DE3026117A1

DE3026117A1 - Peristaltische pumpe

Info

Publication number: DE3026117A1
Application number: DE19803026117
Authority: DE
Inventors: Cornelis Johannes Van Os
Original assignee: NOORD NEDERLANDSCHE MASCHF
Current assignee: NOORD NEDERLANDSCHE MASCHF
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-01-22
Also published as: GB2054057A; DE3026117C2; JPS5632086A; US4424009A; BR8004367A; GB2054057B; SE8005131L; DE8018528U1; NL7905463A; NL8004018A; IT8023419A0; FR2461132A1; FR2461132B1

Description

Noord- Nederlandsche MacJainofabriek Ji.V. 9675 AM Winsciioten, Niederlande

Peristaltische Pumpe

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe mit einem Pumpengehäuse, in das ein Schlauch eingesetzt ist, wobei zwischen Schlauch und Pumpengehäuse ein Hohlraum verbleibt, wobei die Schlauchenden dicht mit der Eingangs- bzw. Ausgangsöffnung des Pumpengehäuses verbunden sind, und wobei Vorrichtungen am Pumpengehäuse zur Einleitung und Abführung eines Druckmediums in den Hohlraum vorhanden sind, um an gewünschten Zeitpunkten auf die Außenwand des Schlauches Druck ausüben zu können.

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Eine derartige peristaltische Pumpe ist aus der US- Patentschrift 3A°6,633 bekannt. Diese vorbekannte peristaltische Pumpe basiert auf dem Grundsatz, daß mittels der Einspeisung des Druckmediums in den Hohlraum der Schlauch zusammengedrückt wird, so daß das zu pumpende Medium in diesem Schlauch aus dem Schlauch herausgedrückt wird. Damit die Kompression des Schlauches an der richtigen Stelle stattfindet, so daß das zu pumpende Material in die richtige Kichtung gedruckt wird, ist die Wandungsstärke des Schlauches der vorbekannten peristaltischen Pumpe so ausgelegt, daß sie von einem Ende zum anderen Ende des Schlauches zunimmt, oder der Elastizitätsmodul des Schlauchmaterials vom einen Ende zum anderen Ende zunimmt.

Ein Nachteil dieser vorbekannten peristaltischen Pumpe besteht darin, daß der benötigte Schlauch schwierig herzustellen ist. Ein anderer Uachteil ist derjenige, daß die vorbekannte peristaltische Pumpe keine eigene Ansaugwirkung besitzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß in der vorbekannten peristaltischen Pumpe ein separates Einweg- Ventil gebraucht wird, das bei der Verwendung der Pumpe zum Pumpen von Blut Schaden bei den Blutkörperchen hervorrufen kann.

Es dst Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer peristaltischen Pumpe der gattungsgemassen Art dadurch, daß

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der Schlauch, in der Nähe der Eingangs öffnung für das zu pumpende Medium eine Schwachstelle aufweist, diese Schwachstelle definiert einen Startpunkt für eine gerichtete Störung des Kraftgleichgewichtes außerhalb und in der Schlauchwandung, wenn ein äußerer Druck von allen Seiten auf den Schlauch ausgeübt wird.

Bei der erfindungsgemässen Pumpe bewirkt diese Schwachstelle in der Schlauchwandung, daß während der Ausübung von Druck innerhalb des Pumpengehäuses der Schlauch an dieser Schwachstelle zusammengedrückt wird, und daß diese Druckbewegung sich in Längsrichtung des Schlauches fortpflanzt. Indem man den Ort dieser Schwachstelle in der Nähe einer der Befestigungspunkte des Schlauches auswählt, an denen der Schlauch am Pumpengehäuse befestigt ist, breitet sich folglich diese Zusammendrück- Bewegung im Schlauch zum anderen Ende des Schlauches aus, das ebenfalls am Pumpengehäuse befestigt ist. Durch diese Portpflanzbewegung der Verengung des Schlauches kann das zu pumpende Medium durch den Schlauch gedrückt werden, und zwar von denjenigem Teil des Schlauches, in dem die Schwachstelle liegt, zu dem gegenüberliegenden Ende des Schlauches, das dementsprechend die Ausgangs- bzw. Abgabeseite der Pumpe bildet.

Die erfindungsgemässe Pumpe eignet sich zum Transport von Flüssigkeiten oder plastischen Massen verschiedenen Aufbaues und Zusammensetzung, insbesondere zum Transport von Blut oder Blutplasma, Molkereiprodukten, oder auch agressiven Flüssigkeiten oder Pasten

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für die Nahrungsmittel- oder Ciiemieindustrie, sowie auoh für plastisches Rohmaterial in der Bauindustrie. Ein fester Körper in dem zu pumpenden Medium beschädigt den Schlauch nicht, wenn er durch diesen durchgeführt wird: Die zusammengedrückten Wandungsteile des Schlauches zwischen denen dieser feste Körper eingeschlossen ist, "bauchen um diesen Körper elastisch aus.

Die Erfindung wird nun anhand von einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : einen schematischen Längsschnitt

eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemassen peristaltischen Pumpe,

Figur 2 : einen schematischen Längsschnitt

einer modifizierten Pumpe gemäss Figur 1 mit einer Anzahl von Schlauchpositionen, die mit a-f "bezeichnet sind,

Figur 3 : einen schematischen Längsschnitt

eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemassen Pumpe, bei dem an der Ausgangsseite der Pumpe ein zweiter, äußerer Schlauch sich über eine begrenzte Strecke des Schlauches erstreckt,

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Figuren 4 bis 10 : schematische Darstellungen von

anderen Ausführungsbeispielen der Pumpe, und

Figur 11 : ein Ausfülirungsbeispiel für eine

Kombination von zwei erfindungsgemässen Pampen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer peristaltischen Pumpe nach der Erfindung. Die mit 1 bezeichnete Pumpe i-ositzt ein röhrenförmiges Gehäuse 2, in dem ein Schlauch 3 angeordnet ist, wobei ein Hohlraum 4- offenbleibt. Das Pumpengehäuse kann aus Metall hergestellt sein, genausogut aber beispiels weise auch aus synthetischen Material. Das Material des Pumpengehäuses ist derart gevjählt, daß es wenig oder überhaupt nicht unter den wöhrend des Betriebs auftretenden Drücken deformiert wird. Der Schlauch kann aus verschiedenen, für diesen Zweck üblichen Materialien hergestellt sein. Die Materialwahl für den Schlauch hängt vom beabsichtigten Einsatzzweck der Pumpe ab. Beispielsweise zum Pumpen von Blut ist ein Schlauch aus Polyuretan sehr geeignet. Die Schlauchenden sind fest mit den Anschlußenden des Pumpengehäuses verbunden, was beispielsweise durch Verkleben der Schlauchenden mit Kragenenden 8 und 9 des Pumpengehäuses erreicht werden kann, was aber genausogut durch Verklammern der Schlauchenden erreicht werden kann, wenn die Schlauchenden nach außen um das Gehäuse herumgeschlagen sind.

In relativ kurzem Abstand von dem rechten( in der Zeichnung) Schlauchende weist der Schlauch eine

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Schwachstelle 5 auf. Diese Schwachstelle kann eine einzige Schwachstelle sein, die aus einem Wandungsteil des Schlauches besteht, und sich mit sehr "begrenzter Ausdehnung sowohl longitudinal als auch umfangsseitig um diesen Schlauch erstreckt, und die schwächer ist als der übrige Teil der Schlauchwandung. Die Schwachstelle kann auch zwei radial gegenüberliegende geschwächte Wandungsteile ( wie dargestellt) aufweisen oder auch eine Mehrzahl von derartigen geschwächten Wandungsteilen, die sich mit gleichmässigen Abständen auf einer Umfangslinie befinden. Die Schwachstelle kann ebenso aus einer Eingnut-ähnlichen geschwächten Stelle der Schlauchwandung bestehen. Die genaue Form der Schwachstelle ist nicht sehr wichtig, solange während des Druckanstieges im Hohlraum 4· der Schlauch sich eben an dieser Schwachstelle zusammenzuziehen beginnt.

Die Schwachstelle kann auch in chemischer Form, beispielsweise durch eine Modifikation der chemischen Zusammensetzung der Schlauchwandung während der Herstellung des Schlauches oder später in geeigneter Weise erzeugt werden.

Es ist genausogut möglich und vielleicht "sogar noch einfacher, die Schwachstelle dadurch zu erzeugen, daß man mit geeigneten Werkzeugen an der Stelle der gewünschten Schwachstelle einen Teil der Gehäusewandung entfernt, so daß die Gehäusewandung an dieser Stelle dünner wird.

Wenn nun ein Medium, wie zum Beispiel ein Gas oder eine Flüssigkeit in den Hohlraum 4-, der den Schlauch

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umgibt, über eine Öffnung 20, die nchematisch in Figur 1 dargestellt ist, gedrückt wird, infolge eines auf die Schlauclrwandung ausgeübten Druckes, •wird der Schlauch sich zunächst an der Schwachstelle beginnen zu verengen, worauf diese Verengungsbewegung sich in die Richtung des anderen Schlauchendes fortsetzt, und dadurch das zu pumpende Medium im Schlauch in der Richtung dieser Fortpflanzungsbewegung drückt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Figur 2 zeigt eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Zuständen, die während der Arbeitsweise der perist altischen Pumpe auftreten.

Figur 2 zeigt nicht die Versorgungsöffnung 20, diese ist jedoch selbstverständlich vorhanden. Außerdem sind in Figur 2 zwei Zapfen 6 dargestellt, die gegenüber der Schwachstelle 5 angeordnet sind, die in Figur 2 aus zwei diametral gegenüberliegenden geschwächten Wandungsteilen besteht, wobei die Zapfen sich an der Innenwand des Pumpengehäuses befinden. Die Zapfen 6 erstrecken sich soweit nach innen, daß der Schlauch 3 an der Berührungsstelle leicht eingedrückt wird, wodurch erreicht wird, daß der zusammengedrückte Schlauch immer in einer mittleren, zu den Zapfen senkrechten Ebene zwischen den Zapfen zu liegen kommt, wie dies in den Figuren 2d- 2f dargestellt ist. Dies ist aus weiter unten erläuterten Gründen von Bedeutung. Außerdem erleichtern diese Zapfen den Beginn der Verengungsbewegung. Die Form der Schwachstelle und deren genaue Lokalisierung bezüglich der Zapfen sollte derart gewählt werden, daß gegenüber den von den Zapfen hervorgerufenen Eindrücken in der Schlauchwandung nicht derartige Spannungen in der

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Schlauchwandung hervorgerufen werden, daß die Verengungsbewegung irgendwo anders trotz der Schwachstellen "beginnt.

Es ist festgestellt worden, daß es nicht unbedingt notwendig ist, zwei gegenüberliegende Zapfen zu verwenden. Es könnte genausogut ausreichend sein, lediglich einen einzigen Zapfen einzusetzen.Es kann in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, unter Berücksichtigung der Form der Schwachstelle, jedes Hai ein Paar von nebeneinandergelegenen Zapfen zu verwenden, die sich in Längsrichtung der Pampe erstrecken. Außerdem können sich die Zapfen, falls dies gewünscht wird, entlang einer bestimmten radialen Entfernung erstrekken.

Wenn die zusammengedrückte Position des Schlauches 3 erreicht ist, ungefähr so, wie dies in Figur 2f dargestellt ist, wird das Druckmedium aus dem Hohlraum 4-entfernt, wodurch der Druck auf die Schlauchwandung weggenommen wird, was dann infolge der Elastizität der Schlauchwandung sicherstellt, daß der Schlauch in seine Anfangspositon zurückkehrt, wie dies in Figur 2a, usw. dargestellt ist. Diese Rückkehr zum Anfangszustand kann durch die zeitweise Erzeugung eines Vakuums im Hohlraum 4- verstärkt werden. Beim Ausführungsbeispiel der Pumpe gemäss Figur 3 ( in Figur 3a werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie für die entsprechenden Bauteile der Pumpe gemäss Figur 2, wogegen die Bezugszeichen der Figur 3a ebenfalls für die Figuren 3b bis 3s selten) ist im Pumpengehäuse 2 auf dessen Innenseite ein Kragen 10 in einer bestimmten Entfernung

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vom linken Schlauchende bzw. dem Abgabeende der Pumpe angebracht. Die Auskragungen 9 und IO dienen zur Befestigung,beispielsweise zum Verkleben eines zweiten, kürzeren Schlauches 13, der über den ersten Schlauch 3 gezogen ist. Bei der Auskragung 9 bewirkt die innere Oberfläche des äußeren Schlauches 13 eine Lagerung, um das Ende des Schlauches 3 dort fest über seinen gesamten Umfang mit dem Pumpengehäuse beispielsweise durch Verkleben oder anderweitig zu verbinden. Der Hohlraum, der beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 den inneren Schlauch umgibt, ist nun in zwei Hohlräume 12 bzw. 11 aufgeteilt, wobei der Hohlraum 11 funktionsmässig dem Hohlraum 4- beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 entspricht.

Der äußere Schlauch 13 muß grundsätzlich nicht mit einer Schwachstelle oder mit Zapfen, ähnlich den Zapfen 6, versehen sein, da nach einer Druckerhöhung im Hohlraum 12 sich der Schlauch 13 immer in einer Art und Weise verengen wird, wie dies in den Figuren 3b und 3c dargestellt ist. Trotzdem ist es empfehlenswert, daß der Schlauch 13 in seinem zusammengedrückten Zustand in der gleichen Ebene liegt, wie der Schlauch im zusammengedrückten Zustand, um zu verhindern, daß beide Schläuche gegeneinander arbeiten. Um dies sicherzustellen, kann der Schlauch 13 mit einer Schwachstelle versehen sein, die wie oben beschrieben, aufgebaut sein kann, und die ungefähr in der Mitte des Schlauches 13 liegt. Anstelle von derartigen Schwachstellen kann auch einer oder mehrere Zapfen vorgesehen sein, die ähnlich aufgebaut sein können wie die Zapfen 6 beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2.

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Auch eine .Kombination von Schwachstellen und einem oder mehreren Zapfen ist möglich.

Die Zapfen und/oder Sclrwachstellen, die dem kurzen Schlauch 13 zugeordnet sind, sollten in der gleichen Ebene liegen, wie die Zapfen und Schwachstellen, die dem Schlauch 3 zugeordnet sind.

Das Pumpengehäuse 2 ist, wie in Figur 1 angedeutet, mit einer Versorgungsleitung für ein Druckmedium versehen, die im Hohlraum 4· endet, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Außerdem ist das Pumpengehäuse mit einer weiteren Versorgungsleitung für ein Druckmedium versehen, die den Hohlraum 12 um den kurzen Schlauch 13 herum beaufschlagt. Diese Versorgungsleitung ist in Figur 3a mit 21 bezeichnet.

Durch eine Druckerhöhung im Hohlraum 12 kann der kurze Schlauch 13 in eine Position gebracht werden, wie sie in den Figuren 3"b und 3d dargestellt ist. Folglich kann der kurze Schlauch 13 "bei geeigneter Steuerung als eine Art von Einwegventil funktionieren, das, im Gegensatz zu üblichen Einwegventilen, nicht in direkten Kontakt mit dem zu pumpenden Medium kommt , und das in seiner Offen- Stellung den Durchfluß in keiner Weise beeinträchtigt. Dies bietet den Vorteil, daß die Innenwandung des Pumpenschlauches 3 trotz der Anwesenheit eines Einwegventiles vollkommen glatt bleiben kann, so daß die Pumpe einfach und Ordnungsgemäss gereinigt werden kann, was insbesondere beim Einsatz der Pumpe in der Molkereiindustrie oder bei medizinischen Anwendungen von größter Bedeutung ist. Außerdem können feste Teilchen, die möglicherweise in dem

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./f9.

zu pumpenden Medium vorhanden sind, nicht durch diese Art von Einwegventil beschädigt -werden, was auch insbesondere beim Pumpen von Blut wichtig ist, da dann die Blutkörperchen nicht beschädigt werden.

Die in Figur 3 dargestellte Pumpe kann wie folgt benutzt werden: Wenn als Ausgangslage die in Figur 3b dargestellte Position gewählt wird, wo der Pumpenschlauch 3 entspannt ist, und mit dem zu pumpenden Medium gefüllt ist, und wo im Hohlraum 12 ein solcher Druck herrscht, daß das Einweg-Ventil geschlossen ist, dann wird der Druck im Hohlraum 4 vergrößert, so daß der Pumpenschlauch 3 beginnt sich zusammenzuziehen. Ungefähr gleichzeitig wird der Druck im Hohlraum 12 verringert, so daß das Einweg-Ventil sich öffnet. Diese Situation ist in Figur dargestellt. Wenn sich der Pumpenschlauch 3 über seine gesamte Länge zusammengezogen hat, wird der Druck im Hohlraum 12 wiederum erhöht, so daß das Einweg-Ventil schließt. Dieser Zustand ist in Figur 3d dargestellt. Danach wird der Druck im Hohlraum 4- wieder reduziert, so daß sich der Pumpenschlauch 3 wieder entspannt und sich wieder mit dem zu pumpenden Medium füllt, so daß wieder der Zustand erreicht wird, wie er in Figur 3d dargestellt ist.

Die Pumpe gemäss Figur 3 kann auch derart ausgelegt werden, daß der Hohlraum 12 einmalig oder beim Betrieb mit einem Gas unter einem derartigen Druck gefüllt wird, daß der Schlauch 3 normalerweise geschlossen ist, aber wobei unter dem Druck des zu pumpenden Mediums das infolge der fortschreitenden Verengung des Schlauches 3 weiterbefördert wird, dieser geschlossene Zustand aufgehoben wird und sofort wieder eintritt, sobald die Preßbewegung aufgehört hat.

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In diesem Fall braucht dann der Druck im Hohlraum 12 nicht separat gesteuert werden.

Anstelle eines Gases im Hohlraum 12 kann dieser mit einer Flüssigkeit versehen sein, deren Volumenänderung in diesem Hohlraum während der Preßbewegung durch einen Speicher 14 ( Figur 4-) erreicht werden kann, der mit diesem Hohlraum in Verbindung steht.

Zu Reinigungszwecken oder bei außer- Betrieb- Zeiten ist es vorzuziehen, wenn das Druckmedium in den zwei elastisch verformbaren Hohlräumen 12 und 11 derart abgeleitet werden kann, daß der Durchflußkanal maximal geöffnet ist.

Das Pumpengehäuse soll so ausgeführt werden, daß mittels üblicher Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Flanschverbindungen( 15 in Figur 5) die Pumpe einen organischen Teil einer Leitung bildet und von dieser gehalten wird oder auch selbst als Halterung der Leitung fungieren kann.

In bestimmten Fällen, insbesondere wenn ein ziemlich schlaffer Schlauch 3 verwendet wird, kann die Absenkung dieses Schlauches derartige Spannungen in der Schlauchwandung hervorrufen, daß nicht langer sichergestellt ist, daß die Einengungsbewegung an der Schwach stelle beginnt. Diese Absenkung kann dadurch verhindert werden, daß man den Hohlraum um den Pumpenschlauch herum mit einer Flüssigkeit füllt, deren spezifisches Gewicht im wesentlichen mit dem spezifischen Gewicht des zu pumpenden Mediums übereinstimmt. Die Steuerung der Pumpe wird dann durch die Änderung

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der den Schlauch umgebenden Flüssigkeitsmenge "bewirkt.

Obwohl befriedigende Resultate auch mit einem Gas als Druckmedium erreicht werden können, erlaubt die Verwendung einer Flüssigkeit als Druckmedium eine äußerst genaue Steuerung. Die zusätzlich dem Hohlraum um den Pumpenschlauch herum zugeführte Flüssigkeitsmenge, beispielsweise ausgehend von dem Ruhezustand mit einem entspannten Pumpenschlauch, bestimmt genauestens die Menge des zu pumpenden Mediums in jedem Pumpenhub.

Figur 5 zeigt schematisch, in welcher Art und V/eise eine peristaltische Pumpe gemäss der Erfindung mit Selbstansaugung ausgestattet werden kann. Der den Pumpenschlauch umgebende Raum ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und steht über eine Leitung 16 mit einem geschlossenen Behälter 17 in Verbindung, in dem ebenfalls Flüssigkeit sich befindet. Die Leitung 16 endet unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter I7. Der Behälter 17 ist tiefer angeordnet als die Pumpe. Im Behälter endet außerdem eine Steuerleitung 18, die mit einem Steuerteil 19 verbunden ist, das seinerseits mit einer Pneumatikleitung verbunden sein kann. Um einen Pumpenhub hervorzurufen, wird über die Leitung 18 der Druck über der Flüssigkeit im Behälter 17 erhöht, so daß über die Leitung 16 Flüssigkeit in den den Pumpenschlauch umgebenden Raum fließt, so daß der Pumpenschlauch zusammengedrückt wird.

Nach Durchführung eines Pumpenhubes reduziert das Steuer teil 19 den Druck über der Flüssigkeit im Behälter I7 auf den Ausgangswert, beispielsweise auf Atmosphären-

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druck. Dadurch fließt Flüssigkeit über die Leitung in den Behälter 17 zurück. Infolge des Höhenunterschiedes zwischen der Pumpe und dem Behälter 17 wird dadurch jedoch in dem den Pumpeηschlauch umgebenden Raum und folglich auch im Pumpenschlauch selbst ein Vakuum erzeugt, welches den Ansaug-Effekt hervorruft, zumal in diesem Zeitpunkt das Einweg-Ventil geschlossen ist.

Beispielsweise könnte für diesen Zweck als Flüssigkeit Glyzerol ( spezifisches Gewicht 1.2) eingesetzt werden und der Behälter 17 könnte zwei Neter unterhalb der Pumpe angeordnet sein.

Wenn der maximale Pumpenhub erreicht wird, ist der Pumpenschlauch vollständig zusammengepreßt. Es kann deshalb passieren, daß die Teile der inneren Wandung des Schlauches, die dadurch aneinandergepreßt sind, aneinander hängenbleiben, so daß der Pumpenschlauch nicht schnell genug öffnet. Dieser Erscheinung wird dadurch entgegengewirkt, daß ein Pumpenschlauch mit einer dickeren Wandung verwendet wird oder ein Pumpenschlauch aus einem Material mit einem höheren Elastizitätsmodul, so daß die im Pumpenschlauch auftretenden Spannungen während des Verengungsprozesses ausreichend groß sind, um den Pumpenschlauch mit der erforderlichen Geschwindigkeit in den geöffneten Zustand zurückzuführen. Es ist natürlich auch möglich, eine Kombination dieser Maßnahmen zu ergreifen.

Ein ähnlicher Effekt kann dadurch erreicht werden, daß man den Pumpenschlauch aus zwei Schläuchen aufbaut, von denen der eine Schlauch innerhalb dem anderen Schlauch liegt. Der innere Schlauch sollte dann einen

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etwas größeren äußeren Durchmesser besitzen, als der innere Durchmesser des äußeren Schlauches, und er sollte unter Spannung in den äußeren Schlauch eingeführt werden, wodurch eine transversale Zusammenziehung auftritt. Die zusätzliche Energie, die erforderlich ist, um solch eine Anordnung von Schläuchen zusammenzudrücken, "begünstigt das schnellere öffnen des Pumpenschlauches.

Eine andere Möglichkeit, um die Öffnungsgeschwindigkeit des Pumpenschlauches zu vergrößern besteht darin, sicherzustellen, daß zwischen den gegenüberliegenden, zusammengedrückten Teilen der Innenwandung des Schlauches einer oder mehrere Zwischenräume verbleiben, wenn der Schlauch im zusammengedrückten Zustand sich befindet. Vorzugsweise sollten derartige Zwischenräume derart positioniert sein, daß der Pumpenschlauch an seiner Saugseite über eine gewisse Entfernung im zusammengedrückten Zustand vollständig abschließt.

Dies kann erreicht werden, indem man auf oder in der Innenseite des Pumpenschlauches über eine bestimmte Länge ein geeignetes Profil vorsieht. Obwohl eine derartige Losung für spezielle Anwendungen nicht unpraktisch ist, wird dadurch jedoch die Reinigung des Pumpenschlauches beeinträchtigt. Insbesondere bei Pumpen für die Anwendung in der Molkereiindustrie oder auf medizinischem Gebiet ist diese Lösung daher weniger geeignet.

Für diese Anwendungsfälle sind in den Figuren 6 bis 9 geeignetere Lösungen vorgeschlagen.

Im Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 6 der erfindungsgemässen Pumpe befinden sich auf der Innenseite des Pum-

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pengehäuses 2 zwei gegenüberliegende Sippen 60,61, die sich in Längsrichtung des Pumpengehäuses erstrecken. Wenn der Pumpenschlauch 3? dessen Ausgangslage durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, ausreichend zusammengedrückt worden ist, berührt der Pumpenschlauch auf beiden Seiten die Rippen 60,61, so daß eine schmale Lücke 63 zwischen den beiden Seiten des zusammengedrückten Schlauches verbleibt.

Es ist auch möglich, den Pumpenschlauch selbst mit Rippen 64· zu versehen, wie dies in Figur 7 dargestellt ist.

Figur 8 zeigt eine dritte Möglichkeit, die darin besteht, daß man auf der Außenseite des Schlauches benachbarte Ausformungen 65 anbringt, die ebenso die Form von parallelen Rippen haben können, und die bei der Zusammenpressung des Pumpenschlauches bis zu einem gewissen Grad gegeneinanderstoßen, und dadurch verhindern, daß der Pumpenschlauch weiter zusammengedrückt wird.

Figur 9 zeigt eine vierte Alternative : Zwischen dem Pumpenschiauch und dem Pumpengehäuse sind gemäss Fig. Verbindlungselemente 66 beispielsweise aus Textil oder Plastik angebracht, die sich während des Einschnürvorganges des Pumpeηschlauches elastisch dehnen und vollständig ausgedehnt sind, wenn innerhalb des Pumpenschlauches noch ein Zwischenraum vorhanden ist.

Es soll noch festgestellt werden, daß der Zwischenraum 63 in den Figuren 6 bis 9 aus Gründen der einfachen Darstellung relativ groß gezeichnet ist, in der Praxis kann diese Lücke kleiner ausfallen.

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Wenn die Pumpe dazu benutzt wird, um Blut zu pumpen, bewirkt die Anwesenheit einer Lücke, die sich über einen Teil der Länge des Pumpenschlauches erstreckt, eine Reduzierung der Beschädigungswahrscheinlichkeit von Blutkörperchen, die beim nicht- Vorhandensein einer derartigen Lücke zwischen den Wandungen des Pumpeηschlauches miteinander verklumpen könnten.

Aus ähnlichen Gründen ist es empfehlenswert,bei Anwendung der Pumpe zum Blutpumpen auch die Zusammenziehung des kürzeren Schlauches 13, der als Einweg-Ventil wirkt, zu begrenzen. Zu diesem Zweck können dieselben Maßnahmen ergriffen werden, die in den Figuren 6 bis 9 bezüglich des Pumpenschlauches selbst dargestellt sind. Zugegebenermaßen wird dann durch das Einweg-Ventil kein vollständiger Abschluß mehr erreicht, aber wenn die verbleibende Lücke sehr eng ist, wird während der Entspannung des PumpenSchlauches nur ein sehr schwacher Rückfluß auftreten, der nicht notwendiger weise ein Nachteil darstellen muß.

Ein anderer Vorteil der Beibehaltung einer Lücke beim Zusammenpressen des Pumpenschlauches besteht darin, daß dadurch die Gefahr minimiert wird, daß Gase oder sogar Teilchen aus dem Material des PumpeηSchlauches während dessen Entspannung abgesaugt werden und in das zu pumpende Medium gelangen.

Der Schlauch 3 kann an seiner Innenseite mit einem oder mehreren elastischen Schläuchen versehen und folglich von dem zu pumpenden Medium abgetrennt sein, die als Fuhrung dienen und die dieselbe Länge aufweisen oder auch länger sein können, je nach den erforderlichen Materialeigenschaften bezüglich Abnutzungswiderstand ,

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Widerstand gegen bestimmte agressive Substanzen, oder aus hygienischen Gründen. In diesem ITaIl ist es empfehlenswert, zwischen dem ersten Schlauch 3 und dem als Führung dienenden anderen Schlauch eine Flüssigkeit oder eine Paste als Schmiermittel vorzusehen, die die auftretende Reibung zwischen den beiden Wänden während der elastischen Deformationen in Grenzen hält.

Die "Verwendung eines separaten Schlauches ist insbesondere empfehlenswert für medizinische Anwendungen, da dann die Pumpe selbst nicht vollständig steril sein muß. Als separater Schlauch kann in einfacher Weise ein normaler Infusionsschlauch verwendet werden, der durch den Pumpenschlauch durchgeführt ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die peristaltische Pumpe in zwei Hälften auszubilden, die gegeneinander geklappt werden können, wie dies in der Querschnittdarstellung der Figur IO gezeigt ist. Das Gehäuse der in Figur 10 dargestellten Pumpe' besteht aus zwei Hälften 100 und 101, die mittels einer Gelenkverbindung 102 verbunden sind. In beiden Hälften ist eine Kammer 103 bzw. 104· vorgesehen. Die Kammern sind im geschlossenen Zustand der Pumpe gegenüber angeordnet und sind an den Seiten, an denen sie zueinander zeigen, mit einer Membrane 105 bzw. 106 abgeschlossen. Die Kammern sind außerdem jeweils über eine Leitung 107 bzw. 108 mit einer Versorgungsleitung 109 für das Druckmedium verbunden.

Es ist nun möglich, zwischen den beiden Membranen auf einfache Art und Weise einen Schlauch 110, beispielsweise einen Infusionsschlauch einzulegen, injäem man die Pumpe öffnet und nach Einlegung des Schlauches wieder

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schließt und indem man die Pumpe in einer nicht näher dargestellten Art und V/eise verschließt. Offensichtlich ist dann bei einer derartigen Ausgestaltung der Pumpe das Einwegventil ebenfalls aus zwei Hälften aufgebaut.

Die Pumpe selbst kann in der gleichen Art und Weise aufgebaut sein, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, mit Schwachstellen in den Membranen, Zapfen und Begrenzungsmitteln für die Kompression des Schlauches 110. Zum letzteren Zweck ist die in Figur 9 dargestellte Methode am meisten geeignet.

Die erfindungsgemässe Pumpe kann gut gegen das Auftreten von Störungen oder deren Ergebnissen geschützt werden. Da die Arbeitsweise der Pumpe im wesentlichen unabhängig von der Art des Druckmediums ist, ist es beispielsweise möglich, um die Druckschwankungen in dem den Schlauch 3 umgebenden Hohlraum zu erzielen, ein Medium auszuwählen, dessen Zusammensetzung auf die chemische Zusammensetzung des zu pumpenden Mediums abgestimmt ist, und zwar derart, daß plötzliche Feuerausbrüche, Explosionen, das Auftreten oder der Verlust von Substanzen, die der Gesundheit, der Umgebung oder dem Apparat schaden, verhindert oder minimiert werden können, falls Störungen wie zum Beispiel Undichtigkeiten im System auftreten.

In anderer Hinsicht ist es möglich, zur Steuerung der Zufuhr bzw.Abfuhr des Druckmediums in die den Druckschlauch umgebenden Hohlräume Signalvorrichtungen vorzusehen und anzupassen, über die, wenn bestimmte Drücke im Pumpenkanal erreicht sind, die Steuerung des genannten Systems direkt oder indirekt im erforderlichen Sinne beeinflußt werden kann.

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•3?·

Außerdem können in der Wandung des Schlauches 3 und /oder des Schlauches 13 Vorrichtungen derart eingebaut sein, daß Signale für Steuer- oder Überwachungszwecke von ihnen übertragen werden. Diese Vorrichtungen können auf Induktionsänderungen, Kapazitätsänderungen oder Widerstandsänderungen von elektrischen Kreisen aufbauen, oder auf Widerstandsänderungen von Flüssigkeiten oder Gasen, die durch speziell auf oder innerhalb der Wandung angeordnete Kanäle fließen. Eine nützliche Hilfe in dieser Hinsicht sind beispielsweise Druckmesser.

Die Ausgangsmenge der erfindungsgemässen Pampe pro Pumpenhub, d.h., die Bewegung der Schlauchwandung, wie dies in den Figuren 2a bis 2f dargestellt ist, kann stufenlos dadurch gesteuert werden, indem man die Menge des Druckmediums pro Pumpenhub entsprechend steuert, wogegen die Fördergeschwindigkeit des zu pumpenden Mediums stufenlos dadurch gesteuert werden kann, daß man die Zuführgeschwindigkeit des Druckmediums entsprechend steuert.

Das Material, aus dem der elastische Schlauch hergestellt werden soll, der im Kontakt mit dem zu pumpenden Medium steht, kann hinsichtlich seines Aufbaues derart gewählt sein, daß durch Osmose ein Austausch von Substanzen stattfinden kann zwischen dem Druckmedium, das in den den Schlauch umgebenden Raum zugeführt wird und dem zu pumpenden Medium, so daß die Pumpe für den Einsatz in einer künstlichen !Tiere in Betracht kommt.

Eine Anzahl von erfindungsgemässen Pumpen kann auch in Kombination eingesetzt werden. Figur 11 zeigt schematisch ein System, das aus zwei unabhängig ange-

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. 39.

ordneten Pumpen 50 und 51 "besteht, die in einer gegenseitigen Anordnung vorliegen, die die Pumpenhube der beiden Pumpen derart steuern, daß die Steuersignale um 180 phasenverschoben den beiden Pumpen 50?51 zugeführt werden, um die periodischen Preßbewegungen der elastischen Schläuche zu steuern. Damit ist es möglich, bei parallel verbundenen Pumpen nur einen schwach pulsierenden Fluß des zu pumpenden Mediums oder gar keine pulsierende Erscheinung zu erreichen, oder im PaHe von seriell verbundenen Pumpen die Druckspitze zu erhöhen, ohne daß dies zu einer vergrößerten Belastung der Schlauchwandungen führen würde.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemassen Pumpe ist im wesentlichen unabhängig von ihrer Größe. Hinsichtlich der Reduzierung von Abmessungen kann die Pumpe so ausgelegt werden, daß der elastische Schlauch an ihren beiden Enden in eine Röhre geführt werden kann, deren äußerer Durchmesser auf die inneren Abmessungen der Enden einer aufgeschnittenen Arterie angepaßt ist, um beispielsweise den Blutdurchfluß im menschlichen oder tierischen Körper zu verbessern oder denselben aufrechtzuerhalten.

Unterschiede in der Materialzusammensetzung, die zu einer Schwächung des elastischen Schlauches fähren können, die zur geeigneten Kompression erforderlich ist, können derart sein, daß der Schlauch aus einem elektrisch nur schwach leitenden Material aufgebaut ist, die eine teilweise oder vollständig metallisierte Oberfläche besitzt, wobei dann anstelle eines gasförmigen oder flüssigen Druckmediums von einem elektromagnetischen Feld Gebrauch gemacht wird , das um den elastischen Schlauch oder in dessen unmittelbarer Hähe aufgebaut wird. Palls ge-

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wünscht, kann der Schlauch auch aus einem Metall hergestellt sein, das auf den entsprechenden Verwendungszweck zugeschnitten ist.

Das zur Erzeugung der Druckänderungen benutzte Medium in dem den Schlauch umgebenden Hohlraum kann auch im Hinblick auf die Eigenschaft ausgewählt werden, daß durch Temperaturänderungen dieses Mediums eine Yolumen änderung des Mediums erzeugt werden kann.

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L e e r s e 11 e

Claims

Patentansprüche :

(1.) Peristaltische Pumpe mit einem Pumpengehäuse, m das ein Schlauch eingesetzt ist, wobei zwischen Schlauch und Pumpengehäuse ein Hohlraum verbleibt, wobei die Schlauchenden dicht mit der Eingangsbzw. Ausgangsöffnung des Pumpengehäuses verbunden sind, und wobei Vorrichtungen am Pumpengehäuse zur Einleitung und Abführung eines Druckmediums in den Hohlraum vorhanden sind, um an gewünschten Zeitpunkten auf die Außenwand des Schlauches Druck ausüben zu können, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (3) in der Nähe der Eingangsöffnung für das zu pumpende Medium eine Schwachstelle (5) aufweist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle durch eine lokale Änderung der chemischen Zusammensetzung der Wandung des Schlauches gebildet ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle durch eine lokale Verdünnung der Wandung des Schlauches gebildet ist.
4·. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle zwei diametral gegenüberliegende, geschwächte Schlauchabschnitte umfaßt, die sich entlang einer relativ begrenzten radialen und longitudinalen Strecke erstrecken.

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5. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle aus einer Ringnutförmigen Schwächung der Schläucheandung besteht.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen gegenüberliegend zur Schwachstelle auf der Innenseite des Pumpengehäuses zumindest ein Zapfen angeordnet ist, der in der Ruheposition leicht die Schlauchwandung zusammendrückt.
7. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5* gekennzeichnet durch zwei Zapfen auf der Innenseite des Pumpengehäuses, die radial gegenüberliegend angeordnet sind und im wesentlichen den geschwächten Wandteilen benachbart sind, und diese lokal leicht zusammendrücken.
8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten, relativ kurzen Schlauch, der neben der Ausgangsöffnung des Pumpengehäuses angeordnet ist, und der um den ersten Schlauch gezogen ist und von einem zweiten Hohlraum umgeben ist, der vom ersten Hohlraum abgetrennt ist und der mit einem Druckmedium beschickt werden kann.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium einmalig in dem zweiten Hohlraum unter einem geeignet gewählten Vordruck eingebracht ist.
10. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlraum von einer Flüssigkeit ausgefüllt ist, und mit einem Druckspeicher verbunden ist

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11. Pumpe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Steuermittel, die abwechselnd das Druckmedium in den ersten Hohlraum bzw. zweiten Hohlraum drücken, um abwechselnd den ersten Schlauch bzw. den zweiten Schlauch zusammenzudrücken.
12. Pumpe nach einem der. Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schlauch ungefähr in seiner Mitte mit einer oder mehreren Schwachstellen versehen ist, die mit den geschwächten Wandteilen des ersten oder inneren Schlauches zusammenfallen.
13. Pumpe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch mindestens einen Zapfen, der gegenüber dem geschwächten Wandteil des äußeren Schlauches auf der Innenseite des Pumpengehäuses liegt, und der die Schlauchwandung lokal leicht zusammendrückt.
14. Pumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens einen Zapfen auf der Innenseite des Pumpengehäuses, der im wesentlichen in der Mitte des äußeren Schlauches liegt, und der die Schlauchwandung lokal leicht zusammendrückt.
15· Pumpe nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Paar von Zapfen, die radial einander auf der Innenseite des Pumpengehäuses etwa in der Mitte des äußeren Schlauches gegenüberliegen, die die Schlauchwandung lokal leicht zusammendrücken und die entsprechend den Zapfen und/ oder Schwachstellen des inneren Schlauches angeordnet sind.
16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die bewirken, daß der erste Schlauch bei Druckzunahme in den ihn umge-

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benden Hohlraum derart zusammengedrückt wird, daß innerhalb des Schlauches ein Zwischenraum verbleibt, der in einiger Entfernung von der Schwachsteile liegt und sich in Richtung der Ausgangsöffnung erstreckt.
17. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Torrichtungen Ausformungen beinhalten, die beidseitig des Schlauches auf der Innenwand des Pumpengehäuses angeordnet sind.
18. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen diametral gegenüberliegende "Vorsprünge oder Verdickungen der Schlauchwandung darstellen.
19. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen aus einer Anzahl von benachbarten, voneinander räumlich getrennten Ausformungen oder Verdickungen der Schlauchwandung bestehen, die bei der Kompression des Schlauches gegeneinander drücken, wenn innerhalb des Schlauches noch ein Zwischenraum ist und die einer weiteren Kompression des Schlauches entgegenwirken.
20. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen elastische Mittel beinhalten, die mit dem Schlauch und dem Pumpengehäuse verbunden sind, und die vollständig gespannt sind, wenn noch ein Zwischenraum zwischen den Schlauchwandungen besteht.
21. Pumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die einer kompletten Kompression des zweiten Schlauches entgegenwirken.

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22. Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen Ausformungen "beinhalten, die auf beiden Seiten des Schlauches auf der Innenseite des Pumpengehäuses angebracht sind.
23· Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen diametral gegenüberliegende Ausformungen oder Verdickungen der Schlauchwandung darstellen.
24. Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen aus einer Mehrzahl von benachbarten räumlich voneinander getrennten Ausformungen oder Verdickungen der Schlauchwand bestehen, die bei der Kompression des Schlauches gegeneinander zu liegen kommen, wenn zwischen den Schlauchwandungen noch ein Zwischenraum ist, und die eine weitere Kompression des Schlauches verhindern.
25. Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen elastische Mittel beinhalten, die mit dem Schlauch und mit dem Pumpengehäuse verbunden sind,und die vollständig gespannt sind, wenn innerhalb des Schlauches noch ein Zwischenraum vorhanden ist.
26. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des ersten Schlauches unter einem radialen Vordruck gehalten ist.
27. Pumpe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Vordruck dadurch erreicht wird, daß innerhalb des ersten Schlauches ein längs gespannter zweiter Schlauch vorhanden ist,der im entspannten Zustand einen geringfügig größeren äußeren Durchmesser

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besitzt als der innere Durchmesser des ersten Schlauches, wenn er sich im entspannten Zustand befindet.
28. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlauch auf seiner Innenseite einen entfernbaren elastischen Schlauch besitzt, zur Auskleidung von dessen innerer Wandoberfläche.
29· Pumpe nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Schlauch und dem als Auskleidung verwendeten zweiten Schlauch ein flüssiges oder pastenförmiges Schmiermittel vorgesehen ist.
30. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas oder die Flüssigkeit, die im ersten und zweiten Hohlraum angewendet wird bezüglich des zu pumpenden Mediums chemisch nicht reagiert oder harmlos ist.
31. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auf- und/oder in der Wandung des ersten / oder des zweiten elastischen Schlauches mindestens eine signalerzeugende Vorrichtung vorhanden ist, die zur Steuerung oder zur Überwachung geeignet ist.
32. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der erste Schlauch hergestellt ist, eine Osmose zwischen dem zu pumpenden Medium und dem Gas oder der flüssigkeit, aus dem das Druckmedium besteht, erlaubt.

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33· Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei gegeneinander schwenkbaren Hälften besteht, wobei in jede Hälfte eine Kammer eingelassen ist , die zusammen den Hohlraum ( die Hohlräume) bilden, die den Schlauch ( oder die Schläuche) umgeben, und denen das Druckmedium zugeführt werden kann, wobei der SchlauchCoder die Schläuche)von Membranen gebildet ist ( sind), die die beiden Kammern abschließen, wobei diese Membranen in geschlossenem Zustand des Gehäuses gegenüberliegen und zwischen denen im geöffneten Zustand des Gehäuses ein zusätzlicher Schlauch eingelegt ist, durch den das zu pumpende Medium geführt wird, wobei das Gehäuse mit "Vorrichtungen zum Abschließen im geschlossenen Zustand versehen ist.
34-. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlraum mit Flüssigkeit gefüllt ist und über eine Leitung mit einem geschlossenen Gefäß in Verbindung steht, das sich in einer tieferen Position befindet, und das ebenfalls mit Flüssigkeit auf einem bestimmten Niveau gefüllt ist, derart, daß das Ende der Leitung unterhalb des Flüssigkeitsniveaus des Behälters endet, während oberhalb des Flüssigkeitsniveaus des Behälters eine Steuerleitung endet, die mit Drucksteuermitteln verbunden ist.
35· Pumpe nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Glyzerol verwendet wird.
36. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwachstellen auf

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der Außenseite des ersten Schlauches oder des ersten und des zweiten Schlauches metallisierte Bereiche vorgesehen sind, auf die mittels eines elektromagnetischen Feldes derartige Kräfte ausgeübt werden können, daß die Kontraktion des Schlauches oder der Schläuche dadurch erreicht wird.

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