Beschreibung Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Quetschventil, umfassend eine axial erstreckte Schlauchführung,

eine senkrecht zur Axialrichtung verschiebliche

Klemmbacke und

ein der Klemmbacke in deren Klemmbacken- Verschieberichtung gegenüberliegendes Widerlager,

wobei die Schlauchführung, die Klemmbacke und das Widerlager so zueinander angeordnet sind, dass ein in die

Schlauchführung eingelegter, flexibler Schlauch durch

Vorschub der Klemmbacke gegen das Widerlager quetschbar ist.

Stand der Technik Quetschventile sind in vielen Varianten bekannt. Ein Grundtyp eines Quetschventils ist beispielsweise in der

DE 199 17622 C2 offenbart. Derartige Quetschventile weisen eine Schlauchführung auf, in die ein medientransportierender, flexibler Schlauch einlegbar ist. Die Schlauchführung dient der mehr oder wenigen exakten Positionierung des Schlauchs relativ zum Quetschventil sowie einer mehr oder weniger dauerhaften Fixierung beider Elemente aneinander. Die

- l - Ausrichtung der Schlauchführung, d.h. die Ausrichtung des Schlauchs im montierten Zustand wird hier als axial bzw.

Axialrichtung bezeichnet. Wesentliches Element vieler

Quetschventile ist eine Klemmbacke, die senkrecht zur

Axialrichtung auf ein Widerlager zu verschiebbar ist.

Klemmbacke und Widerlager sind beidseitig der Schlauchführung angeordnet, d.h. die Schlauchführung liegt zwischen

Klemmbacke und Widerlager. Hierdurch führt ein Vorschub der Klemmbacke, d.h. ihre Bewegung auf das Widerlager hin, zu einer Verengung des freien Lumens der Schlauchführung, mithin zu einer Quetschung eines in die Schlauchführung eingelegten, flexiblen Schlauchs. Hierdurch verengt sich das freie Lumen des Schlauchs bis zum vollständigen Verschluss, so dass ein Medienstrom im Schlauch reduziert bzw. vollständig

unterbunden wird. Die zum Vorschub der Klemmbacke notwendige Kraft kann manuell oder automatisiert, beispielsweise

elektromotorisch oder elektromagnetisch generiert werden.

Sowohl die WO 03/070313 AI als auch die US 4 518 14 A zeigen Ventile, die schlauchförmige elastische Dichtelemente

benutzen und analog zu dem vorbeschriebenen Ventil arbeiten.

In allen Beispielen wird zum Wiederöffnen des Ventils die Vorschubkraft abgeschaltet und eventuell die Klemmbacke aktiv zurückgezogen. Letzteres ist jedoch bei hinreichender

Formrückstellkraft des Schlauchs oft nicht erforderlich. In jedem Fall muss die Formrückstellkraft des Schlauchs

wenigstens so groß sein, dass sie, unterstützt vom Druck des Mediums im Schlauch, ausreicht, die ursprüngliche

Schlauchform mit offenem Lumen wiederherzustellen. Dies erfordert relativ dicke, elastische Schlauchwände und/oder einen relativ hohen Mediendruck im Schlauchinneren. Dies kann jedoch nicht in allen Anwendungsfällen gewährleistet werden. Insbesondere in Fällen sehr geringen Medienstroms, wie er beispielsweise in der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie beim Umgang mit geringen Mengen wertvoller

Flüssigkeiten vorkommt, herrscht ein sehr geringer

Mediendruck und die Schlauchwände sind häufig ausgesprochen dünn, so dass insbesondere nach langen Quetschzeiten die Gefahr besteht, dass der Schlauch nicht oder nicht

vollständig öffnet. Dies muss als nachteilig angesehen werden, da insbesondere bei Präzisionsprozessen ein sehr genau reproduzierbarer Mediendurchsatz aller Leitungselemente gefordert wird. Die DE 299 13 774 Ul nimmt sich dieses Problems an und schlägt als Lösung vor, einen medienführenden Produktschlauch symmetrisch umgeben von vier druckmittelbefüllten

Arbeitsschläuchen in einem festen Rohr zu führen.

Druckbeaufschlagung zweier einander gegenüberliegender

Arbeitsschläuche führt zu einem Quetschen des

dazwischenliegenden Produktschlauchs , der sich senkrecht zur Quetschrichtung ausdehnen kann, da die dort angeordneten Arbeitsschläuche zu diesem Zeitpunkt nicht druckbeaufschlagt und somit nachgiebig sind. Zum Wiederöffnen des

Produktschlauchs werden die zuvor druckbeaufschlagten

Arbeitsschläuche entlastet und die zuvor entlasteten

Arbeitsschläuche druckbeaufschlagt. Hierdurch wird der

Produktschlauch in seine ursprüngliche Form rücküberführt. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist ihr komplizierter

Aufbau, der für das Quetschventil wenigstens zwei unabhängige Druckmittelführungen und Druckerzeugungseinrichtungen benötigt, was im Hinblick auf Kosten, Bauraum und Anfälligkeit als ungünstig angesehen werden muss.

Aufgabenstellung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein

gattungsgemäßes Quetschventil derart weiterzubilden, dass beim Öffnen des Ventils ein vollständiges Wiederöffnen des eingelegten Schlauchs gewährleistet ist.

Darlegung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des

Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die

Klemmbacke ein verschiebliches Stützelement sowie zwei einander gegenüberliegende, die Schlauchführung wenigstens bereichsweise umgreifende Klauen aufweist, die mit ihren jeweils hinteren Enden um parallel zur Axialrichtung

orientierte Schwenkachsen schwenkbar an dem Stützelement angelenkt sind, um ein sich beim Vorschub der Klemmbacke öffnendes und sich beim Rückzug der Klemmbacke schließendes Maul zu bilden.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist die Klemmbacke mehrteilig ausgebildet. Ein in Klemmbacken-Verschieberichtung verschiebliches

Stützelement wirkt im Wesentlichen wie eine herkömmliche Klemmbacke. Beispielsweise kann das Stützelement stößeiförmig ausgebildet sein. Anders als beim Stand der Technik sind an dem Stützelement jedoch zwei Klauen angelenkt, die gemeinsam ein Maul bilden, welches den eingelegten Schlauch wenigstens bereichsweise umgreift. Die Klauen können um dieselbe oder um verschiedene, parallel zueinander versetzte Schwenkachsen schwenkbar sein. Beim Vorschub der Klemmbacke wird der zu quetschende Schlauch verformt und dehnt sich dabei senkrecht zur Axialrichtung und senkrecht zur Klemmbacken- Verschieberichtung aus. Hierdurch werden die bevorzugt eng am Schlauch anliegenden Klauen nach außen verschwenkt, das von den Klauen gebildete Maul öffnet sich. Durch eine geeignete Mimik, für die weiter unten verschiedene, bevorzugte

Ausführungsformen angegeben werden, verschwenken die Klauen beim Rückzug der Klemmbacke selbsttätig zurück und üben dadurch eine im Wesentlichen radial einwärts gerichtete Kraft auf den gequetschten Schlauch auf, die insbesondere eine wesentliche Kraftkomponente senkrecht zur Klemmbacken- Verschieberichtung und senkrecht zur Axialrichtung, somit entgegen der durch die Quetschung hervorgerufenen

Schlauchverformung aufweist. Hierdurch wird die

Rückverformung des Schlauchs in den ursprünglichen Zustand unterstützt. Dadurch wird gewährleistet, dass sich der

Schlauch beim Öffnen des Quetschventils trotz geringer

Rückstellkräfte seiner Schlauchwände und trotz geringen

Innendrucks des im Schlauch geführten Mediums wieder

vollständig öffnet, sodass der Zustand, der vor dem Schließen des Quetschventils herrschte, wiederhergestellt werden kann.

Die konkrete Ausgestaltung der Mimik, welche das Schließen des Maules bei Rückzug der Klemmbacke gewährleistet, kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Bei einer bevorzugten

Ausführungsform ist vorgesehen, dass beidseitig der Schlauchführung zwei einander in Verschieberichtung gegenüberliegende, relativ zueinander verschiebliche und wechselseitig als jeweilige Widerlager wirkende Klemmbacken angeordnet sind, deren jeweils vordere Klauenenden paarweise aneinander angelenkt sind. Mit anderen Worten wirken zwei im Wesentlichen gleichgestaltete Klemmbacken von zwei Seiten auf den zu quetschenden Schlauch ein. Ihre Mäuler umgreifen die Schlauchführung bzw. den eingelegten Schlauch jeweils

hälftig. Bei Relativverschiebung der Klemmbacken aufeinander zu, d.h. beim Vorschub, bewegen sich die Klauenenden auf der Schlauchmittelebene senkrecht zu Axial- und Klemmbacken- Verschieberichtung radial nach außen. Im Fall, dass beide Klemmbacken relativ zur Schlauchführung verschieblich sind und sich synchron bewegen, bleibt die Schlauchmittelebene während des Vorgangs ortsfest. Im Fall, dass nur eine

Klemmbacke relativ zur Schlauchführung verschieblich ist, wandert die Schlauchmittelebene während des Vorgangs in

Richtung auf die feststehende Klemmbacke zu. Bei

entgegengesetzter Relativbewegung der Klemmbacken, d.h. beim Öffnen des Ventils verhindert die Anlenkung der vorderen Klauenende aneinander deren Bewegung aus der

Schlauchmittelebene heraus. Mit anderen Worten wird

verhindert, dass sich die Mäuler im geöffneten Zustand zusammen mit dem Stützelement zurückziehen. Vielmehr wird eine der beim Schließen des Ventils nach außen gerichteten Auswärtsbewegung entgegengerichtete Einwärtsbewegung der Klauenenden und somit eine Kraftwirkung auf den Schlauch entgegen dessen Verformungsrichtung erzeugt. Wie bereits oben erläutert, wird hierdurch die Formrückstellung des Schlauchs in den vollständig geöffneten Zustand unterstützt. Bei einer anderen bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die jeweils vorderen Klauenenden an Führungen angelenkt sind, die eine Bewegung der vorderen Klauenenden in

Verschieberichtung der Klemmbacke begrenzen. Diese Variante bietet sich an, wenn nur eine ein Maul tragende Klemmbacke vorgesehen ist. Die Führung kann beispielsweise fest mit dem starren Widerlager verbunden und exakt senkrecht zu Axial- und Klemmbacken-Verschieberichtung ausgerichtet sein. Die Klauen umgreifen in diesem Fall den Schlauch bzw. die

Schlauchführung deutlich weiter als hälftig. Es ist

allerdings auch möglich, dass die Führung eine

Bewegungskomponente parallel zur Klemmbacken- Verschieberichtung zulässt, somit die Klauenenden auf eine vorgegebene Kurvenbahn zwingt . Die konkrete Kurvenform der Führung bedingt die konkrete Kraftverlaufsform auf den

Schlauch und muss auf dessen Form und Materialeigenschaften abgestimmt werden.

Bei einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Klauen in Schließrichtung des von ihnen gebildeten Mauls federvorgespannt sind. Dies kann

beispielsweise durch jeweils eine Blattfeder erreicht werden, die einerseits an der Klaue und andererseits an dem

Stützelement abgestützt ist. Bei dieser Variante muss jedoch die Federkraft sehr genau auf die Schlauch- und

Medieneigenschaften abgestimmt werden. Ansonsten droht die Gefahr, dass die fehlende Rückstellkraft des Schlauchs durch eine übermäßige Federkraft überkompensiert und der Schlauch beim Öffnen des Ventils in der anderen Richtung gequetscht wird. In allen genannten Fällen ist selbstverständlich eine

manuelle Betätigung der Klemmbacke bzw. der Klemmbacken möglich. Bevorzugt ist jedoch eine motorische oder

magnetische Antriebseinheit vorgesehen, mit der eine

Klemmbackenverschiebung erzeugbar ist. Auch eine pneumatische oder hydraulische Antriebseinheit wären denkbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den

Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung dreier Öffnungsbzw. Schließstellungen einer ersten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils und

Figur 2: eine schematische Darstellung dreier Öffnungsbzw. Schließstellungen einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils

Figur 3: eine schematische Darstellung dreier Öffnungsbzw. Schließstellungen einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben werden, die jeweils eine Abfolge von drei

Öffnungs- bzw. Schließstellungen des erfindungsgemäßen

Quetschventils 10 in schematischer Darstellung zeigen.

Gleiche Bezugszeichen deuten auf gleiche oder analoge

Bauteile hin. Die Stellungsfolge zum Schließen des

Quetschventils 10 ist in den Figuren jeweils von links nach rechts dargestellt; umgekehrt ist die Stellungsfolge zum Öffnen des Quetschventils 10 jeweils von rechts nach links dargestellt. In jeder Darstellung, ist die jeweils aktuelle Öffnungs- bzw. Schließstellung in fett ausgezogenen Linien gezeigt; zur Veranschaulichung der Bewegung sind die jeweils zwei anderen Öffnungs- bzw. Schließstellung mit

unterbrochenen Linien, nämlich punktierten, gestrichelten bzw. strichpunktierten Linien dargestellt.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Quetschventils 10. Das Quetschventil 10 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden, im Wesentlichen gleich aufgebauten Klemmbacken 12. Jede Klemmbacke 12 umfasst ein Stützelement 14 und zwei an diesem angelenkte Klauen 16a, 16b. Die Klauen 16a, 16b bilden ein Maul, welches eine nicht im Detail dargestellte Schlauchführung hälftig umgreift.

Damit umgreifen die Klauen 16a, 16b auch einen in der

Schlauchführung eingelegten Schlauch 18, der bei der

gezeigten Ausführungsform mit einem runden Querschnitt dargestellt ist. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf Schläuche mit rundem Querschnitt beschränkt. Die einander gegenüberliegenden Klemmbacken 12 sind mit ihren Klauen 16a bzw. 16b über Anlenkstellen 20, die sich im

Bereich der vorderen Klauenenden befinden, aneinander

angelenkt. Die Stützelemente 14 der beiden Klemmbacken 12 sind in ihrer gemeinsamen Ebene relativ zueinander,

insbesondere aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das in der Zeichnung rechte Stützelement 14 fest, wohingegen das in der Zeichnung linke Stützelement 14 linear verschieblich ist.

Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Anordnung möglich sowie eine Anordnung, bei der beide Stützelemente 14 relativ zu einer nicht dargestellten Gerätebasis aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar sind. Wird das in der Figur linke Stützelement 14 auf das in der

Figur rechte Stützelement 14 zu verschoben, wird der umfasste Schlauch 18 seitlich gequetscht, wobei sich sein in

horizontaler Richtung gequetschtes Material in

Vertikalrichtung ausdehnt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass sich die von den Klauen 16a, 16b gebildeten Mäuler aufgrund ihrer gelenkigen Verbindung miteinander öffnen. Die beiden Mäuler bilden ein Parallelogramm, welches durch die

Horizontalverschiebung des linken Stützelementes 14 gestaucht wird. Eine Position während dieser Horizontalbewegung ist in der mittleren Darstellung von Figur 1 gezeigt.

Ein weiterer Vorschub des linken Stützelementes 14 in

Horizontalrichtung überführt das Quetschventil 10 in die ganz rechte Position in Figur 1. Man erkennt, dass im gezeigten Beispiel die spezielle Form der Klauen 16a, 16b bevorzugt auf die Außenkontur des gequetschten Schlauchs 18 abgestimmt ist, sodass in Schließposition des Quetschventils 10 das Lumen des Schlauchs 18 sicher verschlossen ist.

Zum Öffnen des Quetschventils 10 wird das linke Stützelement 14 zurück nach links verschoben. Dabei wird das von den

Klauen 16a, 16b gebildete Parallelogramm in horizontaler Richtung gestreckt. Hierdurch fahren die Anlenkpunkte 20 der beiden Mäuler aneinander aufeinander zu. Hierdurch wird, wie insbesondere in der mittleren Darstellung gut zu erkennen, ein Druck auf die vertikalen Endbereiche des gequetschten Schlauchs 18 ausgeübt. Hierdurch wird dieser auch bei nur geringen Formrückstellkräften und/oder geringem Innendruck des im Schlauch geführten Mediums zurück in seine

Ausgangsform gezwungen.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Quetschventils 10, bei dem lediglich eine komplex geformte Klemmbacke 12 erforderlich ist; die zweite Klemmbacke wird durch ein starres, blockartiges Widerlager 21 ersetzt. Die Klemmbacke 12 der Ausführungsform von Figur 2 ist im Wesentlichen genauso ausgeführt, wie die linke

Klemmbacke 12 in Figur 1. Insoweit wird auf die obige

Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zur Ausführungsform von Figur 1 sind jedoch an den Klauenenden keine

Anlenkpunkte, sondern jeweils ein Gleitschuh 22 vorgesehen, welcher auf einer Kurvenschiene 24 gleitend gelagert ist. Aus Platzgründen ist der Gleitschuh 22 um ein fest mit der Klaue 16a, 16b verbundenes Distanzstück 26 in vertikaler Richtung nach außen versetzt. Hierdurch werden Kollisionen zwischen der Kurvenschiene 24 und den Klauen 16a, 16b beim Öffnen des von den Klauen 16a, 16b ^■ gebildeten Mauls vermieden. Beim horizontalen Verschieben des Stützelementes 14 auf das starre Widerlager 21 zu wird durch die

Bewegungseinschränkung, die die Kurvenschienen 24 über die Gleitschuhe 22 auf die Klauen 16a, 16b ausüben, das mit Maul der Klemmbacke 12 geöffnet, so dass sich der gequetschte Schlauch 18 vertikal ausdehnen kann. Eine Zwischenposition der Bewegung ist im mittleren Bild von Figur 2 gezeigt; die endgültige Schließstellung ist im rechten Bild von Figur 2 gezeigt.

Bei Rückverschiebung des Stützelementes 14 in horizontaler Richtung wird über die Kurvenschienen 24 und die Gleitschuhe 22 ein Schließen des Mauls der Klemmbacke 12 erzwungen, wodurch wie im ersten Ausführungsbeispiel eine vertikale

Kraft auf den gequetschten Schlauch ausgeübt wird, die eine RückÜberführung in die Ursprungsform unterstützt.

Figur 3 schließlich zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils 3, die ähnlich wie die zuvor geschilderte zweite Ausführungsform mit nur einer Klemmbacke 12 auskommt. Insoweit wird auf die obige Beschreibung

verwiesen. Im Unterschied zur Ausführungsform von Figur 2 wird die beim Wiederöffnen des Quetschventil 10 in vertikaler Richtung auf den gequetschten Schlauch 18 ausgeübte Kraft jedoch nicht über eine Gleitmimik, sondern über Federkräfte ausgeübt, welche durch die Blattfedern 28 auf die Klauen 16a, 16b ausgeübt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Blattfedern 28 einerseits an der Außenseite der Klauen 16a, 16b und andererseits am Stützelement 14 abgestützt. Beim Schließen des Quetschventils 10 erfolgt der Vorschub des Stützelementes 14 gegen die Vorspannkraft der Blattfedern 26

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung

diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden

Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen

Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere sind Kombinationen der dre gezeigten Ausführungsbeispiele, etwa eine Federunterstützung der Ausführungsbeispiele von Figur 1 oder Figur 2 oder eine Variante mit zwei Klemmbacken 12, die jeweils mittels einer Gleitmimik geführt sind, denkbar.

Bezugszeichenliste

10 Quetschventil

12 Klemmbacke

14 Stützelement

16a, b Klaue

18 Schlauch

20 Anlenkstelle

21 starres Widerlager

22 Gleitschuh

24 Kurvenschiene

26 Distanzstück

28 Blattfeder