DE3237014A1

DE3237014A1 - Schlauchpumpe

Info

Publication number: DE3237014A1
Application number: DE19823237014
Authority: DE
Inventors: Avinoam Haifa Livni
Original assignee: ELMAR MEDICAL SYSTEMS Ltd
Current assignee: ELMAR MEDICAL SYSTEMS Ltd
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB2109474A; FR2514080A1; GB2109474B; IL64002A0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe, und zwar insbesondere eine Drehpumpe, die eine Wellenbewegung in einem Strömungsmittel führenden Schlauch zum Erzeugen von Drücken und/oder zum Bewirken einer Vorwärtsbewegung des Strömungsmittels in dem Schlauch erzeugt.

Schlauchpumpen, die dazu benutzt werden, Strömungsmittel in einem Schlauch zu pumpen, wobei der Schlauch ein integraler Teil der Pumpen ist, sind an sich bekannt. Solche Pumpen werden z. B. in künstlichen Niereneinrichtungen oder künstlichen Herzeinrichtungen verwendet. Schlauchpumpen, die auch als peristaltische Pumpen bezeichnet werden, sind außerordentlich wirksam und vorteilhaft in solchen Einrichtungen, wie es beispielsweise künstliche Niereneinrichtungen sind. Derartige Pumpen minimalisieren die Anzahl von erforderlichen Ventilen, da die Pumpen auch als Ventile wirken, wenn sie den flexiblen Schlauch zusammendrücken und den Strömungsmittelfluß durch denselben stoppen, während der Rotor den Schlauch zusammendrückt.

Pumpen dieser Art nach dem Stande der Technik können nur in der Weise zusammengebaut werden, daß man den Schlauch zwischen den Rotor und den Stator absenkt bzw. hineinquetscht, weil der Roter und der Stator üblicherweise in Anlage miteinander sind, so daß^sie nur wenig Raum für den flexiblen Schlauch freilassen. Infolgedessen kann der flexible Schlauch nicht zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnet werden, ohne daß man die Rotor-Stator-Kombination manuell aus der Anlageposition bewegt.

Oftmals wird bei den Pumpen nach dem Stande der Technik der Zusammenbau dadurch vorgenommen, daß man zunächst ent-

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weder den Rotor oder den Stator entfernt. Das Verfahren, welches normalerweise zum Einbau des Schlauchs in Schlauchpumpen angewandt wird, besteht darin, ein Ende des Schlauchs in Anlage sowohl mit dem Stator als auch mit dem Rotor in die Schlauchpumpe hineinzuschieben und dann den Rotor von Hand zu drehen, um den Schlauch in seine endgültige Position zu treiben.

In bestimmten Einrichtungen, wie beispielsweise in künstliehen, Niereneinrichtungen, ist es wichtig, daß die Pumpe in kurzer Zeit zusammengefügt werden kann, insbesondere zu' dem Zweck, jede Einrichtung maximal auszunutzen. Auch bei künstlichen Niereneinrichtungen, in denen Kassetten für den Schlauch verwendet werden, wie beispielsweise in der Einrichtung, welche in der am gleichen Anmeldetag wie die vorliegende Anmeldung eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Titel "Extrakorporale Blutbehandlungseinrichtung¹¹ beschrieben ist, ist es wichtig, daß die Pumpe den Schlauch zwischen dem Stator und dem Rotor automatisch aufnimmt, wenn die Kassette auf der Einrichtung angebracht wird.

Mit der Erfindung soll eine Drehpumpe, insbesondere eine Schlauchpumpe, zur Verfugung gestellt werden, mit der die oben genannten Nachteile wesentlich vermindert oder überwunden werden.

Gemäß der Erfindung wird eine Schlauchpumpe zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: Eine Rotoreinrichtung; eine Mehrzahl von Rollen- bzw. Walzeneinrichtungen, die an der Rotoreinrichtung so angebracht sind, daß sie einen geometrischen Ort definieren, wenn sich die Rotoreinrichtung dreht; einen Strömungsmittel führenden Schlauch in einer Kassetteneinrichtung; wobei die Statoreinrichtung zwischen einer Betriebsposition, in der sie den

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Schlauch in Anlage mit dem geometrischen Ort drückt, und einer Ladeposition, in der sie die Anordnung des Schläuche zwischen der Rotoreinrichtung und der Statoreinrichtung erleichtert, bewegbar ist; und eine Einrichtung zum Bewegen der Statoreinrichtung zwischen der Lade- und der Betriebsposition.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Dreh- bzw. Schlauchpumpe besteht darin, daß die Statorbewegung linear ist, und daß eine Einrichtung zum Aufrechterhalten dieser Linearität vorgesehen ist. Ein noch anderes bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der geometrische Ort im wesentlichen zylindrisch ist. Ein noch anderes bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist die Verwendung einer Nockeneinrichtung zum Bewegen des Stators bzw. der Statoreinrichtung zwischen der ersten und zweiten Position bzw. der Lade- und Betriebsposition, sowie das Vorsehen einer Einrichtung zum elektromagnetischen Bewegen der Nockeneinrichtung zur automatischen Anordnung des Stators bzw. der Statoreinrichtung relativ zu dem Rotor bzw. der Rotoreinrichtung.

Die Erfindung umfaßt demgemäß Baumerkmale, Kombinationen, Ausführungen und Anordnungen von Teilen, wie sie nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden, die in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung im Prinzip dargestellt ist; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Stators und des Rotors in der Ladeposition;

Fig. 2 den Stator und den Rotor in der Betriebsposition; und

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Ebene 3-3 in

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Pig, 2, gesehen in Richtung der Pfeile, welche Einzelheiten des Mechanismus zum Bewegen des Stators veranschaulicht.

Die in den Figuren der Zeichnung dargestellte Pumpe ist ideal dazu geeignet, in einer künstlichen Nierenanordnung bzw. -einrichtung verwendet zu werden, wie sie in der oben genannten parallelen Patentanmeldung der Anmelderin vom gleichen Anmeldetag beschrieben ist.

Die Fig. 1 zeigt die Dreh- bzw. Schlauchpumpe 11 in der Ladeposition, d. h. in der Position, in welcher sich der Rotor 12 und der Stator 14 im Abstand voneinander befinden. Die Rotoreinheit dreht sich um ihre ortsfeste, bei 13 dargestellte Achse. Der Stator 14 ist relativ zur Rotorachse bewegbar, und zwar beispielsweise in der Vertikalrichtung. In Fig. 1 ist der Stator 14 so weit entfernt, soweit er sich von der Achse 13 des Rotors 12 wegbewegen kann.

Mehrere Rollen bzw. Walzen, und zwar vorliegend die Rollen bzw. Walzen 17, 18 und 19, sind mittels jeweiliger Hebelarme 21, 22 und 23 am Rotor 12 befestigt. Die Hebelarme sind verschwenkbar um jeweilige Drehpunkte 24, 26 und

27. Die Rollen bzw. Walzen selbst sind um Achsen 28, 29 und 31 auf den jeweiligen Hebelarmen 21, 22 und 23 drehbar.

Es ist eine Einrichtung zum Führen und Beschränken der Bewegung des Stators relativ zu dem Rotor vorgesehen. Im einzelnen sind Schlitze 32 und 33 vorgesehen, wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen. Die Schlitze sind als Doppelschlitze dargestellt, d. h. es sind breitere Schlitze 37, 38 ausgebildet, die dazu dienen, die Köpfe 34, 36 von Haltern 39 bzw. 41 aufzunehmen _r wobei diese Halter in der

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vorliegenden Ausführungsform Zylinderschrauben mit Muttern sind, die, wie Fig. 3 zeigt, den Stator an einer Grundplatte bzw. Zwischenwand 12A halten und seine Bewegung relativ zu dem Rotor führen. Die gegenüber den Schlitzen 37, 38 schmäleren Schlitze 32 und 33 nehmen die Körper der Halter 39 und 41 auf, d. h. also in der vorliegenden Ausführungsform den Schaft der erwähnten Zylinderschrauben, der gewissermaßen jeweils einen Führungsstift bildet.

Die Doppelschlitze 32, 37 und 33, 38 sind allgemein breiter als die Körper und Köpfe der Halter 39 und 41,damit verhindert wird, daß der Stator in einer Zwischenposition zwischen den beiden Endpositionen steckenbleibt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Enden der Schlitze bei 40a und 40b schmäler sind, so daß der Stator zwangsweise in der Betriebsposition positioniert wird.

Es sei weiter darauf hingewiesen, daß zwar in der vorliegenden Ausführungsform Schlitze zur Führung dargestellt sind, daß es jedoch auch möglich ist, eine andere Führungseinrichtung bzw. andere Führungsmittel, wie beispielsweise Schienen im Rahmen der Erfindung zu verwenden; beispielsweise ist es möglich, anstelle der Schlitze Schienen und anstelle der Halter Gegenschienen oder Laufräder zu verwenden.

Weiter ist eine Einrichtung zur Betätigung des Stators zu dessen Bewegung nach dem Rotor hin und von dem Rotor weg vorgesehen. Im einzelnen ist ein mit einer Nocke versehener bzw. als Nocke dienender Stift 42 dargestellt. Der Stift paßt in einen horizontalen Blindschlitz 43. Der Stift ist insofern ein Nockenteil bzw. eine Nocke, als er an einem drehbaren zylindrischen Teil 44 exzentrisch angebracht ist. Der Stift 42 ist nach der Darstellung von einem reibungsvermindernden Lagerteil bzw. -mit-

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tel umgeben, wie beispielsweise von einer Nylonbeschichtung 46, damit die Reibungswirkung zwischen dem Stift und dem Stator vermindert wird.

Wie man am besten aus Fig. 3 ersieht, läuft das zylindrische Teil 44 in einem Lager 47 und ist von einem Gehäuse 48 umgeben. Die die Rotor- bzw. Schlauchpumpe antreibenden Teile sind wünschenswerterweise auf der linken Seite der äußeren Abdeckung 12A bzw. hinter der äußeren Abdeckung 12A angeordnet, also beispielsweise in einer künstlichen Niereneinrichtung, die hinter der äußeren Abdeckung 12A vorgesehen sein kann. Infolgedessen erstreckt sich die Rotorachse 13 nach der schematischen Darstellung durch die äußere Abdeckung 12A, die auch als Zwischenwand bezeichnet werden kann. Der Zylinder 44 ist mit einer Antriebsachse 49 verbunden, die mittels eines Zahnrads 51 angetrieben wird, das beispielsweise an einen Motor (nicht gezeigt) angekoppelt ist. Der Zylinder 44 ist so ausgebildet bzw. angeordnet, daß er sich um ungefähr 160° dreht.

Wenn er sich so dreht, dann drückt der Stift 42 auf die Wände des Schlitzes 43 des Stators 14 und drückt damit den Stator vertikal nach aufwärts oder abwärts, und zwar in der durch die Schlitze 32 und 33 gesteuerten bzw„geführten Weise, die mit den Haltern 39 bzw. 41 zusammenwirken.

In der in Fig. 1 gezeigten'Position des Stators ist viel Raum zwischen den Rollen bzw. Walzen des Rotors und der Oberseite 52 des Stators vorhanden. Die Oberseite 52 des Stators ist so geformt, daß sie tangential zu dem geometrischen Ort der Rollen bzw. Walzen verläuft, wenn sich der Rotor dreht. Dieser geometrische Ort ist vorliegend gewissermaßen der Rotationskörper, den die radial äußersten Umfangsflachen der Rollen bzw. Walzen beschreiben, wenn sich der Rotor dreht. Der Raum zwischen dem Stator

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und dem Rotor kann in der in Fig. 1 gezeigten Position leicht den Strömungsmittel führenden Schlauch 53 aufnehmen, der sich nach der Darstellung von einer Kassette 50 aus erstreckt, von der ein Teil in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Dieser Raum ermöglicht es infolgedessen, den Schlauch automatisch zwischen dem Stator und dem Rotor zu positionieren, wenn die Pumpe ein Teil einer Blutbehandlungseinrichtung und der Schlauch in einer Kassette ist.

Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, welche die Rollen bzw. Walzen vom Rotor 12 wegdrückt und sie in der Posi'tion hält, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Im einzelnen ist eine elastische Einrichtung, die beispielsweise aus Federn besteht oder Federn umfaßt, welche schematisch als die Federn 56, 57 und 58 eingezeichnet sind, zwischen den jeweiligen Hebelarmen 21, 22 und 23 einerseits und dem Rotorkörper 12 andererseits als Verbindung vorgesehen, welche die Rollen bzw. Walzen in der dargestellten Position hält. Es sei darauf hingewiesen, daß in einer bevorzugten Ausführungsform Federn um die Drehpunkte bzw. -achsen 24, 26 und 27 herum angeordnet sind.

In Fig. 2 ist der Stator in seiner der Rotorachse 13 am nächsten befindlichen Position gezeigt. Es ist zu beachten, daß sich der Stift 42 von der Seite des Schlitzes 43 wegbewegt hat, und daß sich die Halter 39 und 41 von dem oberen Ende der Schlitze 32 und 3 3 zu dem unteren Ende der Schlitze 32 und 33 bewegt haben. Die Rollen bzw. Walzen werden nun in einer solchen Weise fest in Anlage an dem Schlauch 53 gehalten, daß sie den Schlauch zusammendrücken und die Strömung durch denselben stoppen. Infolgedessen hat die vorliegende Dreh- bzw. Schlauchpumpe zusätzlich zu ihrem anderen Vorteil den weiteren Vorteil, daß sie die Notwendigkeit, Ventile vorzusehen^ auf ein Minimum beschränkt, da die Pumpe selbst dann, wenn sie sich

nicht dreht und nicht pumpt, als ein geschlossenes Ventil wirkt, solange der Stator in der Position ist, in der er sich, wie in Fig. 2 gezeigt, der Rotorachse am nächsten befindet.
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Die peristaltische Pumpwirkung läßt sich am leichtesten aus Fig. 2 ersehen. Wenn sich der Rotor in der Richtung des Pfeils 16 dreht, wird Strömungsmittel den Schlauch 53 entlanggedrückt, wenn die Rollen bzw. Walzen im Gegenuhrzeigersinn drücken bzw. über den Schlauch laufen. Unmittelbar hinter einer Rolle bzw. Walze ist ein Vakuum bzw. Unterdruckraum, der einen Sog auf das Strömungsmittel ausübt. Unmittelbar vor den Rollen bzw. Walzen wird das Strömungsmittel längs des Schlauchs vorwärtsgedrückt. Auf diese Weise wird eine Pumpwirkung erzielt, die das Strömungsmittel in der gewünschten Weise in Bewegung hält.

Die Pumpe kann leicht mit dem Schlauch beschickt werden, weil der Stator im Unterschied zu bisherigen Dreh- bzw. Schlauchpumpen dieser Art bewegbar ist.

Im Betrieb wird dann zunächst die Pumpe in der in Fig. 1 gezeigten Weise angeordnet, wobei der Stator so weit wie möglich vom Rotor entfernt ist, so daß der Schlauch selbst dann zwischen den Stator und den Rotor paßt bzw. einführbar ist, wenn sich der Schlauch von einer Kassette aus erstreckt. Wenn ein Pumpen oder ein geschlossenes Ventil erwünscht ist, wird der Stator so bewegt, daß der Rotor den Schlauch zwischen den Rollen bzw. Walzen des Rotors und dem Stator mit Druck beaufschlagt bzw. zusammenpreßt. Dadurch wird alle Strömung gestoppt. Wenn sich jedoch der Rotor dreht, wird eine Strömung durch den Schlauch gedrückt oder gepumpt. Die elastischen Teile auf bzw. an den Hebelarmen der Rollen bzw. Walzen ermöglichen es, die Einrichtung ohne extrem enge Toleranzen zu bauen.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise abwandeln und verwirklichen.

Leerseite

Claims

KRAUS & WEISERT 32370 H

PATENTANWÄLTE

UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DRrINS. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-INe. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-SOOO MÜNCHEN 71. · TELEFON O89/79 7O 77-79 7O 78 · TELEX O5-212 1B6 kpat d

TELEGRAMM KRAUSPATENT

ELMAR MEDICAL SYSTEMS LTD. Haifa/Israel

Schlauchpumpe

PATENTANSPRÜCHE

Schlauchpumpe umfassend eine Rotoreinrichtung, so-T/ie eine Mehrzahl von Rollen- bzw. Walzeneinrichtungen, die an der Rotoreinrichtung (12) so angebracht sind, daß sie einen geometrischen Ort definieren, wenn sich die Rotoreinrichtung dreht, einen strömungsmittel führenden Schlauch, und eine Statoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoreinrichtung (14) zwischen einer Betriebsposition, in welcher der in einer Kassetteneinrichtung befindliche und sich von der Kassetteneinrichtung aus erstreckende Schlauch (53) in Anlage mit dem geometrischen Ort gedruckt wird, und einer Ladeposition, in welcher die Statoreinrichtung im Abstand von der Rotoreinrichtung (12) angeordnet ist, so daß die Positionierung des sich von der Kassetteneinrichtung aus erstreckenden Schläuche (53) zwischen der Rotor-

einrichtung (12) und der Statoreinrichtung (14) erleichtert wird, bewegbar ist; und daß eine Einrichtung (42-49, 51) zum Bewegen der Statoreinrichtung (14) zwischen der Lade- und der Betriebsposition vorgesehen ist.
2. Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Statoreinrichtung (14) linear zwischen der Lade- und Betriebsposition bewegbar ist.
3. Schlauchpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (32-41) zum Aufrechterhalten der Linearität der Statorbewegung bzw. der Bewegung der Statoreinrichtung (14).
4. Schlauchpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (32-41) zum Aufrechterhalten der Linearität der Statorbewegung bzw. der Bewegung der Statoreinrichtung (14) ein

Paar Schlitze (32, 33, 37, 38) auf bzw. in dem Stator

bzw. der Statoreinrichtung (14) umfaßt, die auf Stiften

(39, 41) bewegbar sind, welche sich durch die Schlitze

(32, 33, 37, 38) erstrecken.
5. Schlauchpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze (32, 33, 37, 38) mit Ausnahme ihrer"Enden, welche die Betriebsposition definieren, allgemein weiter bzw. breiter als die Stifte (39, 41) sind.
6. Schlauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42-49, 51) zum Bewegen der Statoreinrichtung (14) eine Nockeneinrichtung (42, 46) umfaßt.

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7. Schlauchpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Nockeneinrichtung (42, 46) durch einen Nocken- bzw. Steuerkurvenschlitz (43) in dem Stator bzw. der Statoreinrichtung

(14) erstreckt.
8. Schlauchpumpe nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenbzw. Steuerkurvenschlitz (43) senkrecht zu den beiden Schlitzen (32, 33, 37, 38) angeordnet bzw. ausgerichtet ist.
9. Schlauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Ort ein Zylinder ist, und daß elastische Einrichtungen bzw. Mittel (56, 57, 58) zum Aufrechterhalten der Position der Rollen- bzw. Walzeneinrichtungen (17, 18, 19), die von der Rotoreinrichtung (12) entfernt sind, vorgesehen sind, um den geometrischen Ort zu definieren.