DE19647867C2

DE19647867C2 - Peristaltic pump

Info

Publication number: DE19647867C2
Application number: DE1996147867
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Baumann; Leonhard Dipl Phys Meixner; Erwin Dipl Chem Yacoub-George; Andreas Dipl Ing Nitsch; Peter Pinkau
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Meixner Leonhard 81243 Muenchen De
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: DE19647867A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe mit einer eine Mehrzahl von Schlauchrollen aufnehmenden Rollen halterung und einem zwischen der Rollenhalterung und einer Andruckvorrichtung fixierten Schlauch. Derarti ge Pumpen werden beispielsweise in Analyseapparaten oder Dosiersystemen eingesetzt.The invention relates to a peristaltic pump with a a plurality of reel-receiving reels bracket and one between the roller bracket and a pressure device fixed hose. Derarti ge pumps are used, for example, in analysis apparatus or dosing systems used.

Schlauchpumpen sind der am meisten verwendete Pumpen typ in chemischen, biochemischen und medizinischen Labors. Ihre Funktionsweise beruht darauf, daß ein elastischer Schlauch gegen umlaufende Rollen gedrückt wird. Die Pumpgeschwindigkeit kann über die Drehzahl der Rollenhalterung sowie den Schlauchinnendurchmes ser beeinflußt werden. Schlauchpumpen zeichnen sich dadurch aus, daß nur der Schlauch und keine mechani schen Teile der Pumpe mit dem zu fördernden Medium in Kontakt kommt. Die einfache Handhabung und die uni verselle Einsetzbarkeit für fast alle Pumpaufgaben haben die Schlauchpumpe zur Standardpumpe in der che mischen und biochemischen Analytik gemacht. Dabei kommt sie sowohl als Stand-alone-Gerät, z. B für Do sieraufgaben, als auch eingebaut in Analysengeräten und Fließinjektionsanalyse (FIA)-Systemen zum Ein satz.Peristaltic pumps are the most widely used pump type in chemical, biochemical and medical Laboratories. Their functioning is based on the fact that a elastic hose pressed against rotating rollers becomes. The pumping speed can depend on the speed the roll holder and the inner tube diameter be influenced. Peristaltic pumps stand out characterized in that only the hose and no mechani parts of the pump with the medium to be pumped Contact comes. The easy handling and the uni versatile usability for almost all pumping tasks have the peristaltic pump for the standard pump in the kitchen mix and biochemical analysis done. Here it comes as a stand-alone device, e.g. B for Thurs sier tasks, as well as installed in analysis devices and flow injection analysis (FIA) systems for one sentence.

Bei herkömmlichen Schlauchpumpen ist die die Schlauchrollen aufnehmende Rollenhalterung einer die Rollenhalterung antreibenden Motor-Getriebe-Kombina tion vorgelagert. Diese Bauweise erschwert eine Mi niaturisierung von Schlauchpumpen erheblich. Außerdem führt diese Anordnung von Rollenhalterung und Motor- Getriebe-Kombination zu einer starken Belastung der Schlauchpumpenlager, welche dementsprechend groß di mensioniert bzw. oft ausgetauscht werden müssen. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Schlauchpumpen in Zusammenhang mit der Lagerbelastung und der Bauform der Rollenhalterung ist das Erfordernis hoher Motor leistungen zum Betrieb der Pumpen. Neben dem daraus resutlierenden erhöhten Stromverbrauch, welcher sich insbesondere bei portablen Systemen negativ auswirkt, ist es nachteilig, daß aufgrund der zumeist großen Motorabmessungen kompakte Pumpenbauformen schwer rea lisierbar sind.This is the case with conventional peristaltic pumps Reel holder for hose reels Roller bracket driving motor-gearbox combination tion upstream. This construction makes a Mi difficult niaturization of peristaltic pumps considerably. Moreover this arrangement of roller holder and motor Gear combination at a heavy load on the Peristaltic pump bearings, which are accordingly large di must be dimensioned or replaced frequently. A Another disadvantage of conventional peristaltic pumps in Connection with the bearing load and the design the roller bracket is the requirement of high motor services for operating the pumps. Besides that resutlating increased power consumption, which is has a negative impact especially on portable systems, it is disadvantageous that due to the mostly large Motor dimensions compact pump designs difficult to react are lisizable.

So ist in US 4,530,647 eine Schlauchpumpe beschrie ben, die einen Antrieb für die an einem Rollenhalter kegelförmig angeordneten Schlauchrollen aufweist, bei der ein Motor an einem Gehäuse außen befestigt ist und das Drehmoment über ein Riemengetriebe und eine Welle auf den Rollenhalter übertragen wird. Dabei ist lediglich die Welle teilweise im Bereich des Rollen halters aufgenommen, wohingegen die übrigen Elemente mit relativ großem Platzbedarf und verringertem Wir kungsgrad, beispielsweise durch die entsprechend gro ße Massenträgheit des Getriebes, im bzw. am Gehäuse angeordnet sind.A hose pump is described in US 4,530,647 ben that have a drive for on a reel seat has conically arranged hose rolls, at a motor is attached to a housing on the outside and the torque via a belt transmission and a Shaft is transferred to the reel seat. It is only the shaft partially in the area of the roll holder, whereas the other elements with a relatively large space requirement and reduced us degree of efficiency, for example by the correspondingly large ß inertia of the gearbox, in or on the housing are arranged.

In DE 31 08 129 A1 wird eine weitere Schlauchpumpe für geringe Durchsatzraten vorgeschlagen. Auch bei dieser ist der Motor außerhalb des Gehäuses angeord net und das Drehmoment wird über ein Zahnradgetriebe, das im Gehäuse aufgenommen ist, übertragen.Another hose pump is described in DE 31 08 129 A1 suggested for low throughput rates. Also at this is the motor located outside the housing net and the torque is via a gear transmission, that is accommodated in the housing.

Aus DE 85 04 221 U1 ist die Verwendung von sogenann ten Schwenksegmenten bekannt, mit denen der Abstand zu den Schlauchrollen eingestellt werden kann.DE 85 04 221 U1 describes the use of so-called ten swivel segments known with which the distance can be adjusted to the hose reels.

Ausgehend von diesen Nachteilen des Standes der Tech nik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu miniaturisierende Schlauchpumpe zu schaf fen, welche wenig Wartung und nur geringe Motorlei stungen erfordert.Based on these disadvantages of the prior art nik the invention has for its object a Easy to miniaturize peristaltic pump which require little maintenance and little engine work stungen required.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Einsatzgebiete einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe auf.This task is solved by the characteristic Features of claim 1. Show the subclaims advantageous refinements, developments and Areas of application of a hose pump according to the invention on.

Bei einer Schlauchpumpe mit einer eine Mehrzahl von Schlauchrollen aufnehmenden Rollenhalterung, einer Motoreinheit aus einem Antriebskörper (z. B. einer Motor-Getriebe-Kombination) und einer die Rollenhal terung antreibenden Welle sowie einer einen Schlauch im Bereich der Schlauchrollen fixierenden Andruckvor richtung, wird durch die Integration des Antriebskör pers in die Rollenhalterung eine äußerst kompakte Bauform möglich.In a peristaltic pump with a plurality of Hose reel receiving roll holder, one Motor unit from a drive body (e.g. one Motor-gearbox combination) and one the roller neck tion driving shaft and a hose pressure in the area of the hose reels direction, is due to the integration of the drive body pers in the roll holder an extremely compact Design possible.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der aus einer Getriebehülse und einer Motorhülse, die in axialer Richtung nacheinander angeordnet sind, gebil dete Antriebskörper sich zumindest bereichsweise in die Rollenhalterung erstreckt, wobei die Rollenhalte rung auf der Getriebehülse drehbar gelagert ist und durch die Getriebehülse (12) die Welle geführt und außerhalb der Gewindehülse mit der Rollenhalterung verbunden ist.According to the invention, this is achieved in that the drive body formed from a gear sleeve and a motor sleeve, which are arranged in the axial direction one after the other, extends at least in regions into the roller holder, the roller holder being rotatably mounted on the gear sleeve and through the gear sleeve ( 12 ) the shaft is guided and connected to the roller holder outside of the threaded sleeve.

Besonders vorteilhaft bei einer derartigen Pumpenbau form ist die Tatsache, daß sich zwischen Antriebskör per und Rollenhalterung ein Lager befinden kann, wel ches aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Durch die Reduzierung der mechanischen Lagerbelastung verringert sich die erforderliche Motorleistung im Vergleich zu den Schlauchpumpenbauformen des Standes der Technik erheblich. Aufgrund der reduzierten La gerbelastung wird eine kleinere Dimensionierung der lager und der Motoren möglich. Dies wirkt sich bei der Miniaturisierung von Schlauchpumpen vorteilhaft aus. Weiterhin sinkt aufgrund der geringeren Motor leistung der Leistungsverbrauch der Schlauchpumpe und die Wärmeentwicklung der Regelelektronik.Particularly advantageous in such a pump construction form is the fact that between drive body per and roll holder can be a warehouse, wel ches only due to the arrangement according to the invention is exposed to low mechanical loads. By reducing the mechanical bearing load the required engine power in the Comparison to the peristaltic pump designs of the stand technology significantly. Due to the reduced La load is a smaller dimensioning of the bearings and motors possible. This affects the miniaturization of peristaltic pumps is advantageous out. It also decreases due to the lower engine performance the power consumption of the peristaltic pump and the heat development of the control electronics.

Mit der Verkleinerung der Abmessungen der Rollenhal terung geht eine Verringerung des für den Pumpenbe trieb erforderliche Motordrehmomentes einher. Folg lich wird eine weitere Reduzierung der Motordimensio nen möglich.With the reduction of the dimensions of the reel neck ting is a reduction in that for the pump loading drove the required engine torque. Episode A further reduction in engine dimensions is becoming possible possible.

Im vorhergehenden Ausführungsfall erstreckt sich der Antriebskörper zumindest soweit in die Rollenhalte rung, daß eine ausreichende Stabilisierung (d. h. La gerentlastung) der Rollenhalterbewegung gewährleistet werden kann.In the previous embodiment, the Drive body at least as far as the roller holder tion that sufficient stabilization (i.e. La relief of the roller holder movement is guaranteed can be.

Das zwischen Rollenhalterung und Antriebskörper an geordnete Lager kann vorteilhafterweise direkt mit der Rollenhalterung verbunden sein. Diese Bauform gewährleistet eine besonders einfache Montage und Demontage der Pumpenanordnung. Das Lager kann aber auch lose zwischen Antriebskörper und Rollenhalterung angeordnet oder fest mit dem Antriebskörper verbunden sein. Als Lager bieten sich insbesondere Kugellager an. Die Verwendungen anderer Lager, beispielsweise von Gleitlagern, ist jedoch ebenfalls möglich.The between the roller bracket and drive body Orderly stock can advantageously directly with be connected to the roll holder. This design ensures a particularly simple assembly and Disassembly of the pump assembly. The camp can also loose between the drive body and the roller holder arranged or firmly connected to the drive body his. Ball bearings are particularly suitable as bearings on. The uses of other bearings, for example of plain bearings, is also possible.

Erfindungsgemäß umfaßt der Antriebskörper rollenhal terungsseitig ein in einer Hülse angeordnetes Getrie be. Dabei kann sich die Getriebehülse - je nach den Abmessungen des Getriebes - bereichsweise oder auch vollständig in die Rollenhalterung erstrecken. Die Getriebeabmessungen hängen von der gewünschten Über setzung ab.According to the invention, the drive body comprises a roller neck a gearbox arranged in a sleeve be. The gear sleeve can - depending on the Dimensions of the gearbox - in some areas or also extend fully into the roll holder. The Gearbox dimensions depend on the desired over settlement.

In der Getriebehülse kann ein Lager für die die Rol lenhalterung antreibende Welle angeordnet sein. Diese erfindungsgemäße Lagerung reduziert die gesamte La gerbelastung erheblich, da das Wellenlager in der Getriebehülse gleichzeitig als weiteres Lager für die Rollenhalterung dient. Für eine optimale Reduzierung der Lagerbelastung sind Rollenhalterungslager und Wellenlager in einer bezüglich der Drehachse versetz ten Position angeordnet. Eine derartige in axialer Richtung versetzte "doppelte" Lagerung erlaubt eine weitere Reduzierung der Motorleistung und Motorabmes sungen und verlängert die Wartungsintervalle der Schlauchpumpe.A bearing for the Rol lenhalterung driving shaft can be arranged. This storage according to the invention reduces the entire La load due to the shaft bearing in the Gearbox sleeve as a further bearing for the Roll holder serves. For an optimal reduction the bearing load are roller holder bearings and Shaft bearings offset in one with respect to the axis of rotation th position. Such in axial "Double" storage offset in the direction allows one further reduction in engine power and engine dimensions solutions and extends the maintenance intervals of the Peristaltic pump.

Die Andruckvorrichtung zur Fixierung des Schlauches im Bereich der Schlauchrollen kann als gelagerte Druckklappe ausgebildet sein, welche mit einem die komplette Pumpenanordnung aufnehmenden Grundträger verbunden sein kann. Der Abstand zwischen Schlauch rollen und Druckklappe, d. h. der Druck, welcher auf den Schlauch ausgeübt wird, läßt sich durch eine auf der der Lagerung gegenüberliegenden Druckklappenseite angeordnete Spannschraube variieren.The pressure device for fixing the hose in the area of the hose reels can be stored as Pressure flap be formed, which with a complete base assembly for pump assembly can be connected. The distance between hose roll and pressure flap, d. H. the pressure that is on the hose is exerted by a the pressure flap side opposite the bearing arranged clamping screw vary.

Bevorzugt sind die Schlauchrollen und die Andruck vorrichtung derart ausgebildet, daß mehrere parallel nebeneinander angeordnete Schläuche gleichzeitig zu Pump- oder Saugzwecken betrieben werden können. Dazu ist eine entsprechende Dimensionierung der Länge der Schlauchrollen sowie ggf. Einformungen in den An druckvorrichtungen vorteilhaft.The hose reels and the pressure are preferred device designed such that several in parallel hoses arranged side by side at the same time Pumping or suction purposes can be operated. To is a corresponding dimensioning of the length of the Hose reels as well as any indentations in the An printing devices advantageous.

Erfindungsgemäße Schlauchpumpen eignen sich insbeson dere zum Einsatz in miniaturisierten Analysegeräten oder Dosiersystemen mit geringen Volumenströmen im Bereich von einigen µl/min bis zu einigen ml/min so wie zum Einsatz in Fließinjektionsanalyse-Systemen. Der Volumenstrom kann sowohl über die Rollenhalte rungsdrehzahl als auch über die Wahl des Schlauchin nendurchmessers beeinflußt werden. Der vorteilhaft geringe Stromverbrauch der Schlauchpumpe ermöglicht deren Einbau in batteriebetriebene portable Systeme.Peristaltic pumps according to the invention are particularly suitable for use in miniaturized analyzers or dosing systems with low volume flows in Range from a few µl / min to a few ml / min so such as for use in flow injection analysis systems. The volume flow can be both via the roll holder speed as well as the choice of hose diameter can be influenced. The advantageous allows low power consumption of the peristaltic pump their installation in battery-operated portable systems.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben.The invention is based on an embodiment Example described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: Eine Schlauchpumpe in der Aufsicht und Fig. 1: A peristaltic pump in supervision and

Fig. 2: die Schnittansicht einer Schlauchpumpe. Fig. 2: the sectional view of a peristaltic pump.

Fig. 1 zeigt eine Schlauchpumpe mit einem Grundträger 4 und einer mit einer Welle 13 verbundenen Rollenhal terung 2. Die Rollenhalterung 2 ist als Rollenkäfig, ausgebildet und umfaßt 6 auf Lagerachsen 21 angeord nete Schlauchrollen 22. Der Rollenhalterungsdurchmes ser beträgt ungefähr 22 mm. Andere Ausgestaltungen der Rollenhalterung 2 und der Lagerung der Schlauch rollen 22 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Fig. 1 shows a peristaltic pump with a base bracket 4 and a roller holder connected to a shaft 13 tion 2 . The roller holder 2 is designed as a roller cage, and includes 6 on bearing axles 21 angeord designated hose reels 22nd The roll holder diameter is approximately 22 mm. Other configurations of the roll holder 2 and the storage of the hose roll 22 are known from the prior art.

Mit dem Grundträger 4 ist ein Druckklappenkörper 31 einer Druckklappe 3 über eine Druckklappenlagerachse 33 verbunden. Der Abstand zwischen Rollenhalterung 2 und Druckklappe 3 läßt sich mittels einer Spann schraube 32 variieren. Auf diese Weise kann der Ab stand zwischen der Druckklappe 3 und der Rollenhalte rung 2 abgestimmt auf den Schlauchdurchmesser einge stellt werden. Die Fixierung des Schlauches kann va riabel erfolgen.A pressure flap body 31 of a pressure flap 3 is connected to the base support 4 via a pressure flap bearing axis 33 . The distance between roller holder 2 and pressure flap 3 can be varied by means of a clamping screw 32 . In this way, the position between the pressure flap 3 and the reel holder 2 can be adjusted to the hose diameter. The hose can be fixed variably.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-A der Schlauchpumpe aus Fig. 1. In Fig. 2 ist eine Motoreinheit 1 aus einem Antriebskörper 11, 12 und einer die Rollenhalterung 2 antreibenden Welle 13 dargestellt. Der Antriebskörper 11, 12 umfaßt einen Motor in einer Motorhülse 11 so wie ein Getriebe in einer Getriebehülse 12 und weist einen Durchmesser von ungefähr 10 mm auf. Die Rollen halterung 2 ist mittels einer Klemmschraube 14 mit der Welle 13 verbunden. Die elektronische Steuerung und Regelung der Pumpe kann direkt auf die Motorhülse 11 aufgeflanscht werden. Die Schlauchrollen 22 weisen einen geringen Abstand zu der Getriebehülse 12 auf. Fig. 2 shows a section AA of the peristaltic pump of FIG. 1. In FIG. 2, a motor unit 1 consists of a driving body 11, 12 and the roll holder 2-driving shaft 13 is shown. The drive body 11 , 12 comprises a motor in a motor sleeve 11 as well as a gear in a gear sleeve 12 and has a diameter of approximately 10 mm. The roller holder 2 is connected to the shaft 13 by means of a clamping screw 14 . The electronic control and regulation of the pump can be flanged directly onto the motor sleeve 11 . The hose reels 22 are at a short distance from the gear sleeve 12 .

Zwischen der Rollenhalterung 2 und der Getriebehülse 12 befindet sich ein Kugellager 5, welches fest mit der Rollenhalterung 2 verbunden ist. Zwischen dem Grundträger 4 und dem Kugellager 5 sitzt ein Dicht ring 7. In der Getriebehülse 12 ist abtriebsseitig ein in Fig. 2 nicht dargestelltes Lager für die Welle 13 angeordnet.Between the roller holder 2 and the gear sleeve 12 there is a ball bearing 5 which is firmly connected to the roller holder 2 . Between the base support 4 and the ball bearing 5 is a sealing ring 7th A bearing for the shaft 13 , not shown in FIG. 2, is arranged in the transmission sleeve 12 on the output side.

Claims

1. Peristaltic pump, in particular for dosing and analysis systems and miniaturized systems with a plurality of hose reels ( 22 ), hold the reel holder ( 2 ), a motor unit ( 1 ) with a drive body ( 11 , 12 ) and one which drives the reel holder ( 2 ) Shaft ( 13 ) and a pressure device ( 3 ) fixing a hose in the region of the hose reels ( 22 ), characterized in that the one consisting of a transmission sleeve ( 12 ) and a motor sleeve ( 11 ), which are arranged one after the other in the axial direction, The formed drive body extends at least in regions into the roller holder ( 2 ), the roller holder ( 2 ) being rotatably mounted on the gear sleeve ( 12 ) and guided by the gear sleeve ( 12 ), the shaft ( 13 ) and outside of the threaded sleeve ( 12 ) is connected to the roll holder ( 2 ).

2. Peristaltic pump according to claim 1, characterized in that a bearing ( 5 ) is arranged between the gear sleeve ( 12 ) and roller holder ( 2 ).

3. Peristaltic pump according to claim 2, characterized in that the bearing ( 5 ) is fixed to the roller holder ( 2 ).

4. Peristaltic pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that a bearing for the shaft ( 13 ) is arranged in the gear sleeve ( 12 ).

5. Peristaltic pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bearing in the gear sleeve ( 12 ) for the shaft ( 13 ) and the bearing ( 5 ) along the axis ( 6 ) in the axial direction Rich are arranged offset to each other.

6. Hose pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Andruckvorrich device ( 3 ) as a pressure flap ( 31 , 32 , 33 ) is ausgebil det.

7. Hose pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that hose reels ( 22 ) and pressure device ( 3 ) are designed such that a plurality of hoses arranged in parallel next to each other can be driven simultaneously.