CN102782325A - 蠕动泵 - Google Patents

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M·贝克
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Abstract

本发明涉及一种蠕动泵(1),用于输送在软管中引导的介质,该蠕动泵具有多个挤压元件(3),所述挤压元件朝向支座(9)挤压该软管以便沿输送方向向前输送该软管中的介质。为了能更简单且更快速地将软管引入这种蠕动泵中,按照本发明,该蠕动泵具有用于将软管引入到挤压元件(3)和支座(4)之间的穿入装置。

Description

蠕动泵
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的蠕动泵。
背景技术
这种蠕动泵尤其用在医疗技术领域中,例如用作输液泵或者用在注射和透析装置中。EP2011541A2中描述了在造影剂注射装置中使用的这种类型的蠕动泵,该蠕动泵包括申请人先前使用的注射装置,该注射装置可以以名称“ulrich missouri/mississippi”在市场上获得。该已知的造影剂注射装置包括这种类型的蠕动泵,该蠕动泵具有三个构造成挤压辊形式的挤压元件,所述挤压元件用于抵靠可枢转的对立支座按压插入蠕动泵中并携带造影剂或NaCl冲洗溶液的软管,由此挤压该软管并在输送方向上向前输送该软管中的介质。挤压辊在此情况下以可自由转动地的方式设置在被转动驱动的支承盘上。在泵运转情况下,支承盘沿顺时针方向转动,而设置在支承盘上的挤压辊沿逆时针方向转动。支承盘和挤压辊的转动运动借助于驱动马达和传动机构实现,支承盘和挤压辊联接在该传动机构上。所述对立支座设计成两部件式并且包括两个支座段,这两个支座段具有圆形段的形状并且各自布置在一可枢转的活门上。这两个可枢转的活门可以围绕公共的枢转轴线彼此相对枢转。为将软管插入蠕动泵中,首先将这两个活门枢转分离,以便能手动地将软管导入挤压辊的外周面和与活门一起被转离挤压辊的支座段之间。在插入软管之前,手动地将泵转到适合于插入软管的位置,以使软管可被穿入挤压辊的外周面和被向外转动的支座段之间。在已经穿入软管之后,这两个活门再次共同枢转,由此两个支座段顶接到软管上并且将软管压向挤压辊的外周面。在这两个可枢转的活门以及设置在其上的支座段一起向内枢转之后,这两个活门被关闭并且蠕动泵可被置于转动中以输送在软管中引导的介质。
然而,将软管插入蠕动泵中证明是费力且费时的。两个可枢转的活门彼此分离的枢转和相互靠近的枢转以及泵向适合于插入软管的位置的转动尤其是费时的。此外,软管的插入要求操作者具有一定的熟练技能。
发明内容
由此出发,本发明的目的是改进这种类型的蠕动泵,从而实现更简单和更快速地将软管引入(插入,导入)蠕动泵中。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的蠕动泵实现。该蠕动泵的优选实施方式可以从从属权利要求中获得。
按照本发明的蠕动泵具有用于将软管穿入到挤压元件和支座(对立支承件)之间的穿入装置(穿管装置)。借助于该穿入装置,软管被自动地插入蠕动泵中。这仅要求操作者将弯曲成环形的软管放入到穿入装置中并起动蠕动泵。穿入装置与蠕动泵一起被致动并且将软管自动地在挤压元件和支座之间导入蠕动泵中,其中,通过泵送运动,软管被挤压到挤压元件和支座之间并且沿着蠕动泵的输送方向被继续拉入,直到软管被完全拉入到蠕动泵内。
该穿入装置优选包括设置(布置)在一轴上的蜗杆(蜗杆主轴)。在此情况下,该轴可转动地支承在蠕动泵的壳体部分中并且被主轴驱动装置驱动而转动。该主轴驱动装置有利地与蠕动泵的驱动马达联接,由此,一旦蠕动泵被接通,就使主轴驱动装置与驱动马达一起开始运转。当接通蠕动泵时,穿入装置首先将放入蜗杆的顶部螺纹(螺旋通道)中的软管向下在挤压辊和支座布置在其中的平面的方向上引导,然后将软管自动地在挤压元件和支座之间穿入蠕动泵中。通过借助于驱动马达实现的蠕动泵的运动,软管最后沿着支座的整个长度或整个圆周被完全拉入蠕动泵中。
为将软管插入穿入装置中,有利地设置用于固定软管的固定装置,其中,该固定装置优选允许将软管固定到位于蠕动泵的输入侧的第一位置和位于蠕动泵的输出侧的至少一个第二位置中。在将软管插入固定装置中之后,在这两个固定位置被固定的软管在这两个固定位置之间环形地延伸。
在一个优选实施例中,蠕动泵的形式为旋转蠕动泵,其中,挤压元件通过挤压辊形成,该挤压辊可转动地支承在支承盘上。在泵的运转期间,支承盘和挤压辊被驱动马达置于转动状态。驱动马达的运动在此情况下有利地经行星齿轮传动机构传递到支承盘和挤压辊上,从而即使在没有插入软管时不仅支承盘而且可转动地支承在其中的挤压辊也可以被置于旋转中。在起动蠕动泵时,由此在还没有导入软管的情况下支承盘也被置于转动状态。同时,通过穿入装置在与穿入装置相邻的挤压元件(挤压辊)的方向上并向着与该挤压元件相对置的支座引导软管,该穿入装置将插入其中的软管穿入蠕动泵中。
为了协助软管通过穿入装置自动地穿入蠕动泵中,除了挤压辊以外还附加地设置至少一个导向辊。优选设置多个导向辊,它们被分别可转动地设置在支承盘上的相邻的挤压辊之间。导向辊在外周面处具有环绕的槽34,软管可以接合入该槽中。如果软管被穿入装置向下朝着支承盘的方向引导,那么软管接合入正好与穿入装置处于相邻位置的那个导向辊的外周面处的槽中。通过转动支承盘,设置在其上的导向辊在泵输送方向上继续运动并且在此期间将软管一方面向下朝着支承盘的方向拉并且另一方面通过形状配合将软管沿径向向外压向支座。随着支承盘继续转动,由于软管表面上的静摩擦以及导向辊的外周面处的槽中的摩擦接合,导向辊将软管沿着圆弧形构造的支座的内周面继续拉入蠕动泵中,直到支承盘与设置在其上面的导向辊一起已经实施(几乎)一整圈的转动并且通过继续转动支承盘软管被完全地拉入到蠕动泵内。通过转动支承盘,软管最后被支承盘上的跟随在导向辊的后面的挤压辊朝着支座挤压并且因此被夹持在挤压辊和支座之间。
为了保证即使在还没有插入软管的情况下不仅支承盘而且在其中可转动地支承的挤压辊能被置于旋转中,设有传动机构,该传动机构具有抗转动地(在转动方面刚性地,不可相对转动地)与驱动装置的驱动轴连接的太阳轮和抗转动地与对应的挤压辊连接的第一行星轮,还设有行星齿轮传动机构,该行星齿轮传动机构包括太阳轮和至少一个用于每个挤压辊的行星轮,该行星轮与泵壳体的作为齿圈起作用的内周面联接。由此,从驱动轴传递到太阳轮的扭矩被从太阳轮经位置固定的泵壳体的作为齿圈起作用的内周面传递到支承盘上,由此支承盘在泵运转情况下即使没有插入软管也被置于转动状态中。
附图说明
本发明的其它优点和特征可从下面参照附图描述的实施例中得出。在附图中:
图1示出注射装置的俯视图,其中使用了按照本发明的蠕动泵;
图2示出本发明的蠕动泵的透视图;
图3示出图2的蠕动泵的分解图;
图4a示出图2的蠕动泵沿平面A-A的剖视图;
图4b示出图2的蠕动泵在支座和与支座相对的导向辊的区域中的剖视图的细部;以及
图5示出图2的蠕动泵的穿入装置的透视图。
具体实施方式
图1中示出了注射装置的注射头,该注射装置用于将两种不同的或相同的造影剂和NaCl冲洗溶液注射到患者的血管中,在该注射装置中使用按照本发明的蠕动泵1。这种注射装置例如在实施显像技术如计算机X射线断层成像、超声检查和磁共振成像(MRT)时被用于注射造影剂。该注射装置包括在图1中示出的注射头20,蠕动泵1设置在该注射头中。注射头20包括带有两个环形的手柄21、22的塑料壳体。在手柄21和22之间设有面板23,该面板可以用该图未示出的盖封闭。面板23在它的下部区域中具有用于容纳蠕动泵1的凹部。在上述凹部的上方设有管道状凹部24、25,在所述管道状凹部中可以插入分支的软管装置(图中未示出)。该软管装置尤其包括如EP2011541A2中详细描述的软管装置。该软管装置总共包括三个供给软管,即,用于第一造影剂的第一供给软管,用于第二造影剂的第二供给软管和用于冲洗溶液(尤其是NaCl)的第三供给软管。这三个供给软管连接到在此也未示出的、用于造影剂和冲洗溶液的储备瓶上,并且插入凹部24的设置于面板23的上部区域中的分支24a、24b和24c内。插入到面板23的圆形凹部24d中的接合元件将这三个与储备容器相连的供给软管结合到一个通向蠕动泵1的软管部段中。
为将软管插入到蠕动泵1中,设置穿入装置。该穿入装置的工作方式和设计结构在下面说明。软管最后被引导通过蠕动泵1并且被安放在面板23的左上部分中的凹部25内。软管端部连接到患者软管上,经该患者软管可以将在软管中携带的介质最终注射到患者的血管中。为将软管固定在面板23上,设置有固定装置,该固定装置允许在蠕动泵的输入侧的第一位置39和输出侧的至少一个第二位置40处固定软管。有利地在固定位置39和40处布置超声传感器,以用于探测软管中的气泡。可设置用于将软管固定在面板23上的其它的固定位置,例如EP 2011541A1中所描述的。
图2和3中以透视图详细地示出了蠕动泵1,其中图3是分解图。该蠕动泵1包括带有驱动马达7的下泵单元,以及带有壳体2的上泵单元。壳体2分成下壳体部分2a和上壳体部分2b。下壳体部分2a可以与上壳体部分2b一体地或也可以以两部分的方式进行构造。
下泵单元包括带有驱动轴10的驱动马达7,该驱动轴经传动机构与上泵单元联接。上泵单元的结构可以从图4的剖视图中获知。在壳体2的内部设置有与驱动马达7的驱动轴10联接的传动机构6。该传动机构包括太阳轮30,该太阳轮抗转动地与驱动马达7的驱动轴10连接。驱动轴10的上端部通过轴承43可转动地支承在支承盘8中。在支承盘8上设有多个挤压元件3。在所示出的示例性实施例中,挤压元件3由被驱动的挤压辊3构成,其中,三个这种挤压辊3均匀地设置在圆形支承盘8的外周上。挤压辊3可转动地支承在支承盘8上。为此,这三个挤压辊3各自安放在一具有轴线9'的轴9上,每个轴9都通过轴承15支承在支承盘8的孔中。这些轴9以及因此挤压辊3的轴线9'平行于驱动马达7的驱动轴10延伸。在泵运转期间,驱动马达7通过传动机构6使支承盘8和挤压辊3转动。传动机构6除了太阳轮30以外还包括行星轮16,其中,每个挤压辊3配设一个这种行星轮16,该行星轮抗转动地固定在轴9上。每个行星轮16都通过啮合而联接到行星齿轮传动机构的太阳轮30上。每个轴9上都邻近行星轮16设有摩擦轮31,其中,摩擦轮31抗转动地并且与行星轮16间隔开地固定在轴9上。在每个摩擦轮31的外周面上设置有圆周槽34,在该槽中嵌入橡胶环32(O形环)。摩擦轮31经由该橡胶环32与泵壳体2的内周面2c接触。壳体2的内周面2c由此用作行星齿轮传动机构的齿圈。当通过驱动马达7使驱动轴10旋转时,由于行星轮16与太阳轮30联接,该旋转运动被传递到轴9上,由此使轴9和与该轴抗转动地连接的挤压辊3旋转。同时摩擦轮31在泵壳体2的内周面2c上滚动,由此支承盘8也相对于泵壳体2转动。由于摩擦轮31,即使蠕动泵中还没有插入软管,支承盘8也可以被驱动马达7置于旋转状态。
在支承盘8上,除了挤压辊3以外还设有导向辊11。该导向辊11用于引导相邻挤压辊3之间的软管,并且该导向辊不被驱动。导向辊11在外周面处具有横截面为半圆形的槽34,在该槽中引导软管。导向辊11和挤压辊3在支承盘8上的布置尤其可以从图3的分解图中看到。
为将软管插入蠕动泵中,设置穿入装置,该穿入装置自动地将软管穿入挤压辊3和支座4之间。穿入装置包括设置在支承盘8外侧的蜗杆26。该蜗杆26设置在轴27上,其中,该轴27平行于挤压辊3的轴线9'延伸。轴27可转动地支承在蠕动泵的壳体部分2中并且联接到主轴驱动装置28,借助于该主轴驱动装置可将轴27和蜗杆26置于转动状态,以便将安放在蜗杆中的软管穿入到蠕动泵内。蜗杆26的上部螺纹在蠕动泵的纵向方向上(即,平行于相应轴10或27的轴线)凸出超过挤压辊3和导向辊11的顶面。
支座4设置在上泵单元的上端部处。该支座4呈现带有缺口38的圆弧段的形状,并且有利地在200°至300°的角度范围上延伸。蜗杆26布置在支座4的缺口38的区域中。支座4具有作用面(有效面)4a,该作用面以间距d位于挤压辊3的外周面的对面。软管被穿入到作用面4和每个挤压辊3的外周面之间的间隙中。
为将软管插入蠕动泵1中,首先通过固定装置将待插入的软管部段固定在面板23上的两个固定位置39和40处。在固定装置39和40之间的该软管部段则(由于软管部段的自然扭转)具有环的形状。然后将该软管部段放置到蜗杆26中。接着使泵起动,由此驱动马达7使支承盘8旋转。同时主轴驱动装置28使蜗杆26转动。为此,主轴驱动装置28与驱动马达7的控制机构联接。通过转动蜗杆26,软管被蜗杆26向下在支承盘8的方向上引导。通过转动支承盘,其中一个导向辊11向软管运动并且该软管接合到导向辊11的外周面上的槽34中。随着支承盘8的继续转动,设置在该支承盘上的导向辊11继续沿泵的输送方向运动并且在此期间一方面通过在槽34中的摩擦配合沿支承盘8的方向向下牵拉软管并且另一方面通过形状配合将软管沿径向向外压向支座4。在支承盘8继续转动期间,由于软管表面上的静摩擦和在导向辊的外周面处的槽34中的摩擦接合,导向辊11将软管沿着圆弧形状的支座4的内周面继续拉入到蠕动泵中,直到支承盘与布置在其上的导向辊11一起实施了(将近)一整圈并且软管通过支承盘的继续转动被完全拉入蠕动泵中。通过转动支承盘,软管最后被在支承盘8上跟随导向辊11的挤压辊3挤压向支座4。这样,软管被自动地插入到挤压辊3的外周面和支座4之间并且在继续转动支承盘8期间被挤压,以便输送该软管内承载的液体。
一旦软管被完全插入蠕动泵中,挤压辊3就在蠕动泵运转期间(即,当支承盘8转动并且挤压辊3转动时)对着(顶着,抵靠)支座4的作用面4a按压软管,以便压缩软管直径并由此沿输送方向(即,沿支承盘8的转动方向)向前输送该软管中的介质。
在泵送过程结束之后,在需要更换软管时,穿入装置也可以用于穿出使用过的软管。为此,在蠕动泵运转的情况下,使主轴驱动装置28沿反向转动方向转动。由此蜗杆26将插入蠕动泵中的软管部段向上拉,从而解除软管在导向辊11的槽34中的接合。在支承盘转动一整圈之后,软管被完全从蠕动泵中拉出,该软管可在松开固定位置39和40处的固定装置之后被取下并最后用新的软管替换。在主轴驱动装置28的控制机构中设有用于起动用过的软管的穿出过程的控制程序(例行程序),该控制程序可以在操作者按下按键时被触发。
为了最佳地调整支座4和挤压辊3之间的间距,在一个优选实施例中,支座以它的作用面4a在壳体2上布置成能相对于挤压辊3位移。为此,支座4与压环(推力环,止推环)13连接。该压环13也由圆弧形的环构成。对立元件4具有与作用面4a相对置的调节面4b。该调节面是圆锥形的或锥形的。由对立元件4和压环13构成的组件布置在壳体2的上部开口中,以使该对立元件4的锥形调节面4b支撑在壳体2上的互补的(即,也是圆锥形或锥形)支撑面5上,其中,该壳体2上的支撑面5在向下(即进入壳体内部)的方向上锥形地变宽(图4的左上侧)。
在壳体2的外侧面上设有固定在壳体上的带有安装凸缘37的安装环36(为清晰起见,图3中未示出),以便将壳体2安装在注射头20的面板23上。此外,在壳体2的外侧面上,在下壳体部分2a和上壳体部分2b之间的过渡区域中设有调节环12。调节环12由圆环构成,它在其圆内表面上具有内螺纹。在壳体2的外侧面上设有与该内螺纹互补的外螺纹。调节环经由该螺纹装置联接到壳体2上,以便使调节环12能通过相对于壳体2转动该调节环12在轴向上连续地在关于壳体2的一个上极限位置和一个下极限位置之间移位。为了使调节环12相对于壳体2转动,在调节环12的外周面处设置多个孔33,在该孔中可以插入销子。
一移动环14顶靠在调节环12的底面上。该移动环14由两个半圆形的环段14a和14b组成并且经多个螺栓29(图3)与压环13连接。
通过由支座4、压环13、移动环14和调节环12组成的结构组件,可以调节挤压辊3和支座4的作用面4a之间的间距d。
为了使挤压辊3的外周面和作用面4a之间的间距d最大,使支座4移动到它的第一(上极限)位置。从此处出发,通过使壳体2上的调节环12在朝着它的下极限位置的方向上转动,可以减小间距d。这使得调节环12从它的上极限位置向下移动。顶靠在调节环12的底面上的移动环14也由此相对于壳体向下移动。由于移动环14经螺栓29与压环13连接,因此压环13也由此与固定在其上的支座4一起向下移动。在此情况下,支座4的调节面4b沿着壳体2上的圆锥形的支撑面5滑动。在这种运动期间,圆弧形的支座4稍微地收缩和减小其直径,由此作用面4a沿径向被压向挤压辊3或导向辊11。通过这种运动,作用面4a和挤压辊3的外周面之间的间距d减小。一旦调节环12到达它的下极限位置,压环13的底面就搁在在壳体2的基部31上。在该位置,作用面4a和挤压辊3或导向辊11的外周面之间的间距d处于最小值。
通过支座4的这种结构,作用面4a和挤压辊3的外周面之间的间隙尺寸(即间距d)可以被调整到一个对于泵的运行是最佳的值。这种调整首次在蠕动泵投入运转之前实施。为了调整希望的间距d,有利地使用一种量规,该量规的厚度对应于要调整的间隙尺寸并且该量规被插入到作用面4a和挤压辊3的外周面之间。接下来使调节环12相对于壳体转动,直到作用面4a和挤压辊3的外周面贴靠在量规的外表面上。间隙尺寸在需要时可以在维护蠕动泵期间进行再调节。
本发明不限于所描述的实施例。例如,本发明不仅可以在径向蠕动泵中使用,而且例如也可以在具有线性作用系统的蠕动泵中,如例如在所谓的线性蠕动泵或行波泵中使用。此外,按照本发明的蠕动泵的使用不局限于注射装置,而是也延伸到其它的泵送装置上,例如输液泵。穿入装置也可以具有带有线性驱动装置的抓持器来代替蜗杆,其中,该抓持器抓持或握持插入到穿入装置中的软管或软管部段,并且该线性驱动装置然后将软管向下朝着支承盘的方向上引导,从而如上所述的那样,该软管可以被导向辊携带并且围绕支座在挤压辊和支座之间插入到蠕动泵中。该线性驱动在此情况下可以通过线性马达或通过带有齿轮传动机构的旋转马达来提供,该齿轮传动机构用于将旋转运动转换成线性驱动。作为马达式驱动装置的替代方案,也可以使用双稳定的磁体,借助于该磁体可以使穿入装置运动,以便将软管导入泵中。代替导向辊,也可以使用保持翼,这些保持翼设置在支承盘上,并且将由穿入装置导入到泵中的软管部段向下朝着支承盘的方向以及沿径向向外朝着支座的方向挤压。

Claims (15)

1.一种蠕动泵(1),用于输送在软管中携带的介质,该蠕动泵具有多个挤压元件(3),所述挤压元件在挤压软管的情况下将该软管压向支座(4)并且由此沿输送方向向前输送该软管中的介质,其中,该蠕动泵具有用于将软管引入到挤压元件(3)和支座(4)之间的穿入装置,其特征在于,该穿入装置包括蜗杆(26)。
2.根据权利要求1或2所述的蠕动泵,其特征在于,该挤压元件由挤压辊(3)构成,该挤压辊被驱动马达(7)经由传动机构(6)驱动而转动。
3.根据权利要求2所述的蠕动泵,其特征在于,该挤压辊(3)支承在支承盘(8)上,其中,每个挤压辊(3)的轴线(9')均平行于该驱动马达(7)的驱动轴(10)延伸。
4.根据权利要求2或3所述的蠕动泵,其特征在于,在蠕动泵运转期间,所述支承盘(8)以及可转动地支承在该支承盘中的挤压辊(3)被驱动马达(7)经由传动机构(6)驱动而转动。
5.根据权利要求3或4所述的蠕动泵,其特征在于,在支承盘(8)上在两个相邻的挤压辊(3)之间各设置有一导向辊(11)。
6.根据权利要求3至5之一所述的蠕动泵,其特征在于,该穿入装置布置在该支承盘(8)的外侧。
7.根据权利要求1至6之一所述的蠕动泵,其特征在于,所述蜗杆(26)能被主轴驱动装置(28)旋转地驱动。
8.根据权利要求7所述的蠕动泵,其特征在于,该主轴驱动装置(28)联接到该驱动马达(7),以便只要该驱动马达(7)使支承盘(8)旋转,该主轴驱动装置(28)就使蜗杆(26)旋转。
9.根据权利要求1至8之一所述的蠕动泵,其特征在于,该蜗杆(26)抗转动地设置在一轴(27)上,其中,该轴(27)平行于挤压辊(3)的轴线(9')延伸。
10.根据权利要求9所述的蠕动泵,其特征在于,所述轴(27)可转动地支承在蠕动泵的壳体部分(2)中。
11.根据前述权利要求之一所述的蠕动泵,其特征在于,在该蠕动泵运转期间,所述穿入装置自动地将安放在该穿入装置中的软管引入挤压元件(3)和支座(4)之间。
12.根据前述权利要求之一所述的蠕动泵,其特征在于,设有用于固定待引入到蠕动泵中的软管的固定装置,其中,该固定装置实现软管在蠕动泵的输入侧的第一位置(39)处和蠕动泵的输出侧的第二位置(40)处的固定。
13.根据前述权利要求之一所述的蠕动泵,其特征在于,所述支座(4)的形式为具有缺口(38)的圆弧形的环,所述蜗杆(26)设置在所述缺口(38)的区域中。
14.根据权利要求3至13之一所述的蠕动泵(1),其特征在于,该传动机构(6)包括太阳轮(30)和至少一个行星轮(16),该行星轮抗转动地与对应的挤压辊(3)连接;以及,所述支承盘(8)在泵运转期间被驱动装置(7)经由包括所述太阳轮(30)以及用于各挤压(3)辊的至少一个行星轮(16,31)的行星轮传动机构驱动而转动,其中,该行星轮(16,31)与该壳体(2)的作为齿圈起作用的内周面(2c)联接。
15.根据权利要求14所述的蠕动泵,其特征在于,所述太阳轮(30)抗转动地与驱动装置(7)的驱动轴(10)连接,并且从驱动轴(10)传递到太阳轮(30)上的扭矩被从太阳轮(30)经由位置固定的壳体(2)的作为齿圈起作用的内周面(2c)传递到支承盘(8)上,其中该支承盘(8)在泵运转期间在没有插入软管的情况下也被驱动而转动。
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