DE2425509A1

DE2425509A1 - Doppelpumpenvorrichtung zum mischen von zwei oder mehr fluessigkeiten in unterschiedlichen verhaeltnissen und mit verschiedenen konzentrationen

Info

Publication number: DE2425509A1
Application number: DE19742425509
Authority: DE
Inventors: Carlo Prof Fragale; Dante Guidarini; Paolo Prof Papoff
Original assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Current assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1975-01-02
Also published as: CH580444A5; NL175347B; DE2425509C2; GB1478597A; US3935971A; NL175347C; NL7407069A; JPS5071357A; IT989648B; JPS5749925B2

Description

Di-,¹.; V Π. ' ■ ο 24. Mai 1974

Dr: :Λ M.-11:-) art Hg./kr

P α t - η t α η w ö i 13 £ 4 £ O U U 9

506 Refrath bei Köln
Frankenforster Straße 137

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE Rom / Italien

"Doppelpumpenvorrichtung zum'Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeiten in unterschiedlichen Verhältnissen und mit verschiedenen Konzentrationen"

Die Erfindung betrifft eine Doppelpumpenvorrichtung zum Mischen und/oder Messen von zwei oder mehr Flüssigkeiten in unterschiedlichen Verhältnissen und mit verschiedenen Konzentrationen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung, die zwei voneinander unabhängige peristallische Pumpen umfaßt und die insbesondere zum Erzeugen von Lösungen oder Suspensionen von zwei Flüssigkeiten über das relative Solvent hinaus geeignet ist,

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bo daß es möglich ist, nicht nur das relative Verhältnis der beiden Flüssigkeiten, sondern auch die Konzentration der Lösung oder Dispersion beliebig und unabhängig voneinander einzustellen. Peristallische Pumpen zum abgemessenen Pumpen von Flüssigkeiten sind bekannt. Diese Pumpen umfassen als wesentlichen Bestandteil einen zusammendrückbaren Schlauch, der einer fortschreitenden Quetschwirkung ausgesetzt ist, die durch eine Rolle oder eine Nocke erzeugt wird, um eine Voranbewegung der Flüssigkeit zu erzeugen, die in dem Schlauch enthalten ist, der ein Teil eines vollständigen Systems darstellt.

Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einheit, die zwei peristallische Pumpen umfaßt, von denen jede auf zwei oder mehr zusammendrückbar Schläuche einwirkt und die durch ein elektronisches Antriebssystem so gesteuert sind, daß die beiden Pumpen Pumpgeschwindigkeiten haben oder Mengen der Flüssigkeit fördern, die in Verhältnissen kontinuierlich veränderbar sind, die voneinander abhängen, so daß dann, wenn die Pumpgeschwindigkeit der einen der Pumpen nach einem bestimmten Gesetz erhöht oder verringert wird, sich die Pumpgeschwindigkeit der anderen Pumpe nach dem gleichen Gesetz verringert oder erhöht.

Da jede Pumpe auf zwei oder mehr zusammendrückbare Schläuche einwirkt, ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, durch die Schläuche verschiedene Flüssigkeiten zu fördern und eine

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Mischung von Flüssigkeiten in gewünschten Verhältnissen zu erhalten oder Lösungen, wobei es möglich ist, sowohl das relative Verhältnis der Flüssigkeiten als auch die Konzentration in der Lösung zu verändern.

Das. Steuersystem für die beiden peristallischen Pumpen umfaßt zwei voneinander unabhängige Elektromotoren, deren Rotoren durch einen Differentialverstärker angetrieben werden, wobei an einen Eingang des Differentialverstärkers ein feststehendes Bezugspotential angelegt wird, während der andere Eingang ein Potentiometer umfaßt, dessen Einstellung die Veränderung der beiden Ausgänge des Differentialtransformators bestimmt. lurch Einwirken auf das Eingangspotentiometer ist es also möglich, die Anzahl der Umdrehungen des einen Motors und die davon abhängige Verringerung der Anzahl der Umläufe des anderen Motors zu erreichen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Verlauf des Ausstoßverhältnisses der beiden Flüssigkeiten und/oder ihrer Konzentration nicht linear sein kann. In der Tat, wenn die verschiedenen zusammendrückbaren Schläuche unterschiedliche Durchmesser haben, wird das Verhalten der besagten Parameter nicht mehr linear sein, wird jedoch von den Verhältnissen der Querschnitte der verwendeten Schläuche abhängen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß obwohl ein Einstellpotentiometer vorgesehen ist, die Vorrichtung ein

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einziges Einstellglied hat und zwar ein Potentiometer, in Abhängigkeit von dessen Einstellung die gewünschten Variationen der Verhältnisse der Flüssigkeit und ihrer Konzentration erreicht werden können.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das nachstehend in Einzelheiten näher beschrieben werden wird, umfaßt die Erfindung zwei peristallische Pumpen, von denen jede auf zwei zusammendrückbare Schläuche einwirkt, von denen einer einen Querschnitt hat, der doppelt so groß als der andere ist (aber gleich two-by-two). Diese Pumpen sind durch zwei elektrische Motoren voneinander abhängig und ähnlich angetrieben, die von einem elektronischen Schaltkreis gespeist werden, der als Grundkomponente einen Differentialtrandbrmator und einen Schaltkreis für die Eingangseinstellung des Differentialtransformators und zur Verstärkung des Ausgangssignals vom Differentialtransformator, damit dieses an die beiden Motoren angelegt werden kann.

Der Differentialtransformator ist gebildet durch einen Doppeltransistor an dessen erste Basis ein einstellbares Eingangspotential und an dessen zweite Basis ein festes Potential angelegt ist. Die besagten Mittel zum Einstellen des Eingangs des Differentialverstärkers umfassen ein erstes Potentiometer, über das das einstellbare Potential an die erste Basis des Doppeltransistors gelegt wird, und ein zweites in Reihe mit dem er-

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sten Potentiometer geschaltetes Potentiometer. Ein Transistor, der als konstanter Stromerzeuger wirkt, ist mit den Emittern des Doppeltransistors verbunden und hat ein Potentiometer im Basiskreis zur Einstellung des Arbeitspunktes des Differentialverstärkers. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Doppelpumpenvorrichtung werden anhand der Zeichnung näher beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel darstellt. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der zwei peristallische Pumpen umfassenden Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, aus dem die Änderungen der Strömung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ersichtlich sind, in der jede der beiden Pumpen auf zwei zusammendrückbare Schläuche einwirkt, von denen einer einen Querschnitt hat, der doppelt so groß als der Querschnitt des anderen ist, die Querschnitte sind gleich two-by-two;

Fig. 3 eine Kurve, die das Verhältnis von zwei Flüssigkeiten zeigt, die mit den beiden Rohren in einer Arbeitsweise der Vorrichtung gezogen werden können;

Fig. 4 den Verlauf des Verhältnisses von zwei Flüssig-

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keiten, die durch die Vorrichtung in einer anderen Arbeitsweise gepumpt werden können;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Veränderungen der Strömungsmenge von zwei Flüssigkeiten in einer Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, die der in Fig. 2 dargestellten Arbeitsweise mit schrittweisen Veränderungen des einstellbaren Potentials an einem Eingang des Differentialverstärkers gleicht, wobei vorausgesetzt wird, daß zum Erhalten dieses Verlaufes das Eingangspotential in konstanten Zeitintervallen verändert wird;

Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer der peristallischen Pumpen in auseinandergezogener Form.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zuerst mit Bezug auf den mechanischen Teil und dann bezüglich des elektronischen Antriebs der beiden darin enthaltenen Motoren beschrieben. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, umfaßt die Vorrichtung zwei peristallische Pumpen A und B, von denen jede auf zwei zusammen-

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drückbare Schläuche einwirkt. Die Pumpe A wirkt auf die Schläuche 1 und 3 und die Pumpe B wirkt auf dieSchläuche 2 und 4 ein. Einzelheiten der "beiden Pumpen werden im Rahmen der Pig. 7 später näher erläutert werden.

Das Arbeitsprinzip ist nicht an den Querschnitt der Schläuche 1, 2, 3 und 4 gebunden. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Schläuche 3 und 4 einen Querschnitt, der doppelt so groß ist als derjenige der Schläuche

1 und 2. Die Vorrichtung umfaßt ferner ein Potentiometer P zum Einstellen der Strömungsmenge. Die Einstellung des Potentiometers P bewirkt durch die Antriebsschaltung, die später näher erläutert werden wird, daß die Geschwindigkeit der einen Pumpe nach einem bestimmten Gesetz erhöht oder verringert wird, während die Geschwindigkeit der anderen Pumpe/hach dem gleichen Gesetz verringert oder erhöht wird.

Da die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch die unabhängigen Schläuche sich linear von Null bis zu einem Maximalwert erhöht, ändert sich gleichzeitig die Strömungsmenge durch die Schläuche

2 und 4 linear von dem Maximalwert, einer Punktion des Durchmessers der Schläuche, herunter bis Null. Dies ist in Pig. 2 dargestellt.

Es ist klar, daß die in den Schläuchen 1 und 2 enthaltenen Flüssigkeiten und die davon getrennt in den Schläuchen 3 und 4

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enthaltenen Flüssigkeiten am Ausgang gemischt werden, daß die Gesamtströmungsmenge .der beiden Schläuche 1 und 2 und die Gesamtströmungsmenge der "beiden Schläuche 3 und 4 konstant bleiben wird, unabhängig von der Einstellung des Potentiometers P, während sich das Verhältnis der in der Zeiteinheit durch den Schlauch 1 gepumpten Flüssigkeitsmenge und der durch den Schlauch 2 gepumpten Menge ändert. Das gleiche trifft auch für die Flüssigkeitsmengen zu, die durch die Schläuche 3 und 4 gepumpt werden.

Es ist ferner klar, daß durch die Auslegung der elektrischen Steuereinrichtung die Strömungsmengen sowohl linear als auch nicht linear entsprechend vorbestimmten Gesetzen geändert werden können, indem immer nur der Drehknopf des Potentiometers gedreht wird.

Nachstehend werden einige Arbeitsweisen der Vorrichtung beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, daß die verwendeten Schläuche gleiche Durchmesser haben.

Arbeitsweise I; Wird durch den Schlauch 1 eine Flüssigkeit L1 und mittels des Schlauches 2 ein geeignetes Verdünnungsmittel gepumpt, wird eine Lösung erhalten, in der die Menge, nämlich die Konzentration der Flüssigkeit L1j linear von Mull bis 100 # variierbar ist. Auf diese Weise wird es möglich sein, eine An-

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zahl von Standardlösungen herzustellen. Grafisch ist diese Arbeitsweise in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt, wobei nur die beiden Schläuche 1 und 2 oder nur die Schläuche 3 und 4 verwendet worden sind.

Arbeitsweise II: Wenn durch den Schlauch 1 die Flüssigkeit L1 und durch den Schlauch 3 eine Flüssigkeit L2 und durch die Schläuche 3 und 4 geeignete Lösungsmittel gepumpt werden, wird nach dem Mischen ein in der Strömungsmenge konstantes System erhalten werden, in dem die Mengen, nämlich die Konzentrationen von L1 und L2, kontinuierlich ansteigen, obwohl das Verhältnis •umgeändert in Abhängigkeit vom Querschnitt der Schläuche 1 und beibehalten bleibt. Auf diese Weise wird es möglich sein, Standardlösungen mit sich ändernder Konzentration von zwei Komponenten herzustellen, deren gegenseitiges Verhältnis unverändert bleibt.

Arbeitsweise III; Wird durch den Schlauch 1 die Flüssigkeit L1 und durch den Schlauch 2 die Flüssigkeit L2 gepumpt, wird ein konstantes Strömungssystem erhalten, in dem durch Erhöhung der Menge von L1 und gleichzeitigem Absenken der Menge von L2 das L1/L2-Verhältnis von Null bis Unendlich verändert werden kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Arbeitsweise IV: Durch den Schlauch 1 wird die Flüssigkeit L1 und durch die Schläuche 2 und 3 wird Flüssigkeit-L2 gepumpt,

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während durch den Schlauch 4 ein Verdünnungsmittel gepumpt wird. Am Auslaß wird ein konstantes Strömungssystem erhalten werden, in dem sich, da die Menge der Flüssigkeit L2 konstant bleibt und diejenige der Flüssigkeit L1 von Null bis zu einem gewissen Maximalwert ansteigt, das Verhältnis L1/I2 der beiden Flüssigkeiten von Null zu einem unendlichen Wert ändert, wie Fig. 4 zeigt.

Bei den vorbeschriebenen Arbeitsweisen wurde vorausgesetzt, daß die Einstellung des Potentiometers P1 kontinuierlich erfolgte. Die Arbeitsweise wird sich jedoch nicht ändern, wenn die Einstellung des Potentiometers schrittweise oder in anderer Weise nicht linear erfolgt. In Fig. 5 der Zeichnung ist dargestellt, wie sich die Kurven ändern, die die Strömungsmenge der Flüssigkeiten L1 und L2 darstellen, wenn die Einstellung des Potentiometers und damit die Eingangsspannung des Differentialverstärkers schrittweise geändert wird.

Nachstehend wird die elektrische Steuereinrichtung näher beschrieben, die es ermöglicht, eine der Pumpen automatisch in Funktion von der anderen einzustellen, so daß einem positiven Zuwachs de^ersten Pumpe ein gleicher negativer Zuwachs der zweiten Pumpe entspricht und umgekehrt. Die Steuereinrichtung umfaßt einen Differentialverstärker, der einen Doppeltransistor TR1 und zwei gleiche Transistoren TR2 umfaßt, deren Basen mit den Transmittern von TR1 und deren Kollektoren direkt mit den

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Kollektoren de.s besagten Doppeltransistors TR1 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren TR2 und TR3 sind miteinander und mit dem Transistor TR1O verbunden, der als konstante Spannungsquelle wirkt. Die Einstellung des Arbeitspunktes des Differentialverstärkers wird durch. Einstellen des Basiswiderstandes des Transistors TR1O, nämlich durch ein Potentiometer P3, erreicht. Die veränderbare Eingangsspannung des Transistors TR1 wird durch ein Potentiometer P1 erreicht, das in Reihe mit einem Potentiometer P2 geschaltet ist, das als Trimmpotentiometer dient. Die beiden Potentiometer P1 und P2 sind an die Klemmen eines Spannungsgenerators E1 angeschlossen.

Das Trimmpotentiometer P2 ermöglicht es, die Geschwindigkeiten der beiden Motoren, die die Pumpen A und B antreiben, gleich zu gestalten, wobei das Potentiometer P1 in einer Mittelstellung gehalten wird, so daß es später möglich sein wird, jede Einstellung in irgendeiner Richtung zur Änderung der Relativgeschwindigkeit der beiden Motoren auszuführen.

Die Ausgänge des Differentialverstärkers sind direkt über zwei Darlington-Verstärker-Kreise TD1, TD2 mit den Klemmen der beiden Motoren M1 und M2 verbunden, zu denen je eine Diode D1 und D2 als Schutz gegen die rück-elektromotorische Kraft geschaltet ist.

Die Wirkungsweise der elektrischen Schaltelemente des Differen-

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tialverstärkers und der Darlington-Verstärker ist jedem Fachmann bekannt und wird daher nicht näher erläutert.

In Fig. 7 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer der peristallischen Pumpen dargestellt, wie sie in der erfindungsgemäßen Doppelpumpenvorrichtung verwendet werden können. Die Pumpe (eine der beiden ist dargestellt, da die andere identisch aufgebaut ist) umfaßt eine Walze 111, die drehbar auf einem Gestell 121 gelagert und durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Elektromotor angetrieben ist. Die Walze 111 trägt zwei Reihen von Rollen 112, 113, die zum Quetschen der zusammendrückbaren Schläuche dienen, die in den Nuten 105 und 106 des Tragteiles 104 angeordnet sind. Das Tragteil ist durch eine Klemme, die ein C-förmiges Glied 103 umfaßt, befestigt, an das der Tragteil durch Schrauben 101 und 102 lösbar angeschraubt ist. Die Klemme 103 weist Nuten 103a, 103b auf, in die Dübel 107, eingreifen, auf denen die Klemme durch Rändelmuttern 109 und 110 festgelegt ist. Auf dem GEstell 121 ist ein Block 114 dicht neben der Walze 111 angeordnet. Der Block 114 umfaßt Zapfen 117, 120 und Zentrierstifte 117a, 117b und 120a, 120b, die in entsprechende Öffnungen in die Klemme 115 eingreifen, von denen nur eine dargestellt ist. Die Klemme 115 umfaßt Schlitze 118, 119, die die zusammendrückbaren Schläuche festlegen, ohne diese zu quetschen. Die Klemme 115 kann lösbar durch eine Rändelmutter 116 festgelegt werden.

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Es ist klar, daß es die Konstruktion der dargestellten Pumpe ermöglicht, eine absolute Sauberkeit zwischen aufeinanderfolgenden Experimenten zu schaffen, da die zusammendrückbaren Schläuche austauschbar sind, so daß eine Verschmutzung mit Rückstandswerkstoff von vorhergehenden Versuchen vermieden wird.

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Claims

Patentansprüche

MJ Doppelpumpenvorrichtung zum Mischen von zwei oder mehr . Flüssigkeiten in unterschiedlichen Verhältnissen und mit verschiedenen Konzentrationen, gekennz ei e h net durch eine erste peristallische Pumpe (A) und eine zweite peristallische Pumpe (B), die je auf mehrere zusammendrückt)are Schläuche (1, 3 bzw. 2, 4) einwirken und die von Elektromotoren (M1 bzw. M2) antreibbar sind, die vorzugsweise gleich sind und voneinander abhängig über eine elektrische Schaltung gespeist werden, die als Hauptschaltelement einen Differentialverstärker (TR1, TR2, TR3, TR1O) und weitere Schaltelemente (P1) zum Ändern der Eingangsspannung des Differentialverstärkers und (TD1, TD2) zum Verstärken der Ausgangssignale des Differentialverstärkers vor deren Anlegen an die Antriebsmotore umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialtransformator einen Doppeltransistor (TR1) umfaßt, an dessen eine Basis eine veränderbare Spannung, die einstellbar ist, und an die zweite Basis eine feste Spannung angelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennz e i chnet , daß die Einrichtung zum Einstellen der veränderbaren Eingangsspannung für den Dif-

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ferentialverstärker ein erstes Potentiometer (P1), über das die veränderbare Eingangsspannung an die erste Basis des Doppeltransistors (TR1) angelegt ist und ein zweites Trimmpotentiometer (P2) umfaßt, das in Reihe mit dem ersten Potentiometer (P1) liegt, und daß beide Potentiometer an einen Spannungsgenerator (E1) angeschlossen Bind.
4· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Einstellung des Arbeitspunktes des Dirfferentialverstärkers eine konstante Stromquelle dient, die einen Transistor (TR1O) und ein Potentiometer (P3) umfaßt, das in den Basiswiderstandkreis geschaltet ist und daß die Stromquelle mit dem Mittelbezugspunkt (die Emitter) des Differentialverstärkers verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verstärken der Ausgangssignale des Differentialverstärkers vor deren Anlegen an die Antriebsmotoren durch Darlington-Verstärker-Kreise (TD1 und TD2) gebildet sind.

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