NL2000032C2

NL2000032C2 - Peristaltische pomp, werkwijze voor het vervaardigen van een slang daarvoor, en slang voor een dergelijke pomp.

Info

Publication number: NL2000032C2
Application number: NL2000032A
Authority: NL
Inventors: Tiemen Postma; Dinant Schippers; Han Jo Jan Kruisinga
Original assignee: Bredel Hose Pumps B V
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-21
Also published as: ES2372113T3; JP5064070B2; ATE533942T1; ZA200702338B; EP1847711B1; JP2007270832A; US20070224063A1; EP1847711A1

Description

«

PERISTALTISCHE POMP, WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN SLANG DAARVOOR, EN SLANG VOOR EEN DERGELIJKE POMP

De uitvinding heeft betrekking op een peristaltische pomp voor het verpompen van een medium, zoals een vloeistof, een gas, een slurrie, een granulaat, of een combinatie van twee of meer daarvan, welke pomp 5 omvat: een pomphuis; een in dat pomphuis aanwezig drukvlak; een elastisch vervormbare slang, waarvan een deel tegen het drukvlak aanligt, welke slang een 10 mediumtoevoer en een mediumafvoer bezit; en aandrukmiddelen met een aantal equidistant geplaatste aandrukelementen, zoals rollen of nokken; welke aandrukmiddelen aandrijfbaar zijn, zodanig dat de aandrukelementen langs de slang bewegen; 15 en welke aandrukelementen tijdens bedrijf het met het betreffende aandrukelement in contact verkerende slangdeel onder lokale samendrukking en afsluiting daarvan tegen het genoemde drukvlakdeel drukken; 20 een en ander zodanig dat tijdens aandrijving van de aandrukmiddelen medium via de mediumtoevoer wordt aangezogen en via de mediumafvoer onder druk wordt afgevoerd.

Door de lokale samendrukking en daarmee 25 afsluiting van de slang door de aandrukelementen en de verplaatsing van die lokale compressie onder invloed van de langs de slang aangedreven aandrukelementen zal het in de in slang aanwezige medium worden voortgestuwd. Na het passeren van een aandrukelement herstelt de vorm van de 30 slang zich onder invloed van zijn elastische 2000032 t 2 eigenschappen. Aan de zuigzijde wordt door dit mechanisme medium in de slang ingezogen.

Doordat ervoor is gezorgd, dat de slang altijd lokaal wordt dichtgedrukt door ten minste één lokaal 5 werkzaam aandrukelement, werkt de pomp als afsluiter, zodanig dat de perszijde en de zuigzijde van elkaar gescheiden zijn.

De slang wordt in de peristaltische pomp telkens successievelijk lokaal belast door de onder druk 10 passerende aandrukelementen. Dit veroorzaakt vermoeiing van het materiaal van de slang. Een hierdoor na verloop van tijd ontstane vermoeiingsscheur kan uiteindelijk tot breuk van de slang leiden, waardoor te verpompen respectievelijk verpompt medium uit de slang kan treden 15 en eventueel aan de buitenzijde van de slang aanwezig smeermiddel zich kan vermengen met verpompt medium. Omdat het proces van de scheurvorming van vele factoren afhankelijk is, is het moment waarop de breuk optreedt moeilijk voorspelbaar. Een breuk veroorzaakt onder meer 20 de beschreven technische storingen en geeft aanleiding tot ongewenst onderhoud op een niet-voorspelbaar moment.

Met het oog op het voorgaande is het een doel van de uitvinding de levensduur van de slang substantieel te verlengen.

25 Verder zijn peristaltische pompen van het beschreven bekende type vaak niet competitief met andere verdringerpompen, omdat de pompcapaciteit van peristaltische pompen relatief klein is in relatie tot zijn afmetingen en zijn kostprijs. Het verhogen van de 30 capaciteit door het verhogen van het toerental zou overwogen kunnen worden, ware het niet dat hierdoor door gebruikelijke peristaltische pompen de levensduur van de slang sterk verkort wordt. Het is daarom een verder doel van de uitvinding, de bekende pomp zodanig te 35 modificeren, dat de levensduur van de slang wordt verlengd of de pompcapaciteit wordt verhoogd door verhoging van het toerental van de pomp.

Met het oog op het voorgaande verschaft de < Λ 3 uitvinding een peristaltische pomp van het in de aanhef vermelde type, die het kenmerk vertoont, dat het drukvlak, de slang en de aandrukmiddelen met de aandrukelementen zich in een bad met smeermiddel 5 bevinden; en het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) is.

In een voorkeursuitvoering vertoont de pomp het kenmerk, dat het materiaal van de slang ethyleen-10 propyleen-dieen-rubber (EPDM) en polypropyleen (PP) bevat.

In een specifieke uitvoering vertoont de pomp de bijzonderheid, dat de pomp van het lineaire type is. Met "lineair" wordt bedoeld een pomp, waarbij de 15 aandrukelementen een althans min of meer rechtlijnige baan langs het drukvlak volgen, welk drukvlak eveneens een althans min of meer rechtlijnige vorm bezit.

Bekend is verder een peristaltische pomp voor het verpompen van een medium, welke pomp van het 20 roterende type is en omvat: een pomphuis/ een in dat pomphuis aanwezig, gebogen drukvlak waarvan althans een deel de algemene vorm van een cirkelboog met een hartlijn vertoont; 25 een elastisch vervormbare slang, waarvan een deel tegen het drukvlak aanligt, welke slang een mediumtoevoer en een mediumafvoer bezit; een rotor met een aantal op gelijke angulaire en radiale posities geplaatste aandrukelementen, zoals 30 rollen of nokken; welke rotor roterend aandrijfbaar is rond een hartlijn; en welke aandrukelementen tijdens bedrijf het met het betreffende aandrukelement in contact verkerende 35 slangdeel onder lokale samendrukking en afsluiting daarvan tegen het genoemde drukvlakdeel drukken; een en ander zodanig dat tijdens de rotatie van de rotor medium via de mediumtoevoer wordt aangezogen en Λ

J

4 via de mediumafvoer onder druk wordt afgevoerd.

Deze pomp is in het kader van de uitvinding van bijzonder belang, omdat een dergelijke pomp, algemeen aangeduid als "slangenpomp" zeer gangbaar is en zich 5 uitstekend leent voor aanpassing in termen van de leer van de onderhavige uitvinding.

Volgens de uitvinding vertoont deze genoemde roterende peristaltische pomp het kenmerk, dat het drukvlak, de slang en de aandrukmiddelen met de 10 aandrukelementen zich in een bad met smeermiddel bevinden; en het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) is.

Opgemerkt wordt, dat deze roterende pomp 15 weliswaar een andere opbouw bezit dan bijvoorbeeld een lineaire pomp volgens de uitvinding, maar dat de daarin geïmplementeerde principes dezelfde zijn. Daardoor zijn ook de resultaten van de leer volgens de uitvinding ook bij de roterende pomp gemakkelijk realiseerbaar.

20 Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een slang voor een peristaltische pomp van het omschreven type, volgens welke werkwijze men een granulaat, bestaande uit een rubber en een thermoplastische kunststof, onder 25 temperatuurverhoging en druk door een ringvormige extrusiekop perst en het uit de extrusiekop uittredende slangvormige extrudaat doet afkoelen en van het aldus verkregen extrudaat een slang van de gewenste lengte scheidt.

30 Volgens deze werkwijze wordt "nieuw", dat wil zeggen in principe nog niet voorgebruikt materiaal gebruikt.

Ook leent de genoemde materiaalkeuze volgens de uitvinding zich voor recycling van bijvoorbeeld reeds 35 gebruikte slangen van het type volgens de uitvinding. In dit verband verschaft de uitvinding tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een slang voor een pomp, volgens welke werkwijze men een eerder vervaardigde en 5 eventueel reeds gebruikte slang fijnmaalt, zodanig dat men een granulaat verkrijgt dat bestaat uit een rubber en een thermoplastische kunststof, welk granulaat men onder temperatuurverhoging en druk door een ringvormige 5 extrusiekop perst, en het uit de extrusiekop uittredende slangvormige extrudaat doet afkoelen en van het aldus verkregen extrudaat een slang van de gewenste lengte scheidt.

Verder richt de uitvinding zich op een slang, 10 die is bestemd en uitgevoerd om te worden toegepast als onderdeel van een peristaltische pomp van het type volgens de uitvinding. Deze slang vertoont volgens de uitvinding het kenmerk, dat het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) is.

15 Ter toelichting van de uitvinding volgen nu nog drie definities: (1) Een thermoplastisch vulcanisaat of TPV is een thermoplastische elastomeer (TPE) met een chemisch gecrosslinkte rubberfase, geproduceerd door middel van 20 dynamische vulcanisatie.

(2) Een thermoplastische elastomeer (TPE) maakt deel uit van een familie van rubberachtige materialen, die, anders dan de gebruikelijke gevulcaniseerde rubbers, op dezelfde wijze als thermoplastische materialen kunnen 25 worden bewerkt en gerecycled. Thermoplastische elastomeren bieden prestaties en eigenschappen die overeenkomen met gebruikelijke uitgeharde rubber-produkten, maar kunnen worden bewerkt met de snelheid, het rendement en de bedrijfseconomische voordelen van 30 thermoplasten.

(3) Dynamische vulcanisatie is het procédé van het smelten van een innig mengsel van een thermoplastische polymeer en van een geschikt reactief rubber-polymeer ter verkrijging van een TPE met een chemisch gecrosslinkte 35 rubberfase, resulterende in eigenschappen die dichter bij die van een thermohardende rubber is gelegen dan in het geval van dezelfde niet-gecrosslinkte samenstelling.

6 «

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de enige figuur.

Deze figuur toont een dwarsdoorsnede door een peristaltische pomp 1 van het roterende type volgens de 5 uitvinding. De pomp 1 omvat: een pomphuis 2; een in dat pomphuis 2 aanwezig drukvlak 3 met de algemene vorm van een halve cilinder, die zich over 180° uitstrekt en een hartlijn 5 bezit; 10 en een elastisch vervormbare slang 4 die een mediumtoevoer 6 en een mediumafvoer 7 bezit; een rotor 8 met twee onderling diametraal, dat wil zeggen met onderlinge hoeken van 180° en gelijke radiale posities ten opzichte van de hartlijn 5, die tevens de hartlijn van de 15 rotor 10, geplaatste aandruknokken 9, 10, die in deze uitvoering als deels-cilindrische nokken met hartlijnen respectievelijk 11, 12 zijn uitgevoerd, welke rotor 8 door middel van niet-getekende aandrijfmiddelen roterend aandrijfbaar is rond de hartlijn 5; 20 welke aandruknokken 9, 10 tijdens bedrijf het met de betreffende aandruknok 9, 10 in contact verkerende deel van de slang 4 onder lokale samendrukking en afsluiting daarvan tegen het drukvlak 3 drukken; een en ander zodanig, dat tijdens de rotatie· 25 van de rotor 8 medium via de mediumtoevoer 6 wordt aangezogen en via de mediumafvoer 7 onder druk wordt afgevoerd.

Het ingezogen medium is aangeduid met een pijl 13. Het onder druk afgevoerde medium is aangeduid met een 30 pijl 14.

De constructie van de pomp 1 is op zichzelf bekend. De uitvinding is gelegen in de keuze van het materiaal van de slang 3. Dit materiaal is een thermoplastisch vulcanisaat (TPV).

35 Een zeer geschikt materiaal bevat ethyleen- propyleen-dieen-rubber (EPDM) en polypropyleen (PP).

Een andere mogelijkheid is, dat het materiaal van de slang nitrilrubber (NBR) en polypropyleen (PP) Λ 7

TM

bevat. Een voorbeeld is Geolast van Advanced Elastomer Systems, België.

Weer een andere keuze is, dat het materiaal van de slang nitrilrubber (NBR) en polyvinylchloride (PVC) 5 bevat. Een voorbeeld hiervan is Nitrovin™ van Vi-Chem Corporation, USA.

Weer een andere keuze is, dat het materiaal van de slang polyacrylaatrubber (ACM) en polyamide (PA) bevat. Een voorbeeld hiervan is Zeotherm® van Zeon 10 Chemicals, USA.

In de pompruimte 15 bevindt zich een vloeibaar smeermiddel. Zeer geschikt als smeer- en koelmiddel werkzame vloeistof is in de handel verkrijgbaar van aanvraagster onder de naam "Bredel Genuine Hose 15 Lubricant". Dit is een vloeistof met een dynamische viscositeit van circa 600 - 700 mPa.s (20 °C) . Dit smeer-en koelmiddel is in de Verenigde Staten bij NSF geregistreerd onder nummer 123204.

Proeven hebben aangetoond, dat de combinatie 20 van het materiaal voor de slang volgens de uitvinding en een peristaltische pomp volgens de uitvinding, waarbij het drukvlak 3, de slang 4 en de rotor 8 met de aandruknokken 9, 10 zich in een smeermiddel bevinden, een levensduur kan hebben die drie tot zeven maal zo groot is 25 als: (1) bij toepassing van hetzelfde materiaal voor de slang in een niet-gesmeerde peristaltische pomp, waarbij de aandruknokken 9, 10 zijn vervangen door vrij draaiende rollen; 30 (2) bij het gebruik van enig ander getest materiaal in een niet-gesmeerde peristaltische pomp met rollen; en (3) bij een gesmeerde peristaltische pomp met vaste nokken en gebruikelijke slangmaterialen, 35 bijvoorbeeld al dan niet van een versterking voorziene rubber slangen.

Tevens hebben proeven aangetoond, dat de combinatie een drie tot tien maal zo groot pompdebiet 8 mogelijk maakt door het opvoeren van het toerental van de rotor 8.

2000032

Claims

1. Peristaltische pomp voor het verpompen van een medium, zoals een vloeistof, een gas, een slurrie, een granulaat, of een combinatie van twee of meer daarvan, welke pomp omvat: 5 een pomphuis; een in dat pomphuis aanwezig drukvlak; een elastisch vervormbare slang, waarvan een deel tegen het drukvlak aanligt, welke slang een mediumtoevoer en een mediumafvoer bezit; en 10 aandrukmiddelen met een aantal equidistant geplaatste aandrukelementen, zoals rollen of nokken; welke aandrukmiddelen aandrijfbaar zijn, zodanig dat de aandrukelementen langs de slang bewegen; en 15 welke aandrukelementen tijdens bedrijf het met het betreffende aandrukelement in contact verkerende slangdeel onder lokale samendrukking en afsluiting daarvan tegen het genoemde drukvlakdeel drukken; een en ander zodanig dat tijdens aandrijving 20 van de aandrukmiddelen medium via de mediumtoevoer wordt aangezogen en via de mediumafvoer onder druk wordt afgevoerd; met het kenmerk, dat het drukvlak, de slang en de aandrukmiddelen 25 met de aandrukelementen zich in een bad met smeermiddel bevinden; en het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) is.

2. Peristaltische pomp volgens conclusie 1, waarin het materiaal van de slang ethyleen-propyleen- 0 Λ Λ Λ Π 7 Ο dieen-rubber (EPDM) en polypropyleen (PP) bevat.

3. Peristaltische pomp volgens conclusie 1, waarin het materiaal van de slang nitrilrubber (NBR) en 5 polypropyleen (PP) bevat.

4. Peristaltische pomp volgens conclusie 1, waarin het materiaal van de slang nitrilrubber (NBR) en polyvinylchloride (PVC) bevat.

5. Peristaltische pomp volgens conclusie 1, waarin het materiaal van de slang polyacrylaatrubber (ACM) en polyamide (PA) bevat.

6. Peristaltische pomp volgens een der voorgaande conclusies, waarin het materiaal van de slang een hardheid in het gebied van 55 - 95 Shore A bezit en is gekozen in afhankelijkheid van de afmeting van de slang, de ontwerp-tegendruk van het medium in de slang en 20 de gewenste chemische resistentie.

7. Peristaltische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat 25. de pomp van het lineaire type is.

8. Peristaltische pomp volgens een der voorgaande conclusies voor het verpompen van een medium, welke pomp van het roterende type is en omvat: 30 een pomphuis; een in dat pomphuis aanwezig, gebogen drukvlak waarvan althans een deel de algemene vorm van een cirkelboog met een hartlijn vertoont; een elastisch vervormbare slang, waarvan een 35 deel tegen het drukvlak aanligt, welke slang een mediumtoevoer en een mediumafvoer bezit; een rotor met een aantal op gelijke angulaire en radiale posities geplaatste aandrukelementen, zoals * rollen of nokken; welke rotor roterend aandrijfbaar is rond een hartlijn; en welke aandrukelementen tijdens bedrijf het met 5 het betreffende aandrukelement in contact verkerende slangdeel onder lokale samendrukking en afsluiting daarvan tegen het genoemde drukvlakdeel drukken; een en ander zodanig dat tijdens de rotatie van de rotor medium via de mediumtoevoer wordt aangezogen en 10 via de mediumafvoer onder druk wordt afgevoerd; met het kenmerk/ dat het drukvlak, de slang en de aandrukmiddelen met de aandrukelementen zich in een bad met smeermiddel bevinden; en 15 het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) is.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een slang voor een peristaltische pomp volgens een der 20 conclusies 1-8, volgens welke werkwijze men een granulaat, bestaande uit een rubber en een thermoplastische kunststof, onder temperatuurverhoging en druk door een ringvormige extrusiekop perst en het uit de extrusiekop uittredende slangvormige extrudaat doet 25 afkoelen en van het aldus verkregen extrudaat een slang van de gewenste lengte scheidt.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een slang voor een pomp volgens een der conclusies 1-10, 30 volgens welke werkwijze men een eerder vervaardigde en eventueel reeds gebruikte slang fijnmaalt, zodanig dat men een granulaat verkrijgt dat bestaat uit een rubber en een thermoplastische kunststof, welk granulaat men onder temperatuurverhoging en druk door een ringvormige 35 extrusiekop perst, en het uit de extrusiekop uittredende slangvormige extrudaat doet afkoelen en van het aldus verkregen extrudaat een slang van de gewenste lengte scheidt. Λ

11. Slang, bestemd en uitgevoerd om te worden toegepast als onderdeel van een peristaltische pomp volgens een der conclusies 1 - 10, 5 met het kenmerk, dat het materiaal van de slang een thermoplastisch vulcanisaat (TPV) conform een der conclusies 1 - 6 is. k ie k k ir 10 -'2 0 0 0 03?