JP2007298034A - 蠕動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】蠕動ポンプの圧力変動を低減する。
【解決手段】蠕動ポンプであって、弾性的に変形可能なホースを備え、そのホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、加圧要素はホースに沿って移動および加圧面に抗して押圧しながら、ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、媒体は媒体注入口を経て引き込まれ、媒体排出口を経て排出される。加圧面は、上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、この部分の加圧要素からの距離が、加圧要素が存在するときに、ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、ホースが加圧要素によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、実質的に一定である距離を有する中間部分を備え、また、アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の加圧要素からの距離が第２の値から第１の値まで増加する。アウトフィード部分、インフィード部分の長さは、加圧要素の間の距離の１倍と２倍との間にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体、気体、スラリ、粒状物、またはそれらの二つまたはそれ以上の組み合わせからなるような媒体の循環のための蠕動ポンプであって、
上記ポンプは、
ポンプ室と、
上記ポンプ室に存在する加圧面と、
弾性的に変形可能なホースを備え、上記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
カムまたはローラのような等間隔で配置された幾つかの加圧要素を備えた加圧手段を備え、
上記加圧要素がホースに沿って移動するように、上記加圧手段は駆動可能になっており、
上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面に抗して押圧しながら、上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出され、
上記加圧面は、
上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記加圧要素からの距離が、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
実質的に一定である上記加圧要素からの距離を有する中間部分を備え、この距離は上記第２の値と等しく、また、
アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記加圧要素からの距離は上記第２の値から上記第１の値まで増加し、
上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離より大きい蠕動ポンプに関する。

そのようなポンプはＷＯ−Ａ−０３／０７８８３６から知られている。

局所的な圧縮、その結果としてのそれぞれの加圧要素によるホースの閉鎖、およびホースに沿って運転される加圧手段の影響下でのこの局所的な圧縮の変位のおかげで、ホースの中にある媒体は押し進められる。加圧要素が通過した後、ホースの形態はその弾性特性のせいで回復される。この機構のおかげで、媒体は吸込み側のホースの中に引っ張って行かれる。

上記ホースが、少なくとも一つの局所的に働いている加圧要素によって局所的に常に押されて閉じられていることが保証されるので、上記ポンプは閉鎖バルブとして動作して吐出し側と吸込み側とが互いに分離される。この目的のために、上記加圧要素の間の距離が、上記加圧面に沿って測定されるとき、上記中間部分の長さ以下である。

加圧要素が出口側の端に接近するとき、この出口側でホースの体積に増加が発生する。明示されたタイプの既知の蠕動ポンプにおいては、ホースの端への加圧要素のこの接近は、比較的迅速で制御されていない態様で起こる。このことは、出口側で媒体の流れにおける速度の一時的な変化をもたらす。同じ態様で、入口側で速度の一時的な変化が発生する。入口側および出口側での媒体のプラグ（plug）の加速および減速により、両側で強い圧力変動が発生する。脈動として知られているこの効果は、ポンプの多くの応用には望ましくない。この効果は、例えば、材料疲労の結果として他の理由のなかで、ホースの寿命に影響を及ぼすとともに、容積分析的に動作するポンプの分配精度にも影響を及ぼす。脈動のさらに望ましくない結果は、ポンプが接続される導管上の望まれない反力である。

上記ＷＯ−Ａ−０３／０７８８３６から知られているポンプは、物足りない結果を生じていることが分かる。

この点で、既知の蠕動ポンプの上記圧力変動または脈動の問題を少なくともかなりの程度まで除去することが、本発明の目的である。

また、最小の脈動を得ることにおいて決定的なのは、通過する加圧要素の影響下で使用されるホースの閉鎖動作である。この閉鎖動作は、ホースの形態によって強く影響を受ける。例えば、丸いホースは、加圧要素の影響下で、それが完全に閉じられるまで、「正常な」平坦化および圧縮を受ける。また、ホースは、圧縮の間、静止時に上記加圧面および加圧手段の方へそれぞれ方向付けられる中間ゾーンが、加圧時にそれぞれ上記加圧面および加圧要素とは接触しないように、設計され得る、それによって、上記加圧面と上記加圧面との間の同じ相互距離で、媒体用の通路が上記通常の形態の変化の場合におけるのよりも小さくなる。

あるいは、ホースは丸くない形態をも持つことができる。それによっても、別の閉鎖特性が得られる。

この閉鎖特性は、脈動の強さが制御されること、所望ならば無視できる割合にされることを可能にするために上記選択を行うときに、考慮されなければならない。

上記に関して、本発明は、前提部分に述べられたタイプの蠕動ポンプであって、上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離の１倍と２倍との間にある値をもつという、発明による特徴を持つものを提供する。

ＧＢ−Ａ−２２９０５８２から、回転式の蠕動ポンプであって、入口部および出口部が用いられ、それらの部分が、回転子の回転軸に対応する中心軸をもつシリンダに配置された加圧面部分を有するものが知られていることが注目される。この発行によれば、特定の形態は、ホースが両方の上記ゾーンにわたって形態における徐々の変化を受け、それにより、明細書によれば、脈動の低下が達成されることが成し遂げられる。本発明によれば、求められている最適化を実現することが可能であることが注目される。それにより、「理想」ポンプのために、入口側および出口側の両方で脈動がほとんど無いことを達成することが可能である。入口側および／または出口側で決定された脈動の大きさに需要家が満足した場合に、本発明によるポンプもまた、これらの明細書を考慮して設計することができる。決定された条件で、入口側または出口側で或る脈動が発生することは望ましいかもしれない。

そこで、本発明により、ポンプの設計は、需要家の技術的、科学的な要求に基づいて、ポンプで作られた要求へのコンピュータプログラムによって修正することができる。

急な速度変化や、その結果として対応した、大きな加速、減速、および脈動としてそれら自身を明示する力が、上記媒体において、また上記ホースにおけるインフィード部分、中間部分およびアウトフィード部分の間の遷移の位置で生じ得るのを回避するために、上記ポンプは、上記加圧要素と上記加圧面との間の距離の一次導関数が連続的であるという特徴を有するのが望ましい。

特別な実施形態では、上記ポンプは、このポンプがリニア型であるという特徴を有する。「リニア」とは、加圧要素が加圧面に沿って、少なくとも多かれ少なかれ直線的な経路を追っていくポンプを意味すると理解される。その加圧面は同様に少なくとも多かれ少なかれ直線的な形態をもつ。本発明の教示に従って、上記加圧面が三つの部分、つまりインフィード部分、中間部分、およびアウトフィード部分を持っていることは明白であろう。発明による与えられた基本原理で、この加圧面はそれに適用された形態をもつことができる。それ代えて、上記加圧面は例えば完全に直線であり、上記加圧要素は、本発明の教示による上記距離変化が実現されるような輪郭面に沿って案内されても良い。

さらに、媒体の循環のための回転式の蠕動ポンプであって、
上記ポンプは、
ポンプ室と、
上記ポンプ室に存在する湾曲した加圧面を備え、少なくとも上記湾曲した加圧面の一部分が中心軸を持つ円弧の一般的な形態をとり、
弾性的に変形可能なホースを備え、上記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
カムまたはローラのような幾つかの加圧要素を備えた回転子と備え、上記加圧要素は均等な角度で放射状に置かれ、
上記回転子は中心軸の周りを回転式に駆動可能であり、
上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面の一部に抗して押圧しながら上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
上記回転子の回転の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出される蠕動ポンプにおいて、
上記加圧面は、
上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記中心軸からの径方向距離が、上記回転子の回転方向において、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に全く圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
中間部分を備え、この中間部分の上記中心軸からの径方向距離が実質的に一定であり、この距離は上記第２の値と等しく、また、
アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記中心軸からの径方向距離が、上記回転子の回転方向において、上記第２の値から上記第１の値まで増加し、また、上記アウトフィード部分に対して上記媒体排出口がつながり、
上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離より大きい蠕動ポンプが知られている。

一般に「ホース・ポンプ」と呼ばれるそのようなポンプは、非常に一般的であり、本発明の教示の点で適用に非常に適しているので、このポンプは、本発明との関連で特に重要である。

本発明によれば、この述べられた回転式の蠕動ポンプは、上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離の１倍と２倍との間にある値をもつという特徴を有する。

この回転式のポンプは、例えば本発明によるリニア型のポンプとは別の構成をもちながら、それにもかかわらず、そこに実現された原理は同じである、ということが注目される。本発明による教示の結果、つまり脈動の実質的な低下は、これによって回転式のポンプにおいて容易に実現され得る。

本発明によるポンプの好ましい実施形態は、上記インフィード部分の長さは上記アウトフィード部分の長さと実質的に等しいという特徴を有する。

決定された実施形態では、本発明による蠕動ポンプは、上記インフィード部分および／または上記アウトフィード部分の長さは、上記距離よりも最低約５％大きい、また、幾つかの実施形態では、１０％または１５％大きいという特徴を有する。そのような実施形態を用いることで、入口側および／または出口側での脈動は、無視できる割合に低減可能である。

上記長さと上記距離との間の差が総計１７％までになったテスト実施形態で、非常に良い結果が達成された。

本発明に従うポンプでは、加圧手段または回転子がインフィード部分および／またはアウトフィード部分にわたって移動しながら、ホースはインフィード部分および／またはアウトフィード部分にて、一つおよび二つの加圧要素によって交互に接触される。

変動の幅の実質的な低下は、インフィード部分および／またはアウトフィード部分の上記長さが、最低でも上記中間部分の長さの半分と等しいポンプの実施形態で既に実現される。

脈動は、インフィード部分および／またはアウトフィード部分の長さが上記中間部分の長さと実質的に等しい実施形態で、さらに小さな割合まで低減される。

他の実施形態の中で、インフィード部分および／またはアウトフィード部分の長さは、例えば１０％または２０％だけ上記中間部分の長さを超える。

さらなる実施形態は、上記ホースの機械的性質の観点から、上記インフィード部分の形態および／または上記アウトフィード部分の形態は、上記加圧手段のいずれの位置でも、上記加圧手段の変位とその結果として送られる上記媒体の体積との商が一定であり、かつ上記媒体注入口および／または媒体排出口で圧力変動が起こらないように選択されているという特徴をもつ。

本発明のさらなる目的は、設計許容値内で、このタイプの通常のポンプより長く動作を継続できる、記述されたタイプの蠕動ポンプを具体化することにある。

知られているように、いかなる材料も一定の老化（ageing）を表す。蠕動ポンプでは、この老化は、特にホースが加圧要素によって受ける圧縮と膨張のサイクルの数によって決定される。多くの往復動数の後、膨張の弾性は老化のせいで減少される。これに、脈動における変化特に劣化が伴う。それゆえ、本発明は、ポンプの有効な寿命を実質的に増加させる、という目的を持つ。

本発明によるポンプは、この目的のために、上記加圧要素の間の領域における上記加圧面の上記中間部分からの上記加圧手段の距離が、これらの領域において上記ホースが予備圧縮を受けるような値をもち、それによって貫流面積（Ｓ）は、邪魔されない貫流面積（Ｓ０）の最低でも約６５％の値に減じられるという特徴をもつ。

特定の実施形態では、このポンプは、上記減じられた貫流面積（Ｓ／Ｓ０）の値が約（８０±１０）％の値になる、つまり、７０％から９０％になるという特徴をもつ。

本発明は、媒体を、非常に小さな、実際上無視できる圧力変動で、または選択された圧力変動値で動作できる、記述されたタイプの蠕動ポンプを設計する可能性に関する。

この観点から、本発明は、次の特徴をもつ蠕動ポンプを提供する。すなわち、蠕動ポンプは、上記長さと上記距離との間の差は、上記ポンプの品質係数ができるだけ大きくなるように設計すること、予め与えられた前提条件、および関連したパラメータのための値を選択することによって決定され、上記品質係数は上記ホース内での上記媒体の平均速度と上記ホース内での上記媒体の速度変動または脈動との間の比として定義され、
上記選択をするために、
上記加圧面の上記中間部分からの上記加圧要素の距離、
上記加圧要素の形態、
上記ホースの壁厚、
上記ホースの直線的な外部の寸法、
上記ホースの断面の形態、
上記ホースの組成物、および
上記ホースの機械的性質
が属する群に関連した設計パラメータが考慮される、という特徴をもつ。

ホースの耐用年数に影響があるもう一つのパラメータは、上記加圧面の上記中間部分と上記加圧要素間の上記加圧手段の支持表面の間の最大距離である。この距離を、ホースの応力を受けていない直径よりも小さくすることによって、ホースは、上記加圧要素の間で、上記中間部分の全範囲にわたって予備圧縮され得る。

繰り返された圧縮およびそれ自身の弾性の影響下でホースを再び拡大させることによって、ホースは、その寿命の過程で、それが最早その元の形態をとることができないように塑性的に変形される。この現象は「圧縮永久ひずみ（compression set）」として知られている。これは、ポンプ流量の損失として実際上明示される。記述された方法で、上記ホースが上記加圧要素の間で予備圧縮されるように、上記距離を小さくすることによって、上記ホースは、その寿命における初期段階でこの最終位置へ既に強いられる。この対策もまた、ホースの寿命の間に脈動の上で積極的な効果がある。本発明のこの態様により、ホースが自由に変形することができる場合に比して、脈動の増加は少なくなるだろう。これによって、記述された品質は、ホースの寿命の間に、より減少しなくなる。それゆえ、上記ホースは、より長い期間、その設計仕様に適合する。

また、液体、気体、スラリ、粒状物、またはそれらの二つまたはそれ以上の組み合わせからなるような媒体の循環のための蠕動ポンプの流量を安定化するための方法によって、圧縮永久ひずみの否定的な効果を排除することも可能である。その方法において、
そのポンプは、
ポンプ室と、
上記ポンプ室に存在する加圧面と、
弾性的に変形可能なホースを備え、上記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
カムまたはローラのような等間隔で配置された幾つかの加圧要素を備えた加圧手段を備え、
上記加圧要素がホースに沿って移動するように、上記加圧手段は駆動可能になっており、
上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面に抗して押圧しながら、上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
それによって、上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出され、
上記加圧面は、
上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記加圧要素からの距離が、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
実質的に一定である上記加圧要素からの距離を有する中間部分を備え、この距離は上記第２の値と等しく、また、
アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記加圧要素からの距離が上記第２の値から上記第１の値まで増加するようになっている。そして、その方法は、
（ａ）実質的に同じであるポンプの幾つかの寿命試験に基づいて、完了したポンプサイクルの数に表現又は変換された上記ポンプの平均寿命を、評価または統計的に決定する工程、
（ｂ）上記ポンプの製造後に上記ポンプを活性化する工程、および
（ｃ）一旦上記ポンプが、工程（ｂ）に続いて、工程（ａ）で評価または決定された寿命のうち選択された一部分（fraction）のために動作されたならば、上記ポンプを非活性化する工程を含む。

特定の実施形態では、上記一部分が約１０％から３０％までの範囲内にある。非活性化の後、ポンプは、ホースまたは他の部品の状態を確認するために検査され、そして、交換がそれらの状態によって認可されていれば、ホースまたは他の部品は交換され得る。あるいは、非活性化に続いて、上記ホースまたは他の部品は、検査なしで、または状態にかかわらず交換されてもよい。

本発明による予備圧縮は、多くの利点が実現されるようにさらに意図されている。
（ａ）ポンプの寿命の間、送られる体積と加圧要素の変位との商として表現されたポンプ流量に発生する低下がより小さくなる。
（ｂ）残りの脈動における変化がより小さくなる。
（ｃ）より高い反対圧力の圧力脈動は、先行技術に比較して、制限されている。

利点（ａ）は図２に関して後に議論される。

下記は利点（ｂ）および（ｃ）の解明として注目される。

ホースは曲げられる要素であり、従って、液体の中で引くだけでなく、限られた程度ではあるが、或る体積を緩衝することができる。内部圧力の場合には、これがホースの或る膨らみをもたらす。液体の緩衝はポンプ流量における変化に帰着する。速度変動率は、実質的に脈動なしのポンプの場合でさえ、これによって強化されるだろう。

本発明による予備圧縮の結果として、ホースの膨らむ自由は機械的に制限される。その結果は、速度の脈動が低減されるということである。その利点は、ポンプに接続された導管、およびポンプ自体での、特に振動の減少した強さに見つけられる。

予備圧縮は、より平坦な、それほど可変でない、時間における流量の進歩、反対圧力およびそれによる残りの脈動における変化におけるより漸進的な進歩を提供する。ポンプの最適のレイアウトは、単位時間当たり液体の所定量が得られる状況のために計算され得る。液体量が大きすぎるか小さすぎることは、ポンプがその最適動作範囲の外で動作されていることに帰着する。これによって、脈動における変化は、速度および圧力の両方に関して発生する。

本発明による脈動なしのポンプは、ポンプのエンドユーザにより安価な流量計で十分であることを可能にする。

従来の蠕動ポンプの既知の欠点は、半回転当たり発生する短い負の液体流である(少なくとも二つの加圧要素を備えた１８０°またはＣ構造の場合)。正確な計測が必要な応用では、この短命な負の液体流は非常に望ましくない。少数の流量計だけが、それらの大部分は迅速な進んだサンプリングおよび高いフィルタ周波数を備えた質量流量(コリオリ（coriolis））タイプであるが、これらの迅速な流量変化を測定することができる。本発明による脈動なしのポンプが非常に滑らかな液体流を持つので、例えば磁気または超音波のタイプの単純なタイプの流量計で十分であることは可能である。より低いサンプリング周波数を活用することができる。フィルタリングはそれほど重大ではない。

機械的な流量計も、本発明によるポンプに適用することができる。本発明によるポンプの使用の間、液体の速度が結局、常に正であるので、単にパルスの数えることで十分であることは可能である。従来のポンプ(特に加圧手段のより低い変位速度の)では、負の液体流もまた、パルスの生成を生ずる。回転式のタコメータは結局、正負の回転方向を区別せず、従って正負の媒体流量を区別しない。

以下、本発明を、添付の図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明による回転式の蠕動ポンプ１を通る断面を示している。

ポンプ１は、
ポンプ室２と、
このポンプ室２の中に存在し、三つの部分３、４、５をそれぞれ持つ後述の湾曲した加圧面と、
弾力的に変形可能なホース６を備え、このホースの一部分が加圧面３、４、５に抗して置かれ、上記ホース６は媒体注入口７と媒体排出口８を有し、
四つの加圧要素１１、１２、１３、１４を有する回転子９を備え、それらの加圧要素は、相互に９０°の角度で、回転子の中心軸１０に対して等しい径方向位置に配置され、この実施形態ではそれぞれの中心軸１５、１６、１７、１８を備えた部分的に円筒状のカムとして具体化されており、
その回転子９は中心軸１０の周りに駆動手段（図示せず）によって駆動可能になっており、
加圧要素１１、１２、１３、１４は、稼働中、関連した加圧要素１１、１２、１３、１４に接触しているホース６の部分を上記加圧面３、４、５に抗して押圧しながら、上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
それによって、上記回転子の稼働の間、媒体は媒体注入口７を経て引き込まれ、そして圧力下で媒体排出口８を経て排出される。引き込まれる媒体は矢印１８で示されている。圧力下で排出される媒体は矢印２０で示されている。

上記回転子は、加圧要素１１、１２、１３、１４を定める弓形の角をもつ多角形であることが認識されるだろう。図示の実施形態では、回転子９は略正方形であるが、六角形のような他の多角形の形態が可能である。この構造の効果は、加圧要素１１、１２、１３、１４の間の回転子の表面（その表面は図示の実施形態では平坦である）が、後述するようにホース６を予備圧縮するように、加圧面の中間部分４をわたってホースに接したままになっている、ということである。

既述のように、加圧面は次の三つの部分を含む：
まず、上記媒体注入口７につながるインフィード部分３を備える。このインフィード部分の中心軸１０からの距離が、回転子９の回転方向２１に、加圧要素１１が存在するときに、ホース６が実質的に全く無変形で開いている第１の値（矢印２２）から、ホース６が加圧要素１２によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値（矢印２３）まで減少し、
また、中間部分４を備える。この中間部分の径方向の距離は実質的に一定である（矢印２３と２４を参照。そこでは、加圧面４と中心軸１０との間の距離はこの経路に沿って一定であることが注目される。）
そして、アウトフィード部分５を備える。このアウトフィード部分の中心軸１０からの距離は、回転子９の回転方向２１に、第２の値（矢印２４）から第１の値（矢印２５）まで増加する。

この典型的な実施形態において、上記部分、つまりインフィード部分３、中間部分４、アウトフィード部分５は、１１０°、９０°および１１０°の角度を通して延在する。これらの角度は引用数字２６、２７、２８で明示されている。また、これらの角度は、加圧要素１１、１２、１３の角度のピッチに等しいか、またはそれらの５０％以下であることが認識されるだろう。加圧要素１１、１２、１３と加圧面３、４、５との間の距離の一次導関数は連続的である。このことは、インフィード部分３と中間部分４との間、そして中間部分４とアウトフィード部分５との間の遷移の位置で特に重要である。

図２は、本発明による予備圧縮の実効的な動作を示している。

特に圧縮ゾーンの位置での、それらの構造、材料の特性および圧縮を通して連続的に繰り返された変形の結果として、蠕動ポンプに適用されたホースは、それらの寿命の間、徐々に減少する流量を示す。

時間における典型的な流量の曲線５１が、図２中に示されている。そこでは実線は、本発明の教示に従って何の対策も取られなければ、発生するであろう曲線５１を示している。予備圧縮は重要である。そこではホースは加圧面と加圧要素との間で或る程度まで押されて閉じられる。これは、ホース寿命の開始時に、ホースが予備圧縮なしの状況におけるのよりも僅かに低い流量を既に生じるが、全体の寿命にわたって流量の低下が比較的より小さくなることを示す状況を作るという目的を持っている。

標準的な曲線５１上の接線５２は、従来のポンプの場合のホース寿命の開始時の流量の強い低下を示している。

本発明によるホースのための曲線５４上の接線５３は、ホースの寿命の残りの間、流量の低下が比較的非常に小さいことを示している。曲線５１および５４は、流量の曲線の平坦度における改善が特にホースの寿命の初めに存在することを示す。

より多くの一定な流量が一般に次の利点を持つ:
− ポンプの計測特性は改善される。適用されたホースの材料に依存して、寿命全体にわたって、流量の最小の低下が達成され得る。
− プロセスのタイプおよび要求される計測精度に依存して、ポンプは流量計なしで利用することができる。
− もし較正が必要なならば、より低い測定周波数で十分であることは可能である。特に、その寿命の開始時に、公知のポンプは、流量の強い低下を示す。そのため、較正は比較的短い間隔で行われなければならない。本発明の教示による予備圧縮の使用は、所望の精度に依存して、これらの規則的な較正を全く不必要にするか、較正周波数が実質的に低減されることを可能にする。

本発明による回転式の蠕動ポンプ１を通る断面を示す図である。 従来技術のポンプと本発明によるポンプについて、時間の関数としてのポンプ流量をグラフで示す図である。

Claims (14)

1. 液体、気体、スラリ、粒状物、またはそれらの二つまたはそれ以上の組み合わせからなるような媒体の循環のための蠕動ポンプであって、
   上記ポンプは、
   ポンプ室と、
   上記ポンプ室に存在する加圧面と、
   弾性的に変形可能なホースを備え、上＋記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
   カムまたはローラのような等間隔で配置された幾つかの加圧要素を備えた加圧手段を備え、
   上記加圧要素がホースに沿って移動するように、上記加圧手段は駆動可能になっており、
   上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面に抗して押圧しながら、上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
   それによって、上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出され、
   上記加圧面は、
   上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記加圧要素からの距離が、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
   実質的に一定である上記加圧要素からの距離を有する中間部分を備え、この距離は上記第２の値と等しく、また、
   アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記加圧要素からの距離が上記第２の値から上記第１の値まで増加し、
   上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離より大きい蠕動ポンプにおいて、
   上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離の１倍と２倍との間にある値をもつことを特徴とする蠕動ポンプ。
2. 請求項１に記載の蠕動ポンプにおいて、上記加圧要素と上記加圧面との間の距離の一次導関数が連続的であることを特徴とする蠕動ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の蠕動ポンプにおいて、上記ポンプがリニア型であることを特徴とする蠕動ポンプ。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の媒体の循環のための回転式の蠕動ポンプであって、
   ポンプ室と、
   上記ポンプ室に存在する湾曲した加圧面を備え、少なくとも上記湾曲した加圧面の一部分が中心軸を持つ円弧の一般的な形態をとり、
   弾性的に変形可能なホースを備え、上記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
   カムまたはローラのような幾つかの加圧要素を備えた回転子と備え、上記加圧要素は均等な角度で放射状に置かれ、
   上記回転子は中心軸の周りを回転式に駆動可能であり、
   上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面の一部に抗して押圧しながら上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
   上記回転子の回転の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出される蠕動ポンプにおいて、
   上記加圧面は、
   上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記中心軸からの径方向距離が、上記回転子の回転方向において、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に全く圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
   中間部分を備え、この中間部分の上記中心軸からの径方向距離が実質的に一定であり、この距離は上記第２の値と等しく、また、
   アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記中心軸からの径方向距離が、上記回転子の回転方向において、上記第２の値から上記第１の値まで増加し、また、上記アウトフィード部分に対して上記媒体排出口がつながり、
   上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離より大きい蠕動ポンプにおいて、
   上記アウトフィード部分の長さおよび／または上記インフィード部分の長さは、上記加圧面に沿って測定されたとき、上記加圧要素の間の距離の１倍と２倍との間にある値をもつことを特徴とする蠕動ポンプ。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、上記インフィード部分の長さは上記アウトフィード部分の長さと実質的に等しいことを特徴とする蠕動ポンプ。
6. 請求項１から５までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、上記インフィード部分および／または上記アウトフィード部分の長さは、上記距離よりも最低約５％大きいことを特徴とする蠕動ポンプ。
7. 請求項６に記載の蠕動ポンプにおいて、上記インフィード部分および／または上記アウトフィード部分の長さは、最低でも上記中間部分の長さの半分に等しいことを特徴とする蠕動ポンプ。
8. 請求項７に記載の蠕動ポンプにおいて、上記インフィード部分および／または上記アウトフィード部分の長さは、実質的に上記中間部分の長さに等しいことを特徴とする蠕動ポンプ。
9. 請求項１から８までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、上記ホースの機械的性質の観点から、上記インフィード部分の形態および／または上記アウトフィード部分の形態は、上記加圧手段のいずれの位置でも、上記加圧手段の変位とその結果として送られる上記媒体の体積との商が一定であり、かつ上記媒体注入口および／または媒体排出口で圧力変動が起こらないように選択されていることを特徴とする蠕動ポンプ。
10. 請求項１から９までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、上記加圧要素の間の領域における上記加圧面の上記中間部分からの上記加圧手段の距離が、これらの領域において上記ホースが予備圧縮を受けるような値をもち、それによって貫流面積は、邪魔されない貫流面積の最低でも約６５％の値に減じられることを特徴とする蠕動ポンプ。
11. 請求項１０に記載の蠕動ポンプにおいて、上記減じられた貫流面積の値が約（８０±１０）％の値になることを特徴とする蠕動ポンプ。
12. 請求項１から１１までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記長さと上記距離との間の差は、上記ポンプの品質係数ができるだけ大きくなるように設計すること、予め与えられた前提条件、および関連したパラメータのための値を選択することによって決定され、上記品質係数は上記ホース内での上記媒体の平均速度と上記ホース内での上記媒体の速度変動または脈動との間の比として定義され、
    上記選択をするために、
    上記加圧面の上記中間部分からの上記加圧要素の距離、
    上記加圧要素の形態、
    上記ホースの壁厚、
    上記ホースの直線的な外部の寸法、
    上記ホースの断面の形態、
    上記ホースの組成物、および
    上記ホースの機械的性質
    が属する群に関連した設計パラメータが考慮されることを特徴とする蠕動ポンプ。
13. 液体、気体、スラリ、粒状物、またはそれらの二つまたはそれ以上の組み合わせからなるような媒体の循環のための請求項１から１２までのいずれか一つに記載の蠕動ポンプの流量を安定化するための方法であって、
    上記ポンプは、
    ポンプ室と、
    上記ポンプ室に存在する加圧面と、
    弾性的に変形可能なホースを備え、上記ホースの一部分が上記加圧面に抗して置かれ、上記ホースは媒体注入口と媒体排出口を有し、
    カムまたはローラのような等間隔で配置された幾つかの加圧要素を備えた加圧手段を備え、
    上記加圧要素がホースに沿って移動するように、上記加圧手段は駆動可能になっており、
    上記加圧要素は、稼働中、関連した上記加圧要素に接触しているホース部分を上記加圧面に抗して押圧しながら、上記ホース部分を局所的に圧縮して閉塞し、
    それによって、上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体注入口を経て引き込まれ、そして圧力下で上記媒体排出口を経て排出され、
    上記加圧面は、
    上記媒体注入口につながるインフィード部分を備え、このインフィード部分の上記加圧要素からの距離が、加圧要素が存在するときに、上記ホースが実質的に全く無変形で開いている第１の値から、上記ホースが加圧要素によって局所的に圧縮されて閉じられる第２の値まで減少し、
    実質的に一定である上記加圧要素からの距離を有する中間部分を備え、この距離は上記第２の値と等しく、また、
    アウトフィード部分を備え、このアウトフィード部分の上記加圧要素からの距離が上記第２の値から上記第１の値まで増加するようになっており、
    （ａ）実質的に同じであるポンプの幾つかの寿命試験に基づいて、完了したポンプサイクルの数に表現又は変換された上記ポンプの平均寿命を、評価または統計的に決定する工程、
    （ｂ）上記ポンプの製造後に上記ポンプを活性化する工程、および
    （ｃ）一旦上記ポンプが、工程（ｂ）に続いて、工程（ａ）で評価または決定された寿命のうち選択された一部分のために動作されたならば、上記ポンプを非活性化する工程を含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、
    上記一部分が約１０％から３０％までの範囲内にあることを特徴とする方法。

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