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BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur gleichzeitigen
Förderung mehrerer, in getrennten Förderstrecken befindlicher gleicher und/oder
ungleicher fluidischer Mittel mit Hilfe eines Antriebes.
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Es sind bereits Pumpen insbesondere für Laborzwecke bekannt, welche
eine halbkreisförmig gebogene Förderstrecke aus einem Schlauch aufweisen, der von
einem rotierenden Körper berstrichen wird, so daß sich im Innern des Schlauches
ein entsprechender Förderdruck ausbildet, durch den das Fluid in Förderrichtung
getrieben wird. Durch den rotierenden Körper werden die Schläuche erheblich strapaziert
und unterliegen daher einem großen Verschleiß.
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Ferner ergibt sich durch die Einwirkung des rotierenden Körpers auf
den Schlauch eine starke Zugwirkung, der durch eine entsprechende Befestigung des
Schlauches entgegengewirkt werden muß. Auch hierdurch erhöht sich der Verschleiß
des Schlauches und es wird seine radiale Elastizität, welche für die Pumpwirkung
von ausschlaggebender Bedeutung ist, erheblich reduziert.
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Unmittelbar nach jeder Einwirkung des rotierenden Körpers auf den
Schlauch muß eine Rückstellkraft des Schlauches diesen wieder in die Ursprungsform
zurückbringen. Diese Rückstellkraft muß in jedem FaJl größer als die durch das Fluid
hervorgerufene Gegenkraft sein, um eine Förderwirkung zu erzielen. Bei diesen Rückstellkräften
des Schlauches handelt es sich um radial wirkende Kräfte. Da der gummielastische
Schlauch in seinem Gefüge vernetzt ist, wird diese radial wirkende Kraft durch eine
axial aufrechterhaltene Spannung erheblich reduziert, so daß sich eine relativ geringe
Pumpwirkung ergibt. Dies mag auch der Grund dafür sein, daß diese Pumpen bisher
überwiegend nur im Laborbetrieb Anwendung fanden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe vorzuschlagen,
welche mit einem relativ geringen Verschleiß arbeitet, auf die Förderstrecken keine
axialen Spannungen ausübt, und somit die volle Gmmielastizität des Schlauchmaterials
ausnutzt, und welche die Parallelschaltung mehrerer Förderstrecken und den Antrieb
durch einen einzigen Motor gestattet.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
mehrere, jeweils durch ein Ein- und Auslaßventil sperrbare, gummielastische Schläuche
aufweisende Förderstrecken zueinander achsparallel auf einem Kreis angeordnet sind,
in dessen Zentrum ein motorisch antreibbarer Exzenter rotierbar gelagert ist, und
der Exzenter bei seiner Drehbewegung die gummielastischen Schläuche hintereinander
mit einer Kraft beaufschlagt, durch welche sich in jedem Schlauch ein die Ventile
betätigender Förderdruck mit der Exzenter-Drehfrequenz auf- und abbaut.
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Zur Bildung einer kompakten Anlage ist in Weiterbildung der Erfindung
an den Ein- und Ausgängen der Förderstrecken ein jeweils mehrere Fördserstrecken
verbindendes Kanalsystem angeordnet.
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Nach; der Erfindung bestehen die die gummielastischen Schläuche aufweisenden
Förderstrecken jeweils aus einem gummielastischen Silikon-Schlauch, dessen Querschnittsform
im Ebenenbereich der Einwirkung des Exzenters durch eine Justiervorrichtung veränderbar
ist.
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Die kreisförmig und zueinander achsparallel angeordneten Förderstrecken
sind mit dem motorisch antreibbaren Exzenter in vorteilhafter Weise in einem Käfig
angeordnet, in dessen durch Ständer und Streben miteinander verbundenen Ober- und
Unterteil das mehrere Föderstrecken verbindende Kanalsystem sowie die jeweils eine
Förderstrecke begrenzenden Ein- und Auslaßventile integriert sind. Hierdurch ergibt:
sich eine kompakte Pumpe, welche von einem einzigen Elektromotor angetrieben wird
und welche die Möglichkeit eröffnet, mehrere Förderstrecken parallel zu schalten
und verschleißarm zu betreiben.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Ein- und Auslaßventil
gleicharlig ausgebildet und weist jeweils einen mit einer Zentralbohrung versehenen
Ventilkörper mit einer die Zentralbohrung abdeckenden Membrane auf. Ferner weist
der Ventilkörper zentrisch um die Bohrung eine Nut und die Membrane der Nut zugeordnete
Öffnungen auf, wobei zischen Nut und Bohrung ein von der Membrane abgedeckter Steg
als Ventil- und kreisringförmige Sperrfläche vorhanden ist.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei
zeigen: FIGUR 1 einen axialen Längsschnitt durch de Pumpe mit Antrieb, Getriebe
und Exzenter; FIGUR 2 einen Querschnitt II-II gemäß Figur 1 durch die Pumpe; FIGUR
3 einen Querschnitt III-III gemäß Figur 1 durch die Pumpe; FIGUR 4 einen vergrößerten
Längsschnitt durch einen Ventilkörper; FIGUR 5 einen Querschnitt durch einen Exzenter;
FIGUR 6 einen Längsschnitt durch einen Exzenterkörper mit einer äußeren Kugelform;
FIGUR 7 eine Draufsicht auf eine Ventilscheibe; FIGUR 8 einen axialen Längsschnitt
durch einen Exzenterkörper; und FIGUR 9 einen Längsschnitt durch ein Justierelement;
Die Figur 1 zeigt einen axialen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe
nach der Erfindung mit einem motorischen Antrieb 11, einem Getriebe 25, einer zentral
durch die Kugellager 27 und 28 gelagerten Achse 26 und einem mit der Achse 26 kraftschlüssig
verbundenen Exzenter 5.
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Mit Ausnahme des Antriebes ]l und seines Getriebes 25 ist die Pumpe
1 aus zwei gleichen Käfig- und Deckelelementen aufgebaut, bestehend aus dem Oberteil
15, dem Unterteil 16 und den Streben 13, 14, 29 und 30. In dem Ausführungsbeispiel
werden beispielsweise sechs Streben verwendet, von denen die Streben 13, 14, 29
und 30 in der Figur 1 erkennbar sind.
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Die Streben sind an ihrem Ende abwechselnd mit einem Stift 31 und
einer dazu passenden Bohrung 32 versehen, so daß das Ober- mit dem Unterteil 15
bzw. 16 mittels Steckverbindung verbunden werden kann. Die Herstellung der Verbindung
der Deckplatte mit dem Oberteil und entsprechend mit dem Unterteil erfolgt beispielsweise
durch Ultraschall-Verschweißung.
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Das Ober- und Unterteil 15 und 16 weist jeweils sechs Schlauchanschlußstutzen
34 bzw. 35 auf, welche nach dem Zusammenbau gegenüberliegend angeordnet sind und
welche jeweils ein Ventil 3 bzw. 4 aufnehmen. Diese Ventile, auf die anhand der
Figuren 4 und 7 später näher eingegangen wird, sind gleich ausgebildet und ausgerichtet,
so daß sie in einer Förderstrecke 2 als Einlaß- bzw. Auslaßventil arbeiten. Über
die Schlauchanschlußstutzen 34 bzw. 35 befinden sich im montierten Zustand der Pumpe
1 die Enden 36, 37 des Schlauches einer Förderstrecken 2. Die Schlauchanschlußstutzen
35, 34 des Ober- bzw. Unterteils 15, 16 führen jeweils in ein Kanalsystem 17 bzw.
18, welches anhand der Figur 3 später näher beschrieben wird.
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Die miteinander verbundenen Streben des Ober- und Unterteils weisen
an ihrer Verbindungsstelle ein Justierelement 10 auf, welches jeweils mit Hilfe
einer Verstellschraube 38 in Richtung des Exzenters 5 verstellt werden kann. Das
Justierelement 10 drückt hierbei gegen die Förderstrecke 2 und verändert dadurch
den Querschnitt der lörderstrecke im Arbeitsbereich des Exzenters 5.
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Wie weiter aus der Figur 1 ersichtlich ist, sind mehrere, jeweils
durch das Ein- und Auslaßventil 3,4 sperrbare, gummielastische Schläuche aufweisende
Förderstrecken 2, 6, 7 zueinander achsparallel auf einem Kreis angeordnet (s. hierzu
auch Figur 2), in dessen Zentrum der durch den Motor 11 antreibbare Exzenter 5 rotierbar
gelagert ist.
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Bei seiner Drehbewegung um die Achse 26 mit einer einstellbaren Exzentrizität
beaufschlagt der Exzenter 5 die gummielastischen Schläuche hintereinander mit einer
Kraft, durch welche sich in jedem Schlauch ein die Ventile 3,4 betätigender Förderdruck
mit der Exzenter-Drehfrequenz auf- und abbaut.
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Die die gummielastischen Schläuche aufweisenden Förderstrecken 2,6,7
bestehen jeweils aus einem gummiclaslischen Siiikon-Schlauch, dessen Querschnittsform
im Ebenenbereich der Einwirkung des Exzenters 5 durch die bereits genannte filustiervorrichtuno
10 ver.inderbar ist, wodurch die Empfindlichkeit der Pumpe verändert und der Verschleiß
auf ein Minimum reguliert werden kann. Die Justiervorrichtung 10 drückt die Förderstrecke
2 bei entsprechender Verstellung dem Exzenter 5 entgegen, so daß seine Einwirkstrecke
größer oder kleiner wird. Imine große Einwirkungsstrecke übt eine entsprechend starke
Kraft auf die Förderstrecke aus, so daß eine erhöhte Druckdifferenz in der Förderst
reck aufgebaut wird, welche die Pumpleistung entsprechend sleigerl.
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Durch Betätigung des Motors 11 wird über das Getriebe 25 die Achse
26 in Rotation versetzt, wodurch der Exzenter 5, welcher mit einer tonnenförmigen
Außenform versehen ist, die auf einem Kreis angeordneten Förderstrecken 2 hintereinander
mit einer Kraft beaufschlagt. Hierdurch wird in jeder Förderstrecke 2 hintereinander
ein Druck und unmittelbar danach durch die gummielastische Wirkung der Selikon-Schläuche
ein Unterdruck aufgebaut, wodurch unter entsprechender Mitwirkung der Ein-und Auslaßventile
3 und 4 eine Föderleistung erreicht wird.
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Die Figur 2 gibt einen Schnitt II-II aus Figur 1 wieder. Sechs Schlauchanschlußstutzen
34 sind in einem Kreis angeordnet, so daß der Exzenter bei seiner Rotation alle
Förderstrecken je nach Einstellung der Justiervorrichtungen entsprechend beautschlclgen
kann. Wie weiter aus der Figur 2 zu entnehmen ist, weist die Pumpe sechs Streben
41, 42 des Gehäuses auf.
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In dem vorliegenden Ausffihrungsbeispiel sind jeweils drei leirderstrecken
zusammengeschlossen, wie anhand der Figur 3 näher beschrieben wird. Die Pumpe weist
daher zwei Einlaufstutzen 9 und 39 auf. Damit lassen sich gleichzeitig zwei fluidische
Mittel voneinander getrennt fördern. Es sind nach der Erfindung auch anderszahlige
Zusammenschlüsse möglich.
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Die Figur 3 gibt einen Schnitt: 1II-III aus Figur 1 wieder. Aus dieser
Draufsicht gehen zwei Kanalsystem 17 und 18 hervor, wobei jedes System einen Auslaufstutzen
8 bzw. 42 aufweist. Die Förderstrecken 2, 6 und 7 führen hierbei zum Auslaufstutzen
8. Die Bohrungen 43, 44,und 45 führen mit ihren entsprechenden Förderstrecken zu
Auslaufstutzen 42. Der Trennkanal 46 gewährleistet eine sichere Trennung des Kanalsystem
17 von dem Kanalsystem 18.
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Die Figur 4 zeigt den Querschnitt eines Ein- oder Auslaßventils 3
bzw.
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4. Sämtliche und und Auslaßventile 3,4 sind gleichartig ausgebildet
und weisen jeweils einen mit einer Zentralbohrung 19 versehenen Ventilkörper 20
mit einer die %ntralbohrung 19 abdeckenden Membrane 22 auf (s.hierzu auch Figur
7). Der Ventilkörper 20 weist ferner zentrisch um die Bohrung 19 eine Nut 21 und
die Membrane 22 der Nut 21 zugeordnete Öffnungen 23 auf, wobei zischen Nut und Bohrung
ein von der Membrane abgedeckter Steg 24 als Ventil- und kreisringförmige Sperrfläche
vorhanden ist. Der Klemmring 47 dien dazu den Ventilkörper 20 im Schlauchanschlußstutzen
34 zu verklemmen.
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Die in Richtung des Pfeiles 48 strömende FLüssigkeit hebt die Membrane
22 in ihrem Zentrum an, umströmt den Steg 24 und gelangt in die Nut 21 und durch
die Öffnungen 23 in der Membrane 22 in eines der Kanalsysteme 17 oder 18. Die kleine
Fläche des Steges 24 erhält eine relativ große spezifische Flächenbelastung und
erzielt dadurch eine ausreichende Ventilfestlgkeit. Der schmale Steg 24 sorgl jedoch
in vorteilhafter Weise dafür, daß sich keine Ablagerungen festsetzen und daß das
Ventil eine hohe Empfindlichkeit aufweist, d.h. bereits bei geringen Druckcii fferenzen
wird eine sichere DurchlR- <cter Sperrwi kung ereicht
Wie aus
der Figur 7 ersichtlich ist, kann die Membrane 22 uuch dcrar-lig ausgebildet sein,
daß die Öffnungen 23 auf einer Seite miteinander verbunden sind, beispielsweise
durch einen Einschnitt 50. Damit wird erreicht, daß die Zentral fläche der Membrane,
welche von den Öffnungen umgeben ist, als Klappe wirkt, wobei die Verbindungsfläche
zwischen den Öffnungen 23 als Scharnier fungiert. Die Figuren 5, 6 und 8 zeigen
Einzelheiten des Exzenters 5.
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So zeigt die Figur 5 eine Draufsicht auf einen Schnitt des Exzenter
5.
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Aus der Figur 6 geht ein Axialschnitt des Exzenters 5 hervor. Die
Oberfläche 49 des Exzenters 5, welche bei seiner Drehbewegung gegen die Schläuche
der Förderstrecken 2 preßt, ist kugel- oder tonnenförmig ausgebildet. Hierdurch
schmiegt sich der beaufschlagte Schlauch der Förderstrecke 2 der Oberfläche an,
sodaß eine geringe Oberflächenbelastung und damit ein geringer Verschleiß erzeugt
wird.
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Die Figur 9 zeigt die Justiervorrichtung 10, welche sich an jeder
Strebe der Pumpe befindet, um eine Verstellung der Förderstrecke in Richtung des
Exzenters 5 durchführen zu können.
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Das Getriebe 25 der Pumpe 1 kann derartig ausgebildet sein, daß mehrere
Pumpen 1 parallel geschaltet von einem Antrieb 11 angetrieben werden.
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Durch Parallelschaltung einer Zahl von n Förderstrecken und Zusammenschluß
dieser Förderstrecken lassen sich die Druckfrequenzen um die Größe n erhöhen und
die Druckschwankungen damit entsprechend reduzieren, so daß ein nahezu stetiger
Fluß des geförderten Fluids erreicht wird.
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Sämtliche mit dem Fluid in Verbindung kommende Elemente bestehen bei
der Erfindung aus säuren- und alkalin-resistnte Materialien.
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Die Pumpe ist ferner sei bstansugend und li-ißt sich somit als S.lugpumpe
einsetzen.
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Die einzelnen parallel liegenden Förderst recken lassen ich beliebig
zusammenschalten. Hierbei ist es auch möglich, die Zahl der Eingangskanäle ungleich
zu der %ahl der Ausgangskunäle zu gestalten.