregoing description and is to be determined by the scope of protection defined by the claims. For the interpretation of the claims or the description, the broadest possible reading of the claims is decisive. In particular, the terms "comprising" or "include" should be construed as referring to elements, components or steps in a non-exclusive sense, thereby indicating that the elements, components or steps may be present or used that they can be combined with other elements, components or steps that are not explicitly mentioned. When the claims relate to an element or component from a group that may consist of A, B, C to N elements or components, this language should be interpreted as requiring only a single element of that group, and not one Combination of A and N, B and N or any other combination of two or more elements or components of this group.
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