CN116529486A - 筒系统和单螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒系统(16)，其用于单螺杆泵(1)，该筒系统具有用于接纳待计量分配的介质(M)的筒(17)、设置在筒(17)处的定子，该定子与单螺杆泵(1)的转子单元(8)共同作用以用于对介质(M)进行计量分配，以及以可运动的方式支承在筒(17)中的塞子(45)，用于以流体密封的方式封闭筒(17)，其中塞子(45)包括转子贯穿部(46)，转子单元(8)被引导穿过该转子贯穿部。

Description

筒系统和单螺杆泵

技术领域

本发明涉及一种用于单螺杆泵的筒系统(Kartuschensystem)和一种具有这种类型的筒系统的单螺杆泵、尤其是3D打印头。

背景技术

单螺杆泵包括定子和在定子中转动的转子。当转子转动时，根据无限循环活塞原理将待计量分配的介质通过转子与定子的相互配合在单螺杆泵的纵向方向上输送远离单螺杆泵的驱动装置。每单位时间的输送容积在此与转子的转速、尺寸、螺距和几何形状有关。利用这种类型的单螺杆泵，可以实现具有高重复精度的高精度的计量分配过程。出于该原因，单螺杆泵适合用作用于增材制造或生成性制造的打印头。

在增材制造或3D打印时，由液态的、粉状的或膏状的材料或介质来以分层的方式构造构件。如果测试例如不同配方的待打印介质，则大多需要费力且耗时地拆解整个单螺杆泵并清洁其与介质接触的组件，例如转子和定子。因此期望可以尽可能容易和快速地清洁单螺杆泵。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于单螺杆泵的可更换的筒系统。

因此，提出了一种筒系统，其用于单螺杆泵。筒系统包括用于接纳待计量分配的介质的筒，设置在筒处的定子，该定子与单螺杆泵的转子单元共同作用以用于对介质进行计量分配，以及以可运动的方式支承在筒中的塞子，用于以流体密封的方式封闭筒，其中塞子包括转子贯穿部，转子单元可被引导穿过该转子贯穿部。

通过设有以可运动的方式支承在筒中的塞子，一方面防止待计量分配的介质被污染。另一方面确保单螺杆泵的驱动装置也可以不被介质污染。因此，通过简单地更换整个筒系统，可以替换与介质接触的所有构件。预期不会污染驱动装置。这明显简化了单螺杆泵的清洁。

单螺杆泵优选地包括转子单元。然而转子单元也可以是筒的部分。转子单元包括与单螺杆泵的驱动装置联接的可弯曲的轴或弯曲轴。弯曲轴也可以被称为曲轴或接头轴。弯曲轴也可以是或被称为曲杆、尤其是塑料曲杆。在这种情况下，弯曲轴可以例如由聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)等制成。在弯曲轴的前侧设有转子，该转子与定子共同作用。

优选地，定子包括具有中间贯穿部的可弹性变形的内部部件或弹性体部件。贯穿部优选地包括螺线形的或螺旋形的内部轮廓。在定子中接纳有可转动的转子，其包括对应于内部部件的螺线形的或螺旋形的外部轮廓。除了可更换的筒系统之外，单螺杆泵还包括上述驱动装置。

转子由驱动装置的驱动单元、尤其是电动机经由弯曲轴驱动。驱动单元驱动驱动装置的驱动轴，其与转子单元联接。驱动轴可以借助上述柔性轴或弯曲轴与转子牢固地连接。当转子在定子中转动时，根据无限循环活塞原理通过与定子的内部部件的相互配合以在单螺杆泵的纵向方向上远离驱动轴的方式输送介质。在此，每单位时间的输送容积与转子的转速、尺寸、螺距和几何形状有关。

在单螺杆泵的运行中，转子单元在转子贯穿部中优选地进行偏心运动。然而，这一点不是强制必需的。也可以提供纯粹的旋转运动。在这种情况下，接头或上述弯曲轴应当设置在塞子之后、即设置在介质中。

筒优选地是柱形的。尤其地，筒是一次性注射器。也就是说，筒系统优选地是一次性物品(英语为disposable)。替选地，筒系统也可以被重复使用。筒在前侧优选地具有鲁尔锁连接器。由此可以很容易地将喷嘴连接到筒处。也可以经由鲁尔锁连接器来填充筒。

定子“设置”在筒处当前是指定子与筒牢固地连接。然而替选地，定子也可以简单地置入(eingelegt)到筒或类似物中。也就是说，定子也可以以可拆卸的方式与筒连接。塞子以可沿着上述纵向方向线性运动的方式支承在筒中。在对介质进行计量分配时，介质跟随(nachgeführt)塞子。转子贯穿部优选地设置在塞子的中间处。转子贯穿部可以是阶梯孔。

介质例如可以是粘合剂或密封剂、水、水溶液、涂料、悬浮液、粘性材料、乳液或油脂。介质也可以是凝胶或藻酸盐。介质可以包括细胞，尤其是人类的、动物的或植物的细胞。介质可以是液态的或膏状的。浆料或膏状产品可以被理解为固体液体混合物、尤其是悬浮液，其具有高的固体含量。例如，产品可以具有一定含量、份额的填料，例如所谓的纤维状的、尤其是短纤维状的微球等。

筒系统或筒可以包括RFID芯片(英文为Radio Frequency Identification)。由此尤其可以识别定子的几何形状，以便例如能够为定子配设合适的转子。因此例如可以进行尺寸识别。此外，由此也可以对被接纳在筒中的介质进行批量识别。

此外，筒系统或筒也可以具有QR码(英语为Quick Response)，其例如被激光照射到筒中。借此例如可以鉴别被接纳在筒中的介质。然后例如可以读出信息，其能够推断出筒的内容物、即介质。因此，例如可以进行批量识别、给出关于介质的使用寿命或耐久性的说明、进行产品追踪等。

根据一个实施方式，定子和筒构造为一体式的、尤其是材料一体式的，或者定子和筒以形状配合的、力配合的和/或材料配合的方式彼此连接。

“一体式”或“一件式”当前尤其应理解为，定子和筒形成共同的构件，而并非由不同的构件构成。“材料一体式”当前是指定子和筒始终由相同的材料制成。然而替选地，定子和筒也可以是两个彼此分开的构件，其以形状配合的、力配合的和/或材料配合的方式彼此连接。

通过将至少两个连接配对件(当前为定子和筒)接合到彼此中或后部接合来实现形状配合的连接。为此，例如可以在定子和/或筒处设置卡合钩等。力配合的连接以到待彼此连接的表面上的法向力为前提。可以通过摩擦配合来实现力配合的连接。只要不超过由静摩擦引起的反作用力，就可以防止表面的相互位移。例如将定子压入筒中。在材料配合的连接下，通过原子力或分子力将连接配对件保持在一起。材料配合的连接是不可拆卸的连接，该连接只能通过损坏连接器件和/或连接配对件分开。例如，将定子粘入或硫化到筒中。

定子可以实施为一体式的。然而定子也可以实施为双体式的或例如具有由硅树脂制成的内部部件和由与内部部件不同的塑料材料制成的外部部件，内部部件具有螺旋形的贯穿部。例如，定子在内部可以具有弹性体而在外部可以具有任意热塑性的塑料。替选地，定子也可以由两种不同的热塑性塑料制成。定子可以在背侧、即在面向塞子的方位具有锥形的几何形状。然而，这不是强制必需的。

根据另一个实施方式，借助面向定子的隔膜封闭转子贯穿部。

一旦将筒系统安装在驱动装置处，就可以借助转子单元刺穿隔膜。为此，转子可以具有顶端，借助该顶端来刺穿隔膜。替选地，也可以在筒系统安装在驱动装置处之前借助转子单元来刺穿隔膜。在这种情况下，只有在转子单元已经置入转子贯穿部中之后，转子单元才与驱动装置连接。

根据一个实施方式，隔膜包括穿孔，其中穿孔将隔膜优选地分成多个隔膜区段。

隔膜区段的数量原则上是任意的。例如，设置两个、三个或四个隔膜区段。借助穿孔可以防止在借助转子刺穿隔膜时隔膜的部分被撕破并污染介质。穿孔确保隔膜的均匀撕开。穿孔例如可以是十字形的并且具有两个彼此相交的穿孔区段。

根据另一个实施方式，塞子包括压力环，转子贯穿部被引导穿过该压力环，并且在该压力环处设置隔膜。

优选地，压力环具有半O形环的几何形状。隔膜以一件式的、尤其是材料一体式的方式与压力环连接。压力环完全环绕转子单元并围绕转子单元收紧。由此提供了塞子在介质侧相对于转子单元的可靠密封。当借助转子单元刺穿隔膜时，压力环还起到阻止撕裂的作用。

根据另一个实施方式，塞子在背离压力环的方位包括加固环，转子贯穿部被引导穿过该加固环。

加固环优选地在截面中具有矩形的几何形状。在从加固环到转子贯穿部中的过渡中设置倒圆部。倒圆部使得转子单元到转子贯穿部中的引入变得容易。

根据另一个实施方式，在转子贯穿部处设置至少一个环绕的环形槽。

环形槽的数量原则上是任意的。例如，设置两个或三个环形槽。环形槽共同形成迷宫式密封部，其形成塞子相对于旋转的转子单元的可靠密封。此外，当转子单元在转子贯穿部中进行偏心运动时，环形槽还用作用于塞子的被排挤的材料的接纳区域。即，塞子跟随转子单元的运动。这一点通过对用于塞子的相应的材料的选择得以实现。

根据另一个实施方式，塞子在背离定子的方位包括环绕的第一密封唇，该第一密封唇贴靠在筒的内侧，和/或塞子在面向定子的方位包括环绕的第二密封唇，该第二密封唇同样贴靠在筒的内侧。

第一密封唇优选地被施加有压缩空气，并且因此在内侧在周向上压靠在筒处。第二密封唇一方面确保塞子在径向上相对于筒的密封，并且另一方面确保介质在筒的内侧的滑擦。

根据另一个实施方式，第二密封唇具有比第一密封唇大的刚度。

“刚度”在当前应理解为相应的密封唇对变形的抵抗力。刚度可以受到例如适合的几何形状或适合的材料选择的影响。例如，第二密封唇比第一密封唇壁厚。由此实现了第二密封唇的更高的刚度。

根据另一个实施方式，第一密封唇在端侧从塞子延伸出来的距离大于第二密封唇。

也就是说，第一密封唇比第二密封唇高。然而，在此第一密封唇优选地比第二密封唇壁薄。

根据另一个实施方式，筒系统还包括转子单元，该转子单元被引导穿过转子贯穿部。

也就是说，转子单元可以是筒系统的集成的组成部分。在这种情况下，转子单元以可拆卸的方式与驱动装置连接。当从驱动装置移除筒系统时，优选地也同时解除转子单元和驱动装置之间的连接。

根据另一个实施方式，转子单元以不可拆卸的方式与筒和/或塞子连接。

由此可以防止转子单元被重复使用。然而替选地，转子单元也可以以可拆卸的方式与筒和塞子连接。在最后提及的情况下，转子单元可以被重复使用。为了使转子单元以不可拆卸的方式与筒连接，例如可以设置在背侧封闭筒的盖，该筒具有贯穿部，转子单元被引导穿过该贯穿部。转子单元可以具有锁合钩或卡合钩，它们可以被挤压穿过贯穿部。一旦卡合钩被引导穿过贯穿部，转子单元就与筒牢固地连接并且不能再与筒分开。

根据另一个实施方式，转子单元完全由筒封装。

也就是说，一方面转子单元不可与筒分开，另一方面转子单元与驱动装置的直接接触是不可能的、也不是必要的。在这种情况下，转子单元可以由驱动装置例如借助磁性联接器驱动。可以通过在背侧以流体密封的方式封闭筒来进行封装。为此可以设置盖。

根据另一个实施方式，转子单元包括接口，用于将转子单元与单螺杆泵的驱动装置的配对接口联接。

接口和配对接口用于从驱动装置到转子单元的扭矩传递。例如，接口可以具有两个彼此平行布置的扳手面。在这种情况下，配对接口具有两个相互对应的扳手面。转子单元的截面可以是矩形、星形、三角形或四边形以及圆形。为了实现上述磁性联接，接口和配对接口可以包括磁体。

根据另一个实施方式，接口包括锁合鼻部，该锁合鼻部在将转子单元与驱动装置连接时锁入配对接口中。

因此借助锁合鼻部实现转子单元与配对接口的形状配合的连接。配对接口设置在驱动装置的驱动轴处。对于筒系统是一次性物品的情况，锁合鼻部被设计成，其在将转子单元与驱动装置分开时被切断或折断。即，转子单元不能再与驱动装置连接。替选地，锁合鼻部也可以弹性变形。在这种情况下，转子单元可以被重复使用。

根据另一个实施方式，接口包括多个可弹性变形的臂区段，锁合鼻部设置在该臂区段处。

例如设有两个或四个臂区段。臂区段的数量原则上是任意的。在臂区段之间设有狭缝。因此得出狭缝形的或交叉狭缝形的几何形状。替选地，接口也可以具有多边形的、矩形的、三角形的或星形的几何形状。

根据另一个实施方式，筒系统还包括被接纳在筒中的介质。

介质例如可以是藻酸盐、骨蜡或任意其他生物或医学材料。介质可以含有人类的、动物的或植物的细胞。此外，介质也可以包括细菌或病毒。可以根据筒系统在生物医学、制药技术或工业中的应用选择适合的介质。介质例如也可以是氰基丙烯酸酯。

根据另一个实施方式，塞子包括指示剂，该指示剂在筒系统使用之后改变其状态。

尤其地，指示剂在筒系统的一次使用之后改变其状态。指示剂例如可以是染料。状态的改变可以是颜色改变。状态可以通过指示剂被暴露在光线和/或湿气中而改变。因此，借助指示剂可以示出筒系统已经被使用过一次。此外，指示剂也可以在预定的时间之后才改变其状态。此外，指示剂也可以被设计为，使得其仅在筒系统被使用预定次数之后才改变其状态。

根据另一个实施方式，塞子由透气的或不透气的材料制成。

在塞子由透气的材料制成的情况下，可以在塞子对介质的施压时对介质进行脱气。这一点尤其在加工液态硅树脂或丙烯酸酯时很重要。因此，在介质中形成的气泡可以穿过透气的材料。塞子为此由多孔的、开孔的透气材料构成。例如，可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)或其他适合的材料。由此包含在介质中的气泡可以经由多孔的材料逸出。材料的孔隙度被选择成例如在1μm至50nm的范围内、优选地在10μm至50nm范围内、进一步优选在20μm至50nm范围内。因此，粘性介质不能穿过塞子逸出。替选地，塞子也可以具有内置的透气的隔膜。

此外，提出了一种单螺杆泵、尤其是3D打印头，其具有驱动装置和这种类型的可更换的筒系统，该筒系统以可拆卸的方式与驱动装置连接。

为了将筒系统以可拆卸的方式与驱动装置连接，可以设置例如卡口式连接部。借助压缩空气或弹簧元件经由塞子对介质施加压力。此外，也可以在塞子中设置偏心的插件。该偏心的插件的螺距高度适配于容积量因此也适配于塞子速度。因此实现了主轴驱动。于是塞子被强制控制并因此跟随介质。

单螺杆泵可以是电源供电的。然而单螺杆泵也可以是电池供电的。由此，单螺杆泵不依赖于电网。因此，单螺杆泵可以作为手持式装备独立(autark)工作。因此，单螺杆泵例如可以用于在手动工位处对焊膏进行计量分配。因此，可以以移液装置或移液辅助设备的方式应用单螺杆泵，不同之处在于，借助单螺杆泵优选地也可以对高粘性的介质进行计量分配。此外，这种独立工作的单螺杆泵也可以用于快速伤口护理、例如用于急救人员的现场护理，或用于手术室。在这种情况下，例如可以对蜡、尤其是骨蜡，粘合剂，义齿材料，人造皮肤等进行计量分配。

“一个”当前不应被强制性地理解为限于仅一个元件。更确切地说，可以设置多个元件，例如两个、三个或更多个元件。在此使用的任何其他数词也不应理解为对精确到元件的所提及的数量的限定。更确切地说，除非另有说明，否则数字的上下偏差是可能的。

筒系统和/或单螺杆泵的其他可能的实现方式还包括上文或下文参照实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员还将增加各种方案作为对筒系统和/或单螺杆泵的相应基本形式的改进或补充。

筒系统和/或单螺杆泵的其他有利的设计方案和方面是筒系统和/或单螺杆泵的下文所描述的实施例以及从属技术方案的主题。此外，将根据优选实施方式参考附图更详细地阐释筒系统和/或单螺杆泵。

附图说明

图1示出了单螺杆泵的一个实施方式的示意性立体图；

图2示出了根据图1的单螺杆泵的示意性剖视图；

图3示出了根据图1的单螺杆泵的另一个示意性立体图；

图4示出了根据图1的单螺杆泵的又一个示意性立体图；

图5示出了根据图1的单螺杆泵的再一个示意性立体图；

图6示出了用于根据图1的单螺杆泵的轴承套的一个实施方式的示意性立体图；

图7示出了根据图2的细节图A；

图8示出了根据图1的单螺杆泵的另一个示意性立体图；

图9示出了根据图1的单螺杆泵的又一个示意性立体图；

图10示出了用于根据图1的单螺杆泵的转子单元的接口的一个实施方式的示意性立体图；

图11示出了用于根据图1的单螺杆泵的转子单元的接口的另一个实施方式的示意性立体图；

图12示出了根据图2的细节图B；

图13示出了用于根据图1的单螺杆泵的筒系统的一个实施方式的示意性部分剖视图；

图14示出了用于根据图13的筒系统的塞子的一个实施方式的示意图；

图15示出了根据图14的塞子的示意性剖视图；

图16示出了根据图14的塞子的示意性仰视图；

图17示出了用于根据图13的筒系统的塞子的另一个实施方式的示意图；

图18示出了根据图17的塞子的示意性剖视图；

图19示出了用于根据图13的筒系统的塞子的又一个实施方式的示意图；

图20示出了根据图19的塞子的示意性剖视图；

图21示出了用于根据图13的筒系统的塞子的再一个实施方式的示意图；

图22示出了根据图21的塞子的示意性剖视图；

图23示出了用于填充根据图13的筒系统的填充构思的一个实施方式的示意性立体图；

图24示出了单螺杆泵的另一个实施方式的示意性剖视图；

图25示出了根据图24的细节图C；

图26示出了用于根据图1或图24的单螺杆泵的筒系统的另一个实施方式的示意性部分剖视图；

图27示出了根据图26的细节图D；和

图28示出了用于根据图1或图24的单螺杆泵的筒系统的另一个实施方式的示意性部分剖视图。

除非另有规定，附图中相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于计量分配液态的或膏状的介质的单螺杆泵1的实施方式的示意性立体图。图2示出了单螺杆泵1的示意性剖视图。图3示出了单螺杆泵1的另一个示意性立体图。图4示出了单螺杆泵1的又一个示意性立体图。图5示出了单螺杆泵1的再一个示意性立体图。在下文中，同时参考图1至图5。

单螺杆泵1包括驱动装置2。驱动装置2具有驱动单元3，驱动单元可以包括电动机。驱动单元3被接纳在壳体4中。壳体4可以是管形的。在壳体4的前侧安装有轴承套5。轴承套5可以例如借助连接元件6与壳体4螺接。

驱动单元3驱动驱动装置2的驱动轴7。驱动轴7又驱动转子单元8。转子单元8包括曲轴或弯曲轴9(其借助接口与驱动轴7联接)以及螺旋形的转子10(其安装在弯曲轴9的前侧)。转子10由此被弯曲轴9驱动。

弯曲轴9是可弹性变形的并且能够实现转子10的偏心运动。弯曲轴9用于从驱动单元3到转子10的扭矩传递。弯曲轴9可以是例如用塑料材料涂覆或包覆的钢丝绳。代替弯曲轴9还可以设置十字接头或万向接头，其同样能够实现转子10的偏心运动。弯曲轴9也可以是或者被称为曲杆、尤其是塑料曲杆。在这种情况下，弯曲轴9可以例如由聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)等制成。弯曲轴9可以例如具有3mm的直径。转子10在前侧具有顶端11。

转子10和弯曲轴9可以构造为例如一件式的、尤其是材料一体式的。“一件式”或“一体式”在此是指弯曲轴9和转子10形成共同的构件，而并非由不同的构件构成。“材料一体式”在此是指弯曲轴9和转子10完全由相同的材料制成。优选地，转子单元8是塑料构件。例如，转子单元8可以是一件式的塑料注射成型构件。

替选地，弯曲轴9和转子10也可以是两个彼此分开的构件，它们例如置入彼此中并且因此以可拆卸的或不可拆卸的方式彼此连接。例如，弯曲轴9可以由金属材料制成，而转子10可以由塑料制成。可以用弹性体包覆弯曲轴9。转子10也可以由金属材料制成。转子10例如可以由不锈钢制成。然而，转子10也可以实施为塑料构件或陶瓷构件，并且可以具有各种涂层。

单螺杆泵1还包括优选至少部分地可弹性变形的定子12。尤其地，定子12是具有中间贯穿部13的可弹性变形的弹性体部件。贯穿部13优选地包括螺线形或螺旋形的内轮廓。在定子12中接纳有可转动的转子10，转子包括与定子12相对应的螺线形或螺旋形的外轮廓。在轴承套5处设置有供气部14，供气部与设置在轴承套5中的气道15流体连接，气道从轴承套5的端侧引出。

当转动转子10时，根据无限循环活塞原理通过与定子12的贯穿部13的相互配合以在纵向方向L上远离驱动轴7的方式输送介质，所述纵向方向L从驱动装置2朝向转子10地取向。每单位时间的输送容积在此与转子10的转速、尺寸、螺距和几何形状有关。

单螺杆泵1尤其适合用于输送多种介质，尤其是粘稠的、高粘性的和粗糙的介质。单螺杆泵1属于旋转的容积式泵类。单螺杆泵1的主要部件是驱动装置2、可转动的转子10和固定的定子12，转子10在定子12中以转动的方式运动。转子10构造成一种具有非常大的螺距、大的螺纹深度和小的螺纹内径的圆螺纹螺接件。

至少部分可弹性变形的定子12优选地具有多于转子10的螺纹圈和两倍于转子10的螺距长度。由此在定子12和在其中转动的并且还径向运动的转子10之间保留输送空间，输送空间从定子12的入口侧连续地延续(bewegen)到定子的出口侧。不需要用于限定输送空间的阀。输送空间的尺寸并且因此在理论上的输送量与泵尺寸有关。转子单元8在自由的运行中转动360°就会得出每转的容积输送量。因此，可以通过转速改变泵输送量。实际的输送量与设定的反向压力有关。

待计量分配的介质总是趋向于实现从高压到低压的压力平衡。由于转子10和定子12之间的密封不是静态的，因此介质将总是从压力侧流向吸入侧。根据特征曲线，这些“滑动损失(Schlupfverluste)”作为在理论上的输送流量和实际上的输送流量之间的差是显而易见的。

输送空间的形状在此是恒定的，从而不会压缩介质。因此在合适的设计方案中，不仅可以利用这种类型的单螺杆泵1输送流体，而且还可以输送固体。作用在输送物料上的剪切力在此非常小，从而也可以以无损的方式输送例如植物的、动物的和人类的细胞。这种类型的单螺杆泵1的特殊优点在于，单螺杆泵1以连续且低脉动的方式进行输送。这使得它们适合用于灌注设备中。即使是高粘性的和粗糙的介质也可以毫无问题地被输送。

因此，利用单螺杆泵1可以以温和且低脉动的方式输送各种介质。介质涵盖从水到非自流介质的范围。由于输送量与转子10的转速成比例，因此结合相应的测量和控制技术可以将单螺杆泵1很好地用于计量分配任务。

单螺杆泵1兼有其他泵系统的许多有利特性。与离心泵一样，单螺杆泵1没有吸入阀和压力阀。与活塞泵一样，单螺杆泵1具有优异的自吸能力。与隔膜泵或蠕动泵一样，单螺杆泵1可以输送任何类型的非均匀的和粗糙的介质，甚至是掺杂了固体和纤维材料的介质。

单螺杆泵1同样以可靠且温和的方式输送多相混合物。与齿轮泵或双螺杆泵(Schraubenspindelpumpe)一样，单螺杆泵1能够克服介质的最高粘性。与活塞泵、隔膜泵、齿轮泵或双螺杆泵一样，单螺杆泵1具有与转速有关的、连续的输送流量，并且由此能够完成高精度的计量分配任务。

单螺杆泵1原则上可以用于所有需要完成特定输送任务的工业领域。例如环境技术、尤其是在污水处理设备的领域中进行输送，食品工业、尤其是用于在各种无菌加工阶段中的高粘性介质(如糖浆、凝乳、酸奶和番茄酱)，以及化学工业、尤其是用于对侵蚀性、高粘性和粗糙的产品进行可靠地输送和计量分配。

因此，利用单螺杆泵1可以精确地计量分配各种介质。可以实现高达±1％的重复精度。单螺杆泵1的各种实施方式也能够实现双组分介质的分配。由于其下述构型，即转子10在介质中运动并且吸入侧的内部容积必须被填充，这种类型的单螺杆泵1总是具有一定的死区。

如上所述，转子单元8包括可弹性变形的弯曲轴9。这能够实现转子10在定子12中的偏心运动。同样可以借助接头、尤其是十字接头或万向接头来实现这种偏心运动。定子12在运行期间承受连续的负载，因此其受到磨损。这种磨损通过定期更换定子12得以弥补，其中更换间隔由所使用的介质和工艺参数确定。

在这种类型的单螺杆泵1中，至今总是从单螺杆泵1的外部供给待输送的介质。为此可以设置筒(Kartuschen)、软管或类似物。在驱动轴与驱动单元3的接口处对驱动轴7进行密封，并且该密封必须至少能耐受供给压力或由驱动装置2的反向运转产生的压力。既可以通过利用清洗液体进行冲洗也可以通过拆解和手动清洁对单螺杆泵1进行清洁。在许多情况下可能对单螺杆泵1进行加热或冷却。

除了驱动装置2之外，单螺杆泵1还包括筒系统16，该筒系统以可拆卸的方式与驱动装置2连接。筒系统16包括筒17，其构造为塑料构件、尤其是塑料注射成型构件。筒17例如具有一次性注射器的形状。筒17在前侧具有鲁尔锁连接器18。转子单元8可以是筒系统16的部分。

筒17包围柱形的内部空间19，后面将要阐释的介质被接纳在该内部空间中。内部空间19是或者可以被称为筒内部空间。气道15也通入内部空间19中。即供气部14经由设置在轴承套5中的气道15与内部空间19流体连接，气道从轴承套5的端侧引出。

定子12被接纳在内部空间19中。定子12可以与筒17构造为一体式的、尤其是材料一体式的。例如，筒17和定子12形成一件式的、尤其是材料一体式的塑料注射成型构件。然而，定子12也可以由不同于筒17的材料制成。例如，定子12由液态硅树脂或LSR(英文为Liquid Silicone Rubber，LSR)、任意弹性体、工程塑料等制成。

定子12可以以塑料注射成型工艺注塑到筒17处。为此，例如可以使用双组分塑料注射成型工艺。然而，定子12也可以例如仅被压入筒17中并因此以力配合的和/或形状配合的方式与筒连接。通过将至少两个连接配对件(当前为定子12和筒17)接合到彼此中或后部接合来实现形状配合的连接。为此，例如可以在定子12和/或筒17处设置卡合钩或锁合钩。

相反地，力配合的连接以到待彼此连接的表面上的法向力为前提。可以通过摩擦配合来实现力配合的连接。只要不超过由静摩擦引起的反作用力，就可以防止表面的相互位移。优选地，定子12在这种情况下被压入筒17中。

定子12也可以以材料配合的方式与筒17连接。这可以例如通过上述双组分塑料注射成型工艺来执行。在材料配合的连接下，通过原子力或分子力将连接配对件保持在一起。材料配合的连接是不可拆卸的连接，该连接只能通过损坏连接器件和/或连接配对件分开。例如，可以将定子12粘入筒17中。

定子12在端侧设置在筒17处。筒17在背离鲁尔锁连接器18的方位包括两个臂区段20、21，这两个臂区段20、21可以以形状配合的方式与轴承套5接合，以将筒系统16与驱动装置2连接。此外，筒17在背离鲁尔锁连接器18的方位包括锥形的接合区段22(图7)。

如图6所示，轴承套5包括锥形的配对接合区段23，配对接合区段适合于接合到接合区段22中。锥形的配对区段23包括中央贯穿部24，驱动轴7被引导穿过该中央贯穿部。环形槽25在外侧环绕配对接合区段23，在环形槽25中接纳有O形环26(图7)。轴承套5还包括卡口式连接部27，其能够实现筒系统16与驱动装置2的简单且快速的连接。卡口式连接部27包括设置在轴承套5处的两个狭缝形凹口28、29。

如图3至图5所示，将筒系统16首先插在锥形的配对接合区段23上，由此该配对接合区段接合到筒17的接合区段22中。随后将筒系统16相对于驱动装置2顺时针扭转90°。在此，臂区段20、21与卡口式连接部27的凹口28、29接合，由此将筒17的接合区段22继续推到配对接合区段23上，直到O形环26相对于筒17密封并且直至臂区段20、21的端侧30(图7)贴靠在轴承套5的端侧31(图6和图7)处。O形环26在此被挤压，由此实现轴承套5相对于筒17的流体密封的密封。“流体密封”当前尤其是指气体密封和液体密封。现在可以经由气道15对筒17的内部空间19施加压力。

通过筒系统16借助O形环26在锥形的配对接合区段23处的密封，可以实现筒系统16在驱动装置2处的容易的安装。当相对于轴承套5扭转筒系统16时，筒系统16基于卡口式连接部27被拉向轴承套5并且因此借助O形环26相对于筒17密封。锥形的配对接合区段23还能够实现筒系统16在轴承套5处的定心。

因此，配对接合区段23将筒系统16固定在驱动装置2处。通过使用卡口式连接部27可靠地防止了筒系统16与驱动装置2的意外脱离。经由锥形的接合区段22和锥形的配对接合区段23以及O形环26实现密封。借助卡口式连接部27可以将均匀的压力施加到筒17上，使得端侧30、31相互挤压。配对接合区段23的几何形状适配于筒17的接合区段22。

图8示出了单螺杆泵1的另一个示意性立体图，其中未示出筒17。如上所述，在转子单元8、尤其是弯曲轴9与驱动轴7之间设置接口32(图10和图11)。如图10和图11所示，接口32包括两个彼此对置布置的扳手面33以及多个可弹性变形的臂区段34、35。在此如图10所示，可以设置两个这种类型的臂区段34、35。

然而如图11所示，例如也可以设置四个臂区段34至37。在臂区段之间设置狭缝38、39。这能够实现臂区段34至37的弹性变形。在臂区段34至37处设置环形环绕的锁合鼻部40。锁合鼻部40在槽38、39处中断。设置两个狭缝38、39或四个臂区段34至37是可选的，并且尤其适合于由较硬的塑料制成的转子单元8。

如图12所示，驱动轴7包括对应于接口32的配对接口41。配对接口41包括对应于扳手面33的扳手面42、43。扳手面33和扳手面42、43用于从驱动轴7到弯曲轴9的扭矩传递。配对接口41还包括凸肩44，凸肩构造为环绕的环形槽。锁合鼻部40以形状配合的方式接合到凸肩44中。

为了将转子单元8与驱动装置2连接，将转子单元8的接口32推入驱动轴7的接口41中，如图8和图9所示。在此，接口32的臂区段34至37以有弹簧弹性的方式变形，直到锁合鼻部40以形状配合的方式锁入配对接口41的凸肩44中。为了将转子单元8与驱动装置2分开，将转子单元8从驱动轴7中拉出，使得接口32和配对接口41彼此分开。

在此，对于转子单元8是一次性物品的情况，可以从接口32处切断或折断锁合鼻部40。由此，无法再将转子单元8与驱动装置2重新连接。对于转子单元8被重复使用的情况，在将转子单元8从驱动轴7中拉出时臂区段34至37以有弹簧弹性的方式变形，使得锁合鼻部40解除与配对接口41的凸肩44的形状配合的接合。现在可以将转子单元8从驱动装置2处拉下。由于在这种情况下不切断锁合鼻部40，因此转子单元8也可以被重复使用。

现在返至图2，筒系统16包括被接纳在筒17中的塞子45。塞子45沿着纵向方向L以可线性位移的方式被支承。即塞子45可以在筒17中沿着纵向方向L以及逆着纵向方向L运动。转子单元8、尤其是转子10被引导穿过塞子45。为此，设置穿通塞子45的转子贯穿部46。

具有筒17、定子12和塞子45的筒系统16优选地形成用后即弃用物品或一次性物品。筒系统16在此还可以包括转子单元8、尤其是转子10。然而，这不是强制必需的。替选地，筒系统16也可以被重复使用。在最后所提及的情况下，筒系统16可以再次被填充。

一次性工艺解决方案、也被称为单次使用技术尤其被用于生物医药产品的制造。在此理解为由用于整个生产线的一次性系统(其也被称为单次使用系统)得出的完整的解决方案。这可以例如包括介质制造和缓冲剂制造、生物反应器、细胞采收、深度过滤、切向流过滤、色层分离和病毒活化。

对于生物技术工艺而言，需要各种限定的介质。其包括营养液、细胞、用于pH值稳定的缓冲剂以及用于在培养期间设定和调节pH值的酸和碱。所有使用的介质必须在其使用前进行灭菌。对此在生物技术中原则上应用以下两种工艺：在1bar正压的情况下以至少121℃进行至少20分钟的热灭菌以及进行无菌过滤。对于例如含有维生素、蛋白质和肽等热敏组分的介质而言应选择无菌过滤的方法。

一次性介质制造和缓冲剂制造与常规工艺的区别在于使用相应的一次性产品，这些产品是专门为此目的开发的，例如专用袋、一次性混合系统和一次性过滤器以及相应的泵。与常规过滤器不同，所使用的过滤器是经过预灭菌的。有时，袋、过滤器和泵头已经彼此连接成完整的一次性系统。整个系统被连接并且以预灭菌的方式交付，以避免污染。除了前面所提及的一次性工艺(其中每种工艺本身都基于工艺技术的基本操作)之外，在生物医药的一次性生产的范围内已经开发了专门的方法和装备，这些方法和装备(例如无菌联接器和软管焊接装备)大多仅在此使用。

可用的一次性工艺解决方案本身均被视为独立的模块。在一次性生产工艺的框架下将目标产品的制造和清洁所需的工艺技术的基本操作串联起来。由软管、一次性箱、泵罐以及过滤模块或色层分离模块构成的预配置的一次性系统本身是封闭的(in sichgeschlossen)。因此，为了连接两个依次进行的工艺步骤需要无菌的连接技术、通常是软管连接。

一方面，设有机械的一次性联接器，另一方面，设有可以用于将热塑性软管无菌焊接在一起、或者切断现有连接并将软管端部焊接的装备。已经开发了用于穿过壁进行连接的专门的快速传送系统。目前，大多数使用一次性产品的生产工艺仍然是所谓的混合工艺，在该混合工艺中一次性系统与由不锈钢和玻璃制成的常规系统相组合。在此在封闭系统和站系统之间的区别在于，在封闭系统中一次性系统按工艺步骤的顺序相互联接，在站系统中中间产品借助可移动的容器被运输至下一个工艺步骤。

在生物医药生产中限定的术语“单次使用”(通常被称为“用后即弃”)定义的是一种用于一次性使用的物品。通常该物品由塑料材料构成，如聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚砜(PESU)、聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、醋酸纤维素(CA)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，并且在其使用后被清理。因此，单次使用技术(SUT)应理解为是一种基于单次使用系统(SUS)的技术。

如图13所示，塞子45包括转子贯穿部46，转子单元8、尤其是转子10被引导穿过该转子贯穿部。如图13进一步所示，定子12包括内部部件47、尤其是弹性体部件以及外部部件48，在内部部件处设置有具有螺旋形的内部几何形状的贯穿部13，该外部部件接纳内部部件47。外部部件48是管形的并且本身接纳内部部件47。内部部件47是可弹性变形的。例如，内部部件47可以由热塑性弹性体(TPE)制成，而外部部件48可以由聚氨酯(PU)制成。

定子12可以是一件式或多件式的构件。例如，内部部件47可以被压入外部部件48中。替选地，内部部件47和外部部件48可以以双组分注射成型工艺制造为一件式的构件。例如，弹性体部件47由液态硅树脂或LSR制成。外部部件48可以由任意热塑性塑料制成，例如PE、ABS、PP等。替选地，弹性体部件47也可以由热塑性塑料材料制成。

例如，定子12被推入、夹入、粘入筒17中或以另外的方式和方法与筒连接。尤其地，如上所述，定子12可以与筒17实施为一件式的、尤其是材料一体式的。然而，定子12也可以是能从筒17中取出的。

借助供气部14，可以给塞子45施加超压。在此，可以在供气部14处设置无菌过滤器或湿气过滤器。该过滤器既可以设置在轴承套5的内部，也可以设置在外部、例如供气部14中。

在此返至塞子45，如图14和图15所示，塞子包括柱形的或辊形的几何形状。尤其地，塞子45构造为相对于中轴线或对称轴线49旋转对称的。塞子45可以例如由LSR、双组分硅树脂、PE、POM、PP、PTFE或弹性体制成。塞子45也可以由多孔的、开孔的、透气材料制成，例如PTFE或PE。由此包含在介质中的气泡可以经由多孔的塞子45逸出。材料的孔隙度例如在1μm至50nm的范围内、优选地在10μm至50nm范围内、进一步优选地在20μm至50nm范围内。因此，介质本身不能穿过塞子45逸出。替选地，塞子45也可以包括内置的隔膜。

塞子45在背离定子12的方位包括完全围绕对称轴线49环绕的第一密封唇50。第一密封唇50贴靠在筒17的内侧。塞子45在背离第一密封唇50的方位包括第二密封唇51，该第二密封唇同样贴靠在筒17的内侧。第二密封唇51放置在介质侧。第一密封唇50放置在背离介质的方位处。第二密封唇51具有滑擦功能(Abstreiffunktion)并且具有比第一密封唇50大的刚度。沿着对称轴线49观察，更柔性的第一密封唇50从塞子45延伸出来的距离大于第二密封唇51。

转子贯穿部46包括围绕对称轴线49环绕的多个环形槽52、53，这些环形槽共同形成迷宫式密封部54，以使弯曲轴9和/或转子10以流体密封的方式相对于塞子45密封。在弯曲轴9在转子贯穿部46中进行偏心运动时，将被排挤的塞子材料挤入环形槽52、53中。环形槽52、53的数量是任意的。例如，可以设置两个这种类型的环形槽52、53。然而也可以设置仅一个环形槽52、53。

塞子45在上侧、即在背离介质的方位包括完全围绕对称轴线49伸延的加固环55，转子贯穿部46穿通该加固环。在加固环45和转子贯穿部46之间的过渡中设置倒圆部56，其使得转子单元8到转子贯穿部46中的引入变得容易。

在面向介质、即背离加固环55的方位设置压力环57。压力环57围绕转子单元8收紧并相对于转子单元密封。压力环57具有半O形环的形状。借助隔膜58封闭转子贯穿部46，该隔膜与压力环57连接。可以借助转子10、尤其借助转子10的顶端11刺穿隔膜58。压力环57在刺穿隔膜58时确保塞子45不会进一步撕裂。

如图16所示，隔膜58包括多个隔膜区段59至62。隔膜区段59至62的数量是任意的。例如可以设置两个、三个或四个隔膜区段59至62。在隔膜区段59至62之间设置十字形的穿孔63。穿孔63包括第一穿孔区段64和第二穿孔区段65，它们相对于彼此垂直放置并形成十字形的穿孔63。通过设置穿孔63可以防止在借助转子10刺穿隔膜时隔膜58的部分被剥离。

塞子45利用覆盖部在第一密封唇50处和第二密封唇51处进行密封。即密封唇50、51在筒17中被径向挤压。同时在介质侧和在筒17的内侧实现了滑擦功能。

塞子45或用于塞子45的材料可以包括指示剂，该指示剂在塞子45被使用时或被使用一定时间后改变其状态。例如，指示剂可以是染料。即塞子45在一次性使用时更换其颜色。例如，塞子45在与空气、湿气或介质接触时可能会变色。例如，塞子45在例如八小时的一定时间后变色。

图17和图18示出了塞子45的另一个实施方式。根据图17和图18的塞子45尤其适合用于低粘性至中粘性的介质。如上所述，塞子45包括两个密封唇50、51。与根据图14至图16的塞子45不同，根据图17和图18的塞子45包括三个环形槽52、53，其中在图18中仅两个环形槽配设有附图标记。塞子45在面向介质的方位包括从塞子45拱凸的锥区段66。在使用根据图17和图18的塞子46时，定子12具有对应于塞子45的锥区段66的锥形的几何形状、尤其是配对锥区段67，例如如图13所示。

图19和图20示出了塞子45的又一个实施方式。与此前阐释的塞子45不同，根据图19和图20的塞子45包括仅一个面向介质的密封唇51。此外，在转子贯穿部46处没有设置如上所述的环形槽52、53。根据图19和图20的塞子45尤其适合用于低粘性至高粘性的介质。然而对于高粘性的介质而言，塞子45是特别优选的。在这种情况下，转子贯穿部46被实施为阶梯孔。

图21和图22示出了塞子45的再一个实施方式。根据图21和图22的塞子45尤其适合用于低粘性到高粘性的材料。根据图21和图22的塞子45与根据图19和图20的塞子45的不同之处在于，转子贯穿部46被实施为使得塞子45仅在薄壁的隔膜58的区域中与塞子45接触。塞子45包括仅一个面向介质的环绕的密封唇51。在这种情况下，塞子45优选地由特别有弹性的材料制成。

单螺杆泵1可以尤其用于增材制造或生成性制造。即单螺杆泵1是或者可以被称为3D打印头。3D打印是所有下述制造工艺的概括性术语，在这些制造工艺中可以逐层涂覆材料并因此生产三维物品。在此，由一种或多种液态或固态材料根据预定的尺度和形状以计算机控制的方式进行分层构造。

在构造时会发生物理或化学的固化过程或熔化过程。3D打印的典型材料为塑料、合成树脂、陶瓷和金属。在此期间，为了对由碳制成的部件进行3D打印也开发了碳材料和石墨材料。尽管这涉及成形工艺，但对于具体的产物而言不需要专门的工具(如铸模)来存储工件的相应的几何形状。3D打印机在工业、模型制作和研究领域用于制造模型、样品、原型、工具、最终产品等。它们还被用于私人用途。此外，也应用于家庭和娱乐领域、建筑业以及艺术和医学。

在大量并行制造非常小的构件时，对于在珠宝或医学和牙科技术中的单件产品而言，这些工艺既应用于小规模制造也应用于具有高度复杂的几何形状甚至还具有附加的功能集成的单件制造。与成形、改型或减材制造工艺(例如分开)相反，3D打印的成本效益随着构件几何形状的复杂性增加和所需件数减少而提高。近年来，这些制造工艺的应用范围已经扩展到其他领域。3D打印机首先主要用于原型和模型的制造，然后用于工具的制造，最后用于只需要少量件数的成品部件的制造。

一些与竞争性的制造工艺相比根本的优点使得该技术日益普及，即使是在部件的批量生产中也是如此。与注射成型工艺相比，3D打印的优点是省去了复杂的模具制造和模具更换。与所有的材料去除工艺(如切割、车削、钻孔等)相比，3D打印的优点是省去了成形后的附加的加工步骤。尤其是在以所需的尺寸和规模仅一次性构造材料时，该过程大多在节能方面更有利。然而，如其他自动化工艺一样，根据应用领域可能需要进行再加工。

其他的优点在于可以在一台机器上制造不同的构件并且可以生产复杂的几何形状。基于挤出工艺将单螺杆泵1用于3D打印。借助单螺杆泵1可以加工例如硅树脂、聚氨酯、陶瓷和金属浆料、环氧树脂和丙烯酸酯。

与其他能够打印液体的技术相比，优点在于针对高粘性、高精度和高工艺稳定性、很大的可使用的材料范围和高涂覆速度的适用性。其他技术有时依赖强大的材料适配以实现令人满意的打印工艺。用于液体的基于光的技术例如总是依靠光子交联剂的使用，而单螺杆泵1可以完全独立于固化机制进行打印。

尤其地，单螺杆泵1可以用于所谓的生物打印。生物打印的应用领域还很新并且展现了细胞培养技术的最新进展。它可以被视为医学工程和生物技术之间的交叉领域的增材制造的特殊形式。由于对器官捐赠的需求巨大，因此经常提起“生物打印”这个话题。为了满足巨大的需求，未来以人工方式制造组织和器官是必不可少的。但现实地说，该愿景若要有朝一日成为现实还有很长的路要走。

然而，更简单的组织结构的应用却越来越近。例如可以想到的是，用于更快的伤口护理的仿制的局部皮肤或软骨植入物。此外，骨蜡和骨替代材料也是可行的。单个制作的、由身体相容材料制成的骨植入物已经投入使用。然而由于没有使用生物材料，这不能被视为狭义上的生物打印。

“药物开发”的研究领域潜力巨大。在此，可以在最短的时间内获得关于各种活性成分的副作用和相互作用的认知。为此打印可以映射普通器官(regale Organs)的所有基本功能的“迷你器官”。通过微流体的技术，这些迷你器官可以合并成多器官系统并因此在不需要动物实验的情况下测试活性成分的全身效果。

在生物打印时，借助单螺杆泵1、尤其借助生物打印机来生产载有细胞的凝胶或基质以获取和培养这些凝胶或基质。这一点通过从增材制造中已知的分层构造得以实现。由于大多数介质在生物打印时都载有活细胞，然而活细胞却只能以相当大的时间消耗和成本支出被制造，因此温和的分配至关重要。被分配的细胞上的应力随着介质中的细胞密度和粘性的增加而增加。然而对于令人满意的结构而言，则需要尽可能高的细胞密度和稳固性。因此在细胞浓度和分配技术之间出现了紧张的关系。

单螺杆泵1的特殊性在于将筒系统16实施为一次用物品。在此，包含定子12的筒系统16在一次使用之后被替换。驱动装置2本身保留。在此还需要替换作为筒系统16的部分的塞子45。针对转子是筒系统16的部分的情况，也可以更换转子10。

与已建立的方法相比，将筒系统16用作单次使用打印头具有许多优点。可以在涂覆中实现高精度和高分辨率。工艺波动得到平衡并能够实现一致且可再现的打印结果。环境参数被调平。可以实现低粘性至高粘性介质的产品的温和输送。不发生计量分配针的堵塞。

对细胞温和的涂覆和精度不打折扣。可以在没有脉动的情况下进行涂覆。可以将介质主动撤回筒系统16中，以禁止拉丝或滴漏。符合卫生标准的施用或灭菌能够实现无污染的工艺。这一点通过一次性使用来确保。低的死容积能够实现介质的几乎完全的挤出。可以容易地集成到现有的生物打印机中。该设计不需要单独的控制部，并且对生物打印机的几何形状进行了优化。在没有附加工具的情况下可以简单操作。

借助塞子45可以将筒17的内部空间19相对于周围环境密封，并保护驱动单元3免受介质的污染。因为介质不是经由软管管线或管道来供给的，而是其直接被接纳在筒系统16中，因此可以减少死容积，这是由于介质非常昂贵并且即使是极小的量也很有价值而不能作为死容积丢失。这确保了筒系统16的无损失的供给和至少几乎完全的排空。

由于筒系统16是一次性物品，因此可以很好地对其进行灭菌。因为筒系统16是可更换的，所以不必清洁驱动装置2本身。因此不需要为了清洁单螺杆泵1而完全拆解驱动装置2。可以非常容易和快速地更换筒系统16，因此单螺杆泵1可以在极短的时间内再次投入使用。

生物介质通常在+4℃至+40℃的工作范围内被计量分配，这是因为大多数细胞只能在窄的温度范围内存活。待打印的介质经常受到温度控制的凝胶化机制的影响，该机制确保打印时的形状稳定性。为此需要精确的温度控制。冷却也很重要，以使得一些细胞类型不会死亡并可以打印特定的凝胶。

借助偏心密封的塞子46可以实现介质相对于内部空间19的密封。这能实现无污染性并且确保敏感构件、例如驱动单元3得到保护。塞子45不仅用于密封，而且还起到将力传递到介质的作用，以提供用于对介质进行计量分配的预压力。该预压力可以例如通过经由供气部14供给的压缩空气或弹簧来施加。

图23示意性地示出了用于填充筒系统16的填充构思。首先，将塞子45推入筒17中。在此，塞子45的隔膜58面向定子12。将塞子45推入筒17中，直到塞子45贴靠在定子12处。

随后，填充有介质M的注射器68经由适配器69与筒17的鲁尔锁连接器18连接。筒系统16此时被填充介质M，其中塞子45移动远离定子12。一旦筒系统16填充了介质M，筒系统16就与驱动装置2连接。在此，隔膜58被转子10刺穿。此外，将喷嘴70安装到鲁尔锁连接器18处。筒系统16借助卡口式连接部27与驱动装置2连接。在此可以开始对介质M进行计量分配。

为了填充筒17并保护介质M不受周围环境影响，需要封闭塞子45。这一问题通过在塞子45中间配设有可穿孔的隔膜58得以解决。在筒系统16的填充过程之后，当转子10从上方刺穿隔膜58时，该隔膜也应该仍是密封的。此外，塞子45必须在筒系统16的完全排空期间允许转子10进行偏心运动并且仍然保持密封。这一点通过对用于塞子45的相应的材料的选择得以实现。

为了在很大程度上消除死区，需要使介质M仅可以保留在尽可能少的凹处、空腔或底切部中。因此，筒17的尽可能简单的与产品接触的内部几何形状是非常适合的。因此，筒17在内部也构造为柱形的。转子10必须被引导穿过筒17的中间并且由此会保持可能的介质M粘附在转子单元8处，这一潜在缺点通过塞子45的滑擦功能得到弥补。如也在图13和图18中示出的那样，通过锥形收尾的定子12和相应成形的塞子45实现最佳的残余排空。

考虑到实验室日常使用中的可行性，很难对单螺杆泵进行彻底的清洁和灭菌。然而，这个问题可以通过引入作为一次性物品的筒系统16得以解决。对于计量分配至关重要的泵部件的一次性使用确保了在无菌性和无污染方面的绝对安全。与产品接触的所有部件都可以在一次使用之后、即在筒系统16的一次排空之后进行替换。与筒17牢固地连接的定子12以及转子10和塞子45都可以被替换。

可以采取以下措施来确保一次性使用。转子-定子组合可以被设计用于小的计量分配容积直至弃用。塞子45可以在一次使用后以不可逆的方式(例如通过刺穿隔膜58)被损坏。可以将转子10锁入筒17中，使得其不能与筒系统16分开。筒17的不可逆的封闭是可行的，从而破损的塞子45不能被替换。此外，表明一次性使用的颜色指示是可行的。

对筒系统16的操作被简化成，使得用户仅再填充筒系统16，将转子单元8置入驱动装置2中并且将筒系统16紧固在驱动装置2处。无需工具即可进行拆解和组装。可以以无菌的方式对筒系统16进行填充、运行和替换而不会留下残留物。使用后，当从驱动装置2处拉下筒系统16时，转子10、尤其是转子单元8自动地一起移除。因此，操作在很大程度上对应于常规的筒。通过控制器的步进电机信号对挤出进行控制。不需要自带的控制部，这在实践中改进了操作。

为了能够在现有的3D打印机中使用单螺杆泵1，期望减轻重量并减小尺寸。通过选择适合的驱动单元3可以实现最大程度的节约。由于驱动单元3的密封不必耐受高压，因此也可以缩减其尺寸。为驱动装置2选择尽可能轻的材料。壳体4可以部分地由金属或塑料制成。由于组件(转子10、定子12、塞子45和筒17)由塑料制成，因此又附加地减轻了重量。

可以通过外部元件对介质M进行温度调节，该外部元件可以插到筒系统16上。可以直接在筒17的外表面处进行冷却或加热并且可以通过适配的形状在筒17的整个长度上恒定地予以保持。在驱动单元3和筒系统17之间不存在热桥，由此电动机温度的升高不会直接影响筒内容物。这一方面通过驱动单元3到筒系统16的相对较大的间距得以实现，另一方面通过适合的材料选择得以实现。塑料阻止从驱动单元3到介质M的传导。设置在驱动单元3处的金属促进了到周围环境的散热。

除了在生物打印领域中应用单螺杆泵1之外，还可以想到其他的应用范围。在增材制造时单螺杆泵1的应用不必局限于生物打印。同样可以对例如硅树脂、环氧树脂、聚氨酯、陶瓷、金属和焊膏等材料进行打印。由于具有紧凑的构型也可以想到为非专业用途的3D打印机开发市场。

另一个可能的应用是肉类替代产品的打印。在此同样适用严格的卫生规定。许多不同的材料投入使用，并且粘性可以非常高。在此，替代产品是直接经由动物来源生成还是通过植物来源仿制或替代并不重要。

此外也可以应用在化学工业中。一些化学品原则上不适于利用单螺杆泵进行打印(verdrucken)，因为其容易粘结在一起。例如氰基丙烯酸酯就造成了问题，这是因为其在潮湿的情况下会固化并完全损坏单螺杆泵。形式为上述筒系统16的独立的系统是有利的，因为其在故障情况下可以被快速替换而无较大损害。

筒系统16在实验室环境中的应用也是令人满意的，在实验室环境下以少量进行测试并快速进行产品变更。如果测试例如不同配方的粘合剂化合物，那么对于没有这种类型的筒系统16的单螺杆泵而言，总是必须拆解和清洁整个单螺杆泵。由于未给出粘合剂对无菌性的要求，因此也可以想到仅更换筒17而不更换转子单元8。不同的筒尺寸确保了在不同领域中的可应用性。

此外，在医学工程中可以想到作为手动施用器的应用。筒系统16可以用于在伤口护理时、在体内、在手术时、在牙科治疗时精确地涂覆材料或用于释放药物。增材制造和医学工程的交叉领域例如是片剂的打印。通过单个创建具有患者特异性的活性成分和活性成分含量的片剂可以抵消相互作用、超过剂量或低于剂量以及忘记服用的问题。单螺杆泵1也可以用于片剂的打印。

图24示出了单螺杆泵1的另一个实施方式的示意性剖视图。图25示出了根据图24的细节图C。根据图24的单螺杆泵1与根据图1和图2的单螺杆泵1的区别仅在于筒系统16具有弹簧元件71，其布置在塞子45和轴承套5之间。在弹簧元件71的两侧设置有环形受压件72、73。此外，仍然可以经由供气部14施加压力。也可以给筒17的内部空间19施加负压、尤其是真空。

与根据图1和图2的单螺杆泵1不同，由弹簧元件71代替空气承担对塞子45施加压力的任务。弹簧元件71包括线性特征曲线。一方面可以经由空气压力、借助弹簧元件71的弹力或借助未示出的主轴驱动器对塞子45施加力。在最后所提及的情况下，在塞子45中设置偏心的插件。该偏心的插件的螺距高度适配于容积量因此也适配于塞子速度。也就是说，塞子45是被强制引导的。

如图25所示，设有用于将驱动轴7支承在轴承套5中的滑动衬套74。滑动衬套74包括第一密封环75和第二密封环76。也可以设置仅一个密封环75、76。密封环75对内部空间19中的真空进行密封。

图26示出了筒系统16的另一个实施方式的示意性剖视图。图27示出了根据图26的细节图D。在筒系统16的该改进方案中，在筒17的内侧设有锁合钩或卡合钩77、78。还设有封闭筒47的盖79。盖79可以是板形的，并且包括中间贯穿部80，转子单元8被引导穿过该中间贯穿部。盖79包括环绕的接合区段81，其后部接合锁合钩77、78。即如在图27中借助箭头所示，盖79可以被挤入筒17中，其中接合区段81在后方锁入卡合钩77、78。此时盖79不再能与筒17分开。

在转子单元8处、尤其是在弯曲轴9处可以设置锁合钩或卡合钩82、83。卡合钩82、83的数量是任意的。卡合钩82、83可以后部接合盖79。尤其地，卡合钩82、83在径向上从转子单元8伸出的距离大于贯穿部80的直径。转子单元8可以被引导穿过贯穿部80。一旦卡合钩82、83已经横穿贯穿部80，则它们在后方对其锁合。此时转子单元8也不再能与筒系统16分开。

也就是说，筒系统16和筒系统16的所有构件实际上只能使用一次。然而替选地，也可以清洁转子单元8和塞子45并多次重复使用。然而，通过盖79可以至少确保筒17仅被使用一次。也可以在一次性使用或污染的情况下、例如在有毒的或致癌的活性成分的情况下，以及在清洁和自我保护方面看到优势。

图28示出了筒系统16的另一个实施方式的示意性剖视图。根据图28的筒系统16是完全封装的。为此在筒17的背侧设有盖84。盖84例如与筒17粘接或熔合。盖84以流体密封的方式与筒17连接。

因此，筒系统16是完全封装的并且除筒17之外还包括定子12、转子单元8和塞子45(未示出)。转子单元8、尤其是弯曲轴9的接口32在此构造为无接触的接口。尤其地，在弯曲轴9处设有接口32。因此，在驱动装置2处设有相应的配对接口。接口32可以是例如磁性联接器或磁性联接器的部分。

原则上，筒系统16或筒17的所有实施方式都可以具有RFID芯片(英文为RadioFrequency Identification)。由此，尤其可以识别定子12的几何形状，以便例如能够为定子12配设合适的转子10。因此，例如可以进行尺寸识别。此外也可以对被接纳在筒17中的介质M进行批量识别。

筒系统16或筒17也可以具有QR码(英语为Quick Response)，其例如被激光照射到筒17中。借此例如可以鉴别被接纳在筒17中的介质M。然后例如可以读出信息，其能够推断出筒17的内容物、即介质M。因此，例如可以进行批量识别、给出关于介质M的使用寿命或耐久性的说明、进行产品追踪等。

单螺杆泵1可以是电源供电的或电池供电的。也就是说，驱动单元3的电池供电是可行的。由此单螺杆泵1不依赖于电网。因此，单螺杆泵1可以作为手持式装备独立工作。因此，单螺杆泵1例如可以用于在手动工位处对焊膏进行计量分配。因此，可以以移液装置或移液辅助设备的方式应用单螺杆泵1，不同之处在于，借助单螺杆泵1也可以对高粘性的介质M进行计量分配。此外，这种独立工作的单螺杆泵1也可以用于快速伤口护理、例如用于急救人员的现场护理，用于诊所或手术室。在这种情况下，例如可以对蜡、尤其是骨蜡，粘合剂，药物，义齿材料，人造皮肤等进行计量分配。

尽管已经参照实施例描述了本发明，但是可以以多种方式对其进行修改。

附图标记列表

1 单螺杆泵

2 驱动装置

3 驱动单元

4 壳体

5 轴承套

6 连接元件

7 驱动轴

8 转子单元

9 弯曲轴

10 转子

11 顶端

12 定子

13 贯穿部

14 供气部

15 气道

16 筒系统

17 筒

18 鲁尔锁连接器

19 内部空间

20 臂区段

21 臂区段

22 接合区段

23 配对接合区段

24 贯穿部

25 环形槽

26 O形环

27 卡口式连接部

28 凹口

29 凹口

30 端侧

31 端侧

32 接口

33 扳手面

34 臂区段

35 臂区段

36 臂区段

37 臂区段

38 狭缝

39 狭缝

40 锁合鼻部

41 配对接口

42 扳手面

43 扳手面

44 凸肩

45 塞子

46 转子贯穿部

47 内部部件

48 外部部件

49 对称轴线

50 密封唇

51 密封唇

52 环形槽

53 环形槽

54 迷宫式密封部

55 加固环

56 倒圆部

57 压力环

58 隔膜

59 隔膜区段

60 隔膜区段

61 隔膜区段

62 隔膜区段

63 穿孔

64 穿孔区段

65 穿孔区段

66 锥区段

67 配对锥区段

68 顶端

69 适配器

70 喷嘴

71 弹簧元件

72 受压件

73 受压件

74 滑动衬套

75 密封元件

76 密封元件

77 卡合钩

78 卡合钩

79 盖

80 贯穿部

81 接合区段

82 卡合钩

83 卡合钩

84 盖

A 细节图

B 细节图

C 细节图

D 细节图

L 纵向方向

M 介质

Claims (20)

1.一种筒系统(16)，用于单螺杆泵(1)，具有

用于接纳待计量分配的介质(M)的筒(17)，

设置在所述筒(17)处的定子(12)，所述定子与所述单螺杆泵(1)的转子单元(8)共同作用以用于对所述介质(M)进行计量分配，以及

以能运动的方式支承在所述筒(17)中的塞子(45)，用于以流体密封的方式封闭所述筒(17)，其中所述塞子(45)包括转子贯穿部(46)，所述转子单元(8)能被引导穿过所述转子贯穿部。

2.根据权利要求1所述的筒系统，其中所述定子(12)和所述筒(17)构造为一体式的、尤其是材料一体式的，或者其中所述定子(12)和所述筒(17)以形状配合的、力配合的和/或材料配合的方式彼此连接。

3.根据权利要求1或2所述的筒系统，其中借助面向所述定子(12)的隔膜(58)封闭所述转子贯穿部(46)。

4.根据权利要求3所述的筒系统，其中所述隔膜(58)包括穿孔(63)，其中所述穿孔(63)将所述隔膜(58)优选地分成多个隔膜区段(59至62)。

5.根据权利要求3或4所述的筒系统，其中所述塞子(45)包括压力环(57)，所述转子贯穿部(46)被引导穿过所述压力环，并且在所述压力环处设置所述隔膜(58)。

6.根据权利要求5所述的筒系统，其中所述塞子(45)在背离所述压力环(57)的方位包括加固环(55)，所述转子贯穿部(46)被引导穿过所述加固环。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的筒系统，其中在所述转子贯穿部(46)处设置至少一个环绕的环形槽(52、53)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的筒系统，其中所述塞子(45)在背离所述定子(12)的方位包括环绕的第一密封唇(50)，所述第一密封唇贴靠在所述筒(17)的内侧，和/或其中所述塞子(45)在面向所述定子(12)的方位包括环绕的第二密封唇(51)，所述第二密封唇同样贴靠在所述筒(17)的内侧。

9.根据权利要求8所述的筒系统，其中所述第二密封唇(51)具有比所述第一密封唇(50)大的刚度。

10.根据权利要求8或9所述的筒系统，其中所述第一密封唇(50)在端侧从所述塞子(45)延伸出来的距离大于所述第二密封唇(51)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的筒系统，还包括所述转子单元(8)，所述转子单元被引导穿过所述转子贯穿部(46)。

12.根据权利要求11所述的筒系统，其中所述转子单元(8)以不能拆卸的方式与所述筒(17)和/或所述塞子(45)连接。

13.根据权利要求11或12所述的筒系统，其中所述转子单元(8)完全由所述筒(17)封装。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的筒系统，其中所述转子单元(8)包括接口(32)，用于将所述转子单元(8)与所述单螺杆泵(1)的驱动装置(2)的配对接口(41)联接。

15.根据权利要求14所述的筒系统，其中所述接口(32)包括锁合鼻部(40)，在所述转子单元(8)被连接到所述驱动装置(2)时所述锁合鼻部锁入所述配对接口(41)中。

16.根据权利要求15所述的筒系统，其中所述接口(32)包括多个能弹性变形的臂区段(34至37)，所述锁合鼻部(40)设置在所述臂区段处。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的筒系统，还包括被接纳在所述筒(17)中的所述介质(M)。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的筒系统，其中所述塞子(45)包括指示剂，所述指示剂在所述筒系统(16)使用之后改变其状态。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的筒系统，其中所述塞子(45)由透气的或不透气的材料制成。

20.一种单螺杆泵(1)、尤其是3D打印头，具有驱动装置(2)和能更换的根据权利要求1至19中任一项所述的筒系统(17)，所述筒系统以能拆卸的方式与所述驱动装置(2)连接。