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Die Erfindung betrifft eine elektrisch betreibbare Schlauchpumpe, die wenigstens eine Antriebseinheit, umfassend einen Stator, versehen mit elektrisch erregbaren, an dessen Umfang angeordneten, elektrisch steuerbaren Kraftwirkungssegmenten, und einen exzentrisch auslenkbaren Rotor, sowie weiterhin wenigstens eine Abtriebseinheit aufweist. Letztere umfassend einen zwischen einer Schlauchhalterung mit einer Ausnehmung mit im Wesentlichen hohlzylinderförmiger innerer Kontur und einem zylindrischen Stößel angeordneten elastisch zwischen einer Mantelfläche der hohlzylinderförmigen inneren Kontur der Schlauchhalterung und einer äußeren Mantelfläche des Stößel in zumindest seinem Durchmesser deformierbaren Schlauch. Dieser ist geeignet zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums, wobei zwischen den Mantelflächen von Rotor und Stator ein Arbeitsluftspalt ausgebildet wird und der Rotor mittels Ansteuerung der Kraftwirkungssegmente zu einer exzentrischen Bewegung in den Arbeitsluftspalt hinein auslenkbar ist.
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Beim Pumpen sensibler Flüssigkeiten muss unter anderem die Fremdoberfläche minimiert werden, um schädigende Einflüsse gering halten zu können. Vor diesem Hintergrund werden Alternativen zu Linearpumpen oder Zentrifugalpumpen genutzt, zumal letztere auch schnell rotierende Teile aufweisen, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen und zusätzliche Schäden verursachen können. Zudem ist der Pumpenkopf ein Einwegprodukt und die Anwendung entsprechend material- und kostenintensiv. Eine vorteilhafte Alternative stellen Schlauchpumpen dar, da hierbei die Flüssigkeit während des Pumpens im Schlauch verbleiben kann.
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Herkömmliche Schlauchpumpen sind zumeist mit Rollen ausgestattet, die den Schlauch lokal verschließen, um danach den lokal verschlossenen Abschnitt und eine darin befindliche Flüssigkeit perestaltisch im Schlauch vorwärtszutreiben. Hierzu bewegen sich die Rollen in der Regel auf einer Kreisbahn, während der sich Schlauch an einem entsprechend ringförmig ausgeformten Widerlager abstützt. Werden solche Schlauchpumpen für druckempfindliche Flüssigkeiten, wie beispielsweise Blut, eingesetzt, kommt es Schäden. Durch die vollständige Okklusion des Schlauchs erfolgt eine Zerstörung der roten Blutkörperchen, der Erythrozyten, im Schlauch. Abgesehen davon wird auch der Schlauch selbst lokal stark belastet und verschleißt schnell, da die Pumpleistung nur am Ort der Rolle erzeugt werden kann.
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Diese Nachteile werden durch eine Schlauchpumpe vermieden, wie sie in der Druckschrift
DD 156 386 C2 beschrieben wird. Die Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Pumpe, bestehend aus einem elektrisch erregbaren, mit einer Anzahl Erregerwicklungen versehenen Stator, einem zentrisch im Stator angeordneten exzentrisch wirkenden Rotor und einem zwischen Rotor und Stator an der Statorinnenwand anliegenden elastisch deformierbaren Schlauch für das zu fördernde Medium. Es wird eine Steuerbarkeit des Antriebs erreicht und damit das Anwendungsgebiet erweitert. Vor allem gelingt es, den Schlauch und das zu fördernde Medium weitgehend zu schonen. Bei weitgehend variierbarer Förderleistung und Förderdruck wird bei geringer Erregung eine unvollständige Schlauchquetschung erreicht. Der freibeweglich gehaltene Rotor ist spannungsabhängig und frequenzabhängig zu Rosettenbewegungen zwingbar.
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Dennoch weist auch diese Lösung Nachteile auf. Wegen der Anordnung des Schlauchs im unmittelbaren Einflussbereich der Erregerwicklungen, direkt im magnetischen Luftspalt, kommt es zu einer thermischen Belastung des Pumpmediums. Aus demselben Grund besteht auch ein Einfluss des magnetischen Feldes auf das Pumpmedium. Zudem muss der magnetische Kreis für verschiedene Schläuche angepasst werden, woraus ein erhöhter Aufwand im Betrieb resultiert. Weiterhin ist ein größerer Luftspalt notwendig, da dieser mindestens so lang wie der Durchmesser des eingelegten Schlauches sein muss. Der große Luftspalt bedingt aufgrund der notwendigen Kräfte eine größere Antriebseinheit, den aus Stator und Rotor bestehenden Aktor, und erfordert entsprechend große magnetische Flüsse. Es muss für jeden Schlauchdurchmesser ein eigener Aktor gefertigt werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlauchpumpe anzubieten und zu betreiben, ohne das zu fördernde Medium durch thermische oder magnetische Einflüsse zu beeinträchtigen und ohne das sensible Medium zu schädigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrisch betreibbare Schlauchpumpe, die wenigstens eine Antriebseinheit, umfassend einen elektrisch erregbaren, mit am Umfang angeordneten, einzeln ansteuerbaren Kraftwirkungssegmenten, insbesondere elektromagnetischen Spulensegmenten versehenen Stator und einen bevorzugt zentrisch im Stator, in dessen hohlzylindrischer Ausnehmung, angeordneten exzentrisch auslenkbaren Rotor. Alternativ dazu ist auch ein Außenläufer vorgesehen, wobei der Stator mit den einzeln ansteuerbaren Kraftwirkungssegmenten, insbesondere elektromagnetischen Spulensegmenten, innen angeordnet ist, umgeben vom Rotor, der entsprechend ausgelenkt wird.
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Weiterhin ist wenigstens eine Abtriebseinheit umfasst, die einen elastisch in zumindest seinem Durchmesser deformierbaren Schlauch aufweist. Der Schlauch ist zwischen der Innenseite einer ringförmigen Schlauchhalterung, in der der Schlauch in einer oder mehreren Windungen eingelegt ist, und einem innerhalb der Schlauchhalterung zumindest radial beweglichen zylindrischen Stößel angeordnet. Die Deformation des Schlauchs kann zwischen Mantelflächen der Schlauchhalterung, die eine hohlzylindrische innere Kontur aufweist, und des zumindest in dem Arbeitsbereich, der mit dem Schlauch in Berührung kommt, zylindrischen Stößel erfolgen. Der Schlauch ist geeignet zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums.
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Zwischen Rotor und Stator wird ein Ringspalt ausgebildet und der in einer ersten Ausführungsform innerhalb des Stators gehaltene Rotor ist mittels Ansteuerung der Kraftwirkungssegmente bzw. Spulensegmente zu einer exzentrischen Bewegungsform in den Ringspalt, den zylinderringförmigen Arbeitsluftspalt zwischen Rotor und Stator, hinein auslenkbar. Entsprechendes gilt für eine zweite Ausführungsform, die einen Außenläufer vorsieht, der um einen innenliegenden Stator beweglich ist.
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Erfindungsgemäß sind der Rotor in jeder Antriebeinheit und der Stößel in jeder Abtriebseinheit axialsymmetrisch und entlang ihrer Achse, also in Achsrichtung, versetzt zueinander über ein langgestrecktes, stabförmiges, zumindest mit Rotor und Stößel verbindbares Koppelelement verbunden und gelagert, so dass der Stößel durch den Rotor antreibbar ist. Der Antrieb erfolgt senkrecht zur Achsrichtung und die Bewegung verläuft, dank Verbindung über das Koppelement, in unterschiedlichen Ebenen.
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Stößel und Schlauchhalterung dienen zur Einleitung der mechanischen Anregung in den Schlauch, Stator und Rotor dienen zum elektrischen Antrieb des Stößels. Aus der beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich ein modularer Aufbau der Antriebs- und der Abtriebseinheiten. Besonders vorteilhaft ist bei der vorgeschlagenen Anordnung die Trennung von Antriebseinheit und Abtriebseinheit, die mit einer thermischen Entkopplung, somit thermischer Isolation der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit, einhergeht.
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Die vorliegende Erfindung verbessert zudem die Anwendbarkeit der Schlauchpumpe, indem diese wahlweise für verschiedene Schläuche nutzbar ist, ohne dass eine Änderung des Magnetkreises erforderlich würde. Besonders vorteilhaft ist die Vermeidung von thermischer Beeinflussung des Pumpmediums durch die erzeugte Abwärme der Antriebseinheit, aber auch die geringe Okklusion, da die Funktion so eingerichtet werden kann, dass der Schlauch unabhängig von der Ansteuerung zwangsläufig nur geringfügig gequetscht wird. Dadurch wird zugleich ein Quetschen des Mediums, beispielsweise einer mechanisch empfindlichen Flüssigkeit, vermieden.
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Eine leichte Handhabbarkeit ist somit gegeben und eine schonende Förderung der Flüssigkeit möglich. Als weiterer Vorteil ist beim Einsatz als Blutpumpe eine Verringerung der Menge an Einwegartikeln (wie bei herkömmlichen Zentrifugalpumpen erforderlich) zu nennen. Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich auch durch hohe Flexibilität beim Einsatz aus. Durch verschiedene Stößel und Schlauchhalterungen ist die Pumpe für verschiedene Schläuche nutzbar, so dass keine Veränderung der Antriebseinheit notwendig wird. Druck und Volumenstrom sind über die Ansteuerung, beispielsweise der einzelnen Spulensegmente, einstellbar. Insbesondere ist eine sehr feine Regulierung von Druck und Volumenstrom über Amplitude und Frequenz der Ansteuerung der Kraftwirkungssegmente möglich, woraus entsprechende Bewegungen von Rotor und Stößel resultieren. Hierdurch lassen sich auch dynamisch verschiedene Volumenströme einstellen, die auch schnell umsteuerbar sind, bis hin zur Dosierung einzelner Tropfen. Es sind sehr homogene Volumenströme erreichbar und es können auch von einer vorgegebenen Steuerkurve zeitlich gesteuerte Volumenstrome gefördert werden.
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Im Gegensatz zu üblichen Schlauchpumpen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erfindungsgemäße Pumpe mit deutlich höheren Frequenzen, bevorzugt bei 30 bis 200 Hz, betrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung ist neben der Anwendung zum Bluttransport ebenfalls zum Pumpen für andere Medien geeignet (z.B. Öl oder Wasser)
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Koppelelement als eine im Wesentlichen biegesteife Koppelwelle, geeignet zur kippfreien Lagerung und zur Bewegung von Rotor und Stößel ausgeführt. Dazu sind in parallel zueinander liegenden Ebenen senkrecht zur Achsrichtung wenigstens zwei parallel zueinander bewegliche und planar einander gegenüber angeordnete Lagerflächen vorgesehen. Diese bilden jeweils ein Planarlager, dessen Freiheitsgrade senkrecht zur Achsrichtung liegen, aus oder sind über ein solches miteinander verbunden. Hieraus resultiert ein symmetrischer Kraftfluss durch den Rotor, da durch den Einsatz der Planarlager keine Verkippung erfolgt und insgesamt eine bessere Lagerung erreicht wird.
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Ein Planarlager ist ein Linearlager, das in der Ebene in zwei Freiheitsgraden beweglich ist, im dritten jedoch in zumindest eine Richtung blockiert ist. Die Planarlager im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt als Axialrollenlager, axiales Rillenkugellager, Gleitlager, Federlager oder Magnetlager ausgeführt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe sieht hierbei vor, dass Stirnflächen von Antriebseinheit, Schlauchhalterung, Rotor und/oder Stabhalteplatte als Lagerflächen ausgebildet sind. Zwischen diesen Flächen wird dann ein geeignetes Planarlager angeordnet, wie später noch näher auszuführen ist. Alternativ bilden die Stirnflächen selbst ein Planarlager.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Stirnfläche des Rotors einer ersten inneren Stirnfläche des Gehäuses der Antriebseinheit gegenüber angeordnet ist und die zweite Stirnfläche des Rotors einer zweiten inneren Stirnfläche des Gehäuses der Antriebseinheit gegenüber angeordnet ist. Das erste Planarlager ist zwischen der ersten Stirnfläche des Rotors der ersten inneren Stirnfläche des Gehäuses und das zweite Planarlager zwischen der zweiten Stirnfläche des Rotors der zweiten inneren Stirnfläche des Gehäuses angeordnet. Die beiden Planarlager bieten eine stabile, kipp- und klemmsichere Parallelführung. Damit werden die Bewegungen des Rotors oder der Rotoren exakt und parallel und mit minimalen Reibungsverlusten auf den oder die Stößel übertragen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform sind die äußeren Stirnflächen des Gehäuses der Abtriebseinheit als erste und zweite Lagerfläche ausgebildet und mit jeweils einer ein Planarlager umfassenden Koppelstabhalteplatte, einem zusätzlichen flächigen Bauelement, verbunden. In der Koppelstabhalteplatte wird die Koppelwelle, das langgestreckte Koppelelement, endseitig gehalten. Die Planarlagerplatte wird senkrecht zur Achsrichtung beweglich gehalten und bietet damit eine sehr weit außen liegende Planarlagerung mit besonders hoher Kippsicherheit. Dadurch wird es möglich, dass eine Antriebseinheit zwei Abtriebseinheiten sicher antreiben kann.
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Eine alternative Ausführungsform, bei der ebenfalls die Lagerung weit außen liegt, jedoch keine gesonderte Koppelstabhalteplatte erforderlich ist, ordnet das Planarlager zwischen einem Ringsteg an der Stirnseite eines Gehäuses der Schlauchhalterung und einem Stößelkranz am Umfang des Stößels an bzw. wird das Planarlager durch die vorgenannten Elemente selbst ausgebildet. Hierbei übernimmt der Stößel die Funktion der Koppelstabhalteplatte als Teil bzw. Träger des Planarlagers.
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Rotor und Stößel sind bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung anstelle der Koppelwelle mit einem Koppelstab verbunden, der senkrecht zur Achsrichtung elastisch auslenkbar ist. Der Koppelstab ist an wenigstens einem Ende zumindest drehfest in dem Gehäuse der Antriebseinheit in einem Koppelstablager gelagert und dort gegen Herausziehen gesichert. Diese Lagerung kann nicht nur im Gehäuse, sondern auch in einer gesonderten Lagerplatte außerhalb des Gehäuses erfolgen. Hierzu dient die Koppelstabhalteplatte, die bei dieser Ausführungsform jedoch fest mit dem Gehäuse verbunden und nicht beweglich ist.
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Der Stößel ist bevorzugt mit der Koppelwelle oder dem Koppelstab über ein Radiallager verbunden, wobei alternative auch eine starre Befestigung, z. B. über eine Presspassung, möglich ist. Das Radiallager verbessert jedoch das Abrollen des Stößels auf dem Schlauch, insbesondere beim drehstarren Koppelstab. Dadurch wird auch eine Anpassung an einen geänderten Abrollradius möglich, z. B. wenn der Schlauch komprimiert wird oder ein Schlauch mit anderen Dimensionen zum Einsatz kommen soll.
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Eine Lagerung der beweglichen Elemente Rotor und Stößel kann gemäß einer besonders einfach aufgebauten alternativen Ausführungsform in der Weise erfolgen, dass das langgestreckte Koppelelement als eine Koppelwelle ausgeführt ist und Rotor und Stößel gemeinsam über den Stößel gelagert sind. Der Stößel stützt sich gegen den in die der Schlauchhalterung eingelegten Schlauch ab, so dass eine radiale Lagerung ausgebildet wird. Die Elastizität des Schlauchs bringt auch die Kraft auf, die zur Zentrierung der beweglichen Elemente Rotor und Stößel gegenüber Stator und Schlauchhalterung in Ruheposition, d. h. wenn kein Antrieb und kein Pumpvorgang erfolgen, führt. Zusätzlich ist eine axiale Sicherung erforderlich, die beispielsweise durch ein Formschlusselement oder durch magnetische Kräfte erfolgt. Für einen sichernden Formschluss weist der Stößel in der besonders bevorzugten Ausführungsform einen Stößelkranz auf, der mit einem Ringsteg an der Abtriebseinheit bzw. der zugehörigen Schlauchhalterung zusammenwirkend ausgeführt ist.
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Die Antriebseinheit umfasst statorseitige Kraftwirkungssegmente, bevorzugt Spulensegmente, die einzeln durch einen phasenverschobenen Erregerstrom in der Weise ansteuerbar sind, dass ein Drehfeld oder zumindest umlaufende Impulse erzeugbar ist, das zu einer entsprechenden Kraftwirkung auf den Rotor führt und diesen gegen den Stator mit den Spulensegmenten zieht. Bevorzugt sind in jedem Stator 6 oder 12 Spulensegmente vorgesehen, aber auch eine andere Anzahl von Spulen, v.a. eine größere Anzahl, ist vorgesehen. Durch ein umlaufendes Magnetfeld wird der Rotor bezüglich seiner Ruhelage ausgelenkt, wobei die Auslenkung auch mit Hilfe anderer Kraftwandler, z.B. Piezo-Elementen, erzeugt werden kann.
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Die Ansteuerung erfolgt bevorzugt so, dass der Kontakt zwischen Spulensegmenten und Rotor ausgeschlossen ist. Ein in den Spulensegmenten radial bezüglich der Rotorachse umlaufendes Kraftfeld, insbesondere ein Magnetfeld, führt zu einer Abrollbewegung des Stößels auf dem Schlauch, wodurch dieser zwischen dem Stößel und der Schlauchhalterung lokal fortlaufend gequetscht wird. Hieraus resultiert eine Pumpwirkung im Schlauch. Alternativ hierzu kann der Stößel bei der Ansteuerung mit Impulsen auch nur stoßend auf den Schlauch einwirken.
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In Zusammenwirken mit der Ansteuerung der Spulensegmente durch einen phasenverschobenen Erregerstrom, auch als ein umlaufendes Stromsignal bezeichnet, ist eine weitere Art der Lagerung realisierbar. Dabei ist das langgestreckte Koppelelement als eine Koppelwelle ausgeführt und Rotor und Stößel sind über den Rotor mittels einer zwischen Rotor und Stator wirkenden magnetischen Kraft gelagert. Insbesondere bei Überlagerung des umlaufenden Stromsignals mit einem weiteren Signal ist über den Stator und den Rotor somit ebenfalls eine axial zentrierende Lagerung mittels magnetischer Kräfte umsetzbar. Dann kann auf die anderen, zuvor beschriebenen Arten der Lagerung verzichtet werden oder diese nur redundant, dimensioniert für einen Ausfall der Magnetkraft, ausgeführt werden.
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Für die erfindungsgemäße Schlauchpumpe ist eine maximale Okklusion des Schlauchs, unabhängig von der tatsächlichen Ansteuerung der Kraftwirkungssegmente, durch das Verhältnis der Differenzen der Durchmesser von Schlauchhalterung und Stößel einerseits sowie Stator und Rotor andererseits sowie weiterhin durch Durchmesser und Wandstärke des Schlauchs vorbestimmbar. Die Differenz der Radien von Stator und Rotor bildet zugleich den Arbeitsluftspalt.
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Durch unterschiedliche Dimensionierung der Bestandteile Schlauchhalterung, Stößel und Rotor sind zwei grundlegende Betriebsmodi möglich:
- 1. vollständige Okklusion: Dabei erfolgt ein komplettes Quetschen des Schlauches, geeignet für unempfindliche Medien;
- 2. geringe Okklusion: Dabei ist nur ein geringes Quetschen des Schlauches zulässig, wodurch empfindliche Medien, z.B. Blut, schonend gefördert werden können, wobei die Okklusion über die Stärke und die Frequenz der Anregung steuerbar ist
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Somit sind ein Verhältnis der Durchmesser der Schlauchhalterung und des Stößels in Bezug auf einen vom Arbeitsluftspalt definierten maximalen Arbeitshub in der Weise auswählbar, dass ein Grad der maximalen Okklusion des Schlauchs in der Schlauchhalterung vorab festlegbar ist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind eine Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit vorgesehen, so dass eine kompakte Schlauchpumpe resultiert. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zwei Abtriebseinheiten beidseits der Antriebseinheit in Achsrichtung angeordnet sind. Ein Antrieb kann damit parallel zwei Pumpen antreiben.
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Eine weitere Ausführungsform sieht zwei Antriebseinheiten und eine in Achsrichtung dazwischen angeordnete Abtriebseinheit vor. Daraus resultiert eine Redundanz durch Nutzung zweier Statoren, die elektrisch gekoppelt sind, mit dem jeweiligen Rotor. Somit sind unterschiedliche Kombinationen bei der Nutzung mehrerer Antriebs- und Abtriebseinheiten möglich. Zudem ergibt sich hieraus eine besonders symmetrische Belastung der Statoren, womit einem Verkippen der beweglichen Teile zusätzlich vorgebeugt wird.
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Der Schlauch ist bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einer oder mehreren Windungen in der Schlauchhalterung angeordnet. Zwar ist, z. B. bei Platzmangel, auch ein unvollständiger Kreis möglich. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung umfasst der unvollständige Kreis bevorzugt auch ein Rückschlagventil, um einen Druckverlust beim Rücksteuern des Stößels zu vermeiden. Ein zusätzliches Ventil bedeutet aber auch zusätzliche Fremdoberfläche für das flüssige Medium, was nach der Erfindung vermieden werden soll. Es können auch unvollständige Windungszahlen (z. B. 1,25; 1,5; 1,75; 2,5 usw.) verwendet werden.
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Ein erfindungsgemäß verwendeter Schlauchabschnitt weist in der Schlauchhalterung gesonderte angefügte Abgänge auf oder alternativ dazu treten die Abgänge in Form der Enden des Schlauchabschnitts rechtwinklig, tangential oder schräg aus der Schlauchhalterung heraus. Die letzten Varianten sind sehr einfach und erfordern keine zusätzlichen Maßnahmen am Schlauch, ein herkömmlicher Schlauch kann verwendet werden.
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Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Verwendung einer Schlauchpumpe, wie sie zuvor beschrieben wurde, erfolgt als extrakorporal oder intrakorporal eingesetzte Blutpumpe. Das Blut wird geschont, da nur eine geringe Beeinflussung erfolgt und mechanische, thermische und magnetische Einflüsse minimiert sind. Der Einsatz intrakorporal ist jedoch nur möglich, wenn geeignete elektrisch steuerbare Kraftwirkungssegmente zum Einsatz kommen, z. B. Piezo-Elemente, oder in einer miniaturisierten Bauform.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die eigentliche Pumpe mit dem Medium nicht in Kontakt kommt, sondern das Medium kommt nur mit Schlauch in Kontakt, in dem es ohnehin transportiert wird.
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Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Antriebseinheiten und Planarlager;
- 2: eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Antriebseinheit einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe in Ruhestellung;
- 3: eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Antriebseinheit einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe in Arbeitsstellung;
- 4: eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Abtriebseinheit einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit tangentialem Schlauchabgang;
- 5: eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Abtriebseinheit einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit schrägem Schlauchabgang;
- 6: eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Abtriebseinheit einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit rechtwinkligem Schlauchabgang;
- 7: eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit einer Antriebseinheit und Planarlager;
- 8: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Antriebseinheiten und Koppelstab;
- 9: eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit einer Antriebseinheiten und Koppelstab;
- 10: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Abtriebseinheiten und Planarlager;
- 11: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Abtriebseinheiten und Planarlager;
- 12: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Abtriebseinheiten und Koppelstab; und
- 13: eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit zwei Abtriebseinheiten und integriertem Planarlager; und
- 14: eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe, umfassend zwei Antriebseinheiten und eine Abtriebseinheit.
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1 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1a mit zwei Antriebseinheiten 10a, 10a' und Planarlager 35a, 35b. Die dargestellte Ausführungsform umfasst demnach zwei Antriebseinheiten 10a, 10a' und ein axialsymmetrisch aufgebautes bewegliches Element, das zwei Rotoren 30 umfasst. Weiterhin umfasst das bewegliche Element eine Koppelwelle 4, mit der die Rotoren 30 fest verbunden sind, so dass sich diese gegenüber der Koppelwelle 4 weder drehen noch längs bewegen können.
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Das bewegliche Element ist insgesamt mittels Planarlager 35a, 35b, die ebenfalls Teil des beweglichen Elements sind, gelagert. Die Lagerung erfolgt in der Weise, dass eine axiale Bewegung in Achsrichtung 6 des beweglichen Elements innerhalb der Antriebseinheiten 10a, 10a' blockiert wird. In den Bewegungseben senkrecht zur Achsrichtung 6 ist eine ungehinderte Bewegung möglich, die nur durch die Größe des Arbeitsluftspalts 9, gegebenenfalls auch durch die Maße von Stößel 70a und Schlauchhalterung 62 begrenzt wird. Auch eine Rotation des beweglichen Elements ist möglich.
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Bei den bevorzugt eingesetzten Planarlagern 35a, die zwischen einer ersten Stirnfläche 32a des Rotors 30 und einer ersten Stirnfläche 16a der Antriebseinheit 10a, 10a' angeordnet sind, erfolgt die Lagerung mittels Kugellagern. Entsprechendes gilt für das Planarlager 35b. Die Planarlager 35a, 35b können aber auch als Federlager, Gleitlager, Magnetlager oder ähnliches ausgeführt sein.
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An das bewegliche Element ist außerdem ein Stößel 70a gekoppelt, der Teil einer Abtriebseinheit 60 ist. Ein Schlauch 8, 8' ist zwischen dem Stößel 70a und einer Schlauchhalterung 62 in einem Quetschspalt 63 angeordnet und dient beim Betrieb als Pumpschlauch, indem die Flüssigkeit in dem Schlauch 8, 8' fortlaufend zu einem hier nicht dargestellten Abgang hin verdrängt wird. Dies erfolgt, indem der Stößel 70a auf dem Schlauch 8, 8', der innerhalb der Schlauchhalterung ringförmig gelagert ist und sich dort abstützt, umlaufend abrollt oder pulsierend gegen den Schlauch stößt. Ein Quetschspalt 63 zwischen Stößel 70a und Schlauchhalterung 62 verringert sich dazu in Abhängigkeit von den Maßverhältnissen und der Ansteuerung von Spulensegmenten 12 eines Stators 11. Die mittlere Breite des Quetschspalts 63 beträgt bei der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe die halbe Differenz der Durchmesser des Stößels 70a (Außendurchmesser) und der Schlauchhalterung 62 (Innendurchmesser der Ausnehmung). Dies gilt bei unausgelenkter Mittelstellung des Stößel 70a für den gesamten Quetschspalt 63. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe sieht vor, dass der Schlauch 8, 8' bereits in Ruhelage vorgequetscht ist.
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Je nach Betriebsart ist eine vollständige Okklusion des Schlauchs 8, 8' und auch Rosettenbetrieb möglich, wobei verschiedene Rotoren eingesetzt werden können. Beim Rosettenbetrieb, der unvollständigen Okklusion des Schlauchs 8, 8' werden geringere Amplituden benötigt, deshalb kann der Arbeitsluftspalt 9 bzw. der Quetschspalt 63 dort enger sein.
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Der Schlauch 8, 8' kann in einer oder mehreren Windungen in die Schlauchhalterung 62 eingelegt sein.
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Die Antriebseinheit 10a, 10a' umfasst weiterhin einen Stator 11, in dessen Ausnehmung der Rotor 30 beweglich angeordnet ist. Zwischen Rotor 30 und Stator 11 bildet sich wegen einer Differenz der Durchmesser ein Arbeitsluftspalt 9, dessen Breite bei nicht ausgelenkter Mittelstellung des Rotors die halbe Differenz der Durchmesser von Rotor 30 (Außendurchmesser) und Stator 11 (Innendurchmesser) beträgt. Der Stator weist zudem die Spulensegmente 12 auf, die bei Beaufschlagung mit elektrischem Strom ein Magnetfeld ausbilden, aus dem eine Magnetkraft zwischen dem Stator 11 und dem Rotor 30 resultiert. Da die Spulensegmente 12 einzeln ansteuerbar sind, ist die Bewegung des Rotors 30 im Arbeitsluftspalt 9 steuerbar, insbesondere zur Erzeugung einer abrollenden Bewegung bzw. umlaufenden Verengung des Arbeitsluftspalts 9.
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Durch den axialsymmetrischen Aufbau von Antriebseinheiten 10a, 10a' und Abtriebseinheit 60 ist ein gleichmäßiger Kraftfluss gewährleistet, wodurch ein ruhiger Lauf und geringe Lagerkräfte resultieren. Die zwei Antriebseinheiten 10a, 10a' sind bei der bevorzugten Ausgestaltung elektrisch miteinander verbunden und werden vorteilhafter Weise synchron angesteuert. Die Steuerung ist nicht dargestellt. Dem Fachmann sind jedoch aus dem Stand der Technik vielfältige Möglichkeiten angeboten, diese in für die vorliegende Erfindung vorteilhafter Weise zu realisieren.
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Der Aufbau der Schlauchpumpe 1a und/oder die Ansteuerung der Spulensegmente 12 erfolgen bevorzugt in der Weise, dass ein berührender Kontakt zwischen den Spulensegmenten 12 bzw. dem Stator 11 einerseits und dem Rotor 30 andererseits ausgeschlossen ist. Das in den Spulensegmenten 12 radial bezüglich der Rotorachse in Abrollrichtung 7 (vgl. 3) umlaufende, auf den Rotor 30 wirkende Magnetfeld führt zu einer Abrollbewegung des Stößels 70a auf dem Schlauch 8, 8', wodurch dieser zwischen dem Stößel 70a und der Schlauchhalterung 62 im Quetschspalt 63 fortlaufend über den Umfang gequetscht wird. Hieraus resultiert eine Pumpwirkung, indem ein Fluid durch einen ersten Abgang des Schlauchs angesaugt und durch einen zweiten Abgang (vgl. Abgang 17 in den 4 bis 6) ausgepresst wird.
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Durch entsprechende Dimensionierung der Bestandteile Schlauchhalterung 62, Stößel 70a und Rotor 30 sowie durch die Ansteuerung sind zwei grundlegende Betriebsmodi möglich.
- 1. vollständige Okklusion des Schlauchs 8, 8': Dabei erfolgt ein komplettes Quetschen des Schlauches (nur geeignet für unempfindliche Medien);
- 2. geringe Okklusion: Dabei ist nur ein geringes Quetschen des Schlauches zulässig, wodurch empfindliche Medien, z. B. Blut beim Einsatz der Schlauchpumpe als Blutpumpe, schonend gefördert werden können, wobei die Okklusion über die Stärke der Anregung steuerbar ist. Die Betriebsweise der unvollständigen Okklusion wird auch als Rosettenbetrieb bezeichnet.
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Die Abrollrichtung 7 (vgl. 3) des Rotors 30 verdeutlicht die Bewegung der beweglichen Elemente, welche sich in einer Abrollbewegung des Stößels 70a auf dem Schlauch 8, 8' äußert. Der erbrachte Förderdruck und der Volumenstrom lassen sich über die Stärke und die Umlauffrequenz der magnetischen Anregung variieren.
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Die bevorzugte Ausgestaltung sieht die Möglichkeit eines vereinfachten Austauschs des Schlauchs 8, 8' vor. Dies wird ermöglicht durch eine einfache Demontage der oberen Antriebseinheit 10a. Dazu sind entsprechend leicht zu lösende Verbindungen vorgesehen, wie sie der Stand der Technik in vielfältiger Weise anbietet, z. B. Bajonettverschlüsse.
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2 zeigt eine Querschnittdarstellung (beispielsweise in der Schnittebene A-A aus 1) einer Ausführungsform einer Antriebseinheit 10a, 10a', 10b, 10b' einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1a - 1i in Ruhestellung. Dabei ist der Rotor 30 nicht zum Stator 11 hin ausgelenkt, da alle Spulensegmente 12 stromlos sind. Dadurch besitzt auch der Arbeitsluftspalt 9 zwischen Rotor 30 und Stator 11 über den gesamten Umfang eine gleichmäßige Breite.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die Antriebseinheit 10a, 10a', 10b, 10b' insgesamt 12 über den Umfang des Stators 11 gleichmäßig verteilte Spulensegmente 12 auf. Die 12 Spulensegmente 12 gewährleisten eine gleichmäßige Kraftwirkung auf den Rotor 30, die dadurch auch quasikontinuierlich fortlaufend steuerbar ist. Eine andere Anzahl von Spulensegmenten 12 ist möglich, wobei vor allem eine größere Anzahl einen fein steuerbaren Antrieb des Rotors 30 ermöglicht. Zwischen Rotor 30 und Stator 11 bildet sich der Arbeitsspalt 9 aus.
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Die Spulensegmente 12 bzw. der Stator 11 sowie auch der Rotor 30 können geblecht aufgebaut sein, um Wirbelstromverluste zu minimieren. Der Rotor 30 bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich seiner Masse optimiert, vor allem damit durch eine geringe Masse die Trägheit des beweglichen Elementes minimiert wird.
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Eine Magnetlagerung des Rotors 30 gegenüber dem innenliegenden Stator 11 oder des Stators im Rotor kann durch die Antriebseinheit 10a, 10a', 10b, 10b' erfolgen. Dazu wird ein dem eigentlichen Ansteuerungssignal überlagertes Signal genutzt, um beispielsweise den Rotor 30 im Zentrum des Stators 11 mittels magnetischer Kräfte zu halten.
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3 zeigt eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Antriebseinheit 10a, 10a', 10b, 10b' einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1a - 1i in Arbeitsstellung. Der Rotor 30 befindet sich in ausgelenktem Zustand. Durch ein umlaufendes Magnetfeld, erzeugt durch konsekutive Ansteuerung der Spulensegmente 12, wird der Rotor 30 bezüglich seiner Ruhelage (vgl. 2) in einer kreisförmigen Bewegung, die je nach Form des Ansteuerungssignals auch rosettenförmig sein kann, ausgelenkt. Ungeachtet der bevorzugten Ausgestaltung mit elektrisch betreibbaren Magneten kann die Auslenkung auch mit Hilfe anderer Kraftwandler, z. B. mit Piezo-Elementen, erzeugt werden.
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Die 4 und 5 zeigen Querschnittdarstellungen jeweils einer Ausführungsform einer Abtriebseinheit 60, 60' einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1a - 1i, umfassend einen Schlauch 8, in 4 mit tangentialem Schlauchabgang und in 5 mit schrägem Schlauchabgang.
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6 zeigt eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Abtriebseinheit 60, 60' einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1a - 1i, umfassend einen Schlauch 8' mit senkrechtem Schlauchabgang.
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Die 4, 5 und 6 zeigen somit verschiedene Geometrien der Schlauchhalterung 62. Die Abtriebseinheit besteht in den dargestellten Ausführungsformen aus den Elementen Schlauchhalterung 62, Stößel 70a und Schlauch 8 bzw. 8'. Außerdem ist durch einen Pfeil die Abrollrichtung 7 des Stößels 70a angezeigt. Verschiedene Auslegungen der Schlauchhalterung 62 ermöglichen das Einlegen von Schläuchen 8, 8' verschiedener Dimensionen, wobei insbesondere Durchmesser und Wandstärke bedeutsam für die Okklusion, die mechanische Belastung der zu pumpenden Flüssigkeit und den Pumpvorgang selbst, z. B. dessen energetische Effizienz, sind. Hier hat auch die Steifigkeit des Schlauchs 8, 8' einen Einfluss.
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Die in den 4, 5 und 6 dargestellte Anordnung, umfassend Schlauchhalterung 62 und Stößel 70a, ermöglicht das Einlegen von verschiedenen Schlauchwindungszahlen bei Verwendung derselben Antriebseinheit. Durch Trennung der Antriebseinheiten 10a, 10a' von der Abtriebseinheit 60, 60' (vgl. 1) ist eine thermische Entkopplung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem im Schlauch befindlichen Medium, der zu pumpenden Flüssigkeit, gewährleistet. Dadurch ist ein unerwünschtes Beeinflussen des Mediums durch die als Wärmelast wirkende elektrische Verlustleistung und durch die magnetischen Felder der Antriebseinheit 10a, 10a' ausgeschlossen. Ein Anpassen des Stößels 70a und der Schlauchhalterung 62 ermöglicht die Verwendung von Schläuchen 8, 8' mit verschiedenen Durchmessern, ohne die Antriebseinheit 10a, 10a' gemäß 1 verändern zu müssen. Dies ist selbstverständlich auch bei den weiteren Ausführungsformen gleichermaßen der Fall, wie z. B. einer Antriebseinheit 10b, 10b'. Außerdem kann durch die entsprechende Dimensionierung von Schlauchhalterung 62, Stößel 70a und Schlauch 8, 8' auch eine erwünschte Vorquetschung des Schlauchs bei einem in Ruheposition befindlichen Stößel 70a eingestellt werden.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1b mit nur einer Antriebseinheit 10a sowie einer Abtriebseinheit 60, wobei die Lagerung mittels einer Planarlagerung realisiert ist. Die Planarlagerung umfasst ein erstes und ein zweites Planarlager 35a, 35b, die jeweils zwischen Stirnflächen 32a und 32b des Rotors 30 einerseits und einer ersten und einer zweiten inneren Stirnfläche 16a, 16b der Antriebseinheit 10a, an der Innenseite von dessen Gehäuse, angeordnet sind. Die Antriebseinheit 10a umfasst weiterhin den Stator 11 mit den Spulensegmenten 12 und die mit dem Rotor 30 dreh- und zugfest verbundene Koppelwelle 4. Der Zwischenraum zwischen Rotor 30 und Stator 11 bildet den Arbeitsringspalt 9.
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Die Koppelwelle 4 erstreckt sich bis in den Stößel 70a hinein, wobei die Verbindung zwischen Koppelwelle 4 und Stößel 70a durch eine Presspassung 71 realisiert wird. Eine solche Presspassung 71 kann auch zur Verbindung der Koppelwelle 4 mit dem Rotor 30 zur Anwendung gelangen. Gleichwohl sind andere Verbindungen, insbesondere solche vom Typ Welle-Nabe-Verbindung, einsetzbar.
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Der Stößel 70a ist Teil der Abtriebseinheit 60 und innerhalb der Schlauchhalterung 62 beweglich angeordnet. Zwischen Schlauchhalterung 62 und Stößel 70a ist der Schlauch 8, 8' - hier in zwei Windungen - eingelegt.
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8 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer weiteren erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1c mit zwei Antriebseinheiten 10b, 10b', die ohne ein Planarlager auskommen und stattdessen einen elastisch biegbaren Koppelstab 5 aufweisen. Der Koppelstab 5 ersetzt somit die Lagerung. Der Aufbau der Schlauchpumpe 1c ist im Wesentlichen analog zu der Schlauchpumpe 1a aus 1 mit dem Unterschied, dass der Koppelstab 5, der die Koppelwelle 4 ersetzt, fest mit den Gehäusen der Antriebseinheiten 10b und 10b' verbunden ist. Die Rotoren 30 sind ebenfalls fest mit dem Koppelstab 5 verbunden.
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Der Stößel 70a der Abtriebseinheit 60 ist über eine Befestigung oder, besonders bevorzugt, ein Radiallager 72 mit dem Koppelstab 5 verbunden. Der Stößel 70a übertragt somit die in den Antriebseinheiten 10b, 10b' erzeugte Bewegung auf den Schlauch 8, 8'. Der Koppelstab 5 wird dabei elastisch verformt und ersetzt die Planarlagerung 35a, 35b aus 1. Die Befestigung oder besser noch das Radiallager 72 kann ein Abrollen des Stößels 70a auf dem Schlauch 8, 8', der mit zwei Windungen, wobei andere Windungszahlen ebenso vorgesehen sind, in die Abtriebseinheit eingelegt ist, ermöglichen.
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9 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1d mit einer Antriebseinheit 10b und Koppelstab 5, wobei deren Aufbau analog zu 8 erfolgt, jedoch mit nur einer Antriebseinheit 10b. Der Koppelstab 5 weist hierbei nur eine Einspannung im Gehäuse der Antriebseinheit 10b auf, die als Koppelstablager 15 ausgeführt ist und den Koppelstab 5 nicht nur dreh- und zugfest lagern muss, sondern auch eine ausreichende Festigkeit gegen Kippen in der Einspannung aufweisen muss. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Koppelstab 5 im Wesentlichen biegesteif ausgeführt sein, kippt aber dafür im Koppelstablager 15 in alle Bewegungsrichtungen des Rotors 30.
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Im Übrigen sind die Antriebseinheit 10b und die Abtriebseinheit 60 mit ihren Komponenten analog zur Darstellung in 8 aufgebaut.
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10 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1e mit einer Antriebseinheit 10a und zwei Abtriebseinheiten 60, 60', wobei hier wiederum Planarlager 35a, 35b zum Einsatz kommen. Die Zahl der Abtriebseinheiten 60, 60', die jeweils Schlauchhalterung 62, Stößel 70a und Schlauch 8, 8a umfassen, ist nicht auf zwei beschränkt.
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Durch die beschriebene Anordnung ist ebenfalls ein axialsymmetrischer Aufbau entlang der mittels Presspassung 71 mit Stößel 70a und Rotor 30 fest verbundenen Koppelwelle 4 gegeben, welcher einen gleichmäßigen Kraftfluss gewährleistet, wodurch ein ruhiger Lauf und geringe Lagerkräfte resultieren. Die Lagerung der beweglichen Teile erfolgt analog zur Darstellung in 1 mittels Planarlagern 35a, 35b am Rotor 30. Die Antriebseinheit weist auch Spulensegmente 12 auf.
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11 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1f mit einer Antriebseinheit 10b und zwei Abtriebseinheiten 60, 60', wobei deren bewegliche Elemente, insbesondere Rotor 30 und Stößel 70a, durch den Koppelstab 5 verbunden sind. Die Funktionalität der Verbindung durch den Koppelstab 5 wurde bereits oben beschrieben und gilt für diese Ausführungsform und alle weiteren, bei denen die Abtriebseinheit 10a oder 10b eingesetzt ist, gleichermaßen. Die Schlauchpumpe 1f sieht gleichermaßen vor, dass die in der Antriebseinheit 10b erzeugte Bewegung auf den Schlauch 8, 8' übertragen wird. Der Koppelstab 5 wird dabei elastisch verformt und ersetzt die Planarlagerung aus der Variante gemäß 10. Die Befestigung oder das Radiallager 72 ermöglicht ein Abrollen der Stößel 70a auf den Schläuchen 8, 8'.
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Im Unterschied zum Aufbau gemäß 10 ist der Koppelstab 5 in der einer Koppelstabhalteplatte 50 gelagert bzw. eingespannt (Presspassung 71). Hierin unterscheidet sich die Schlauchpumpe 1f von allen anderen Ausführungsformen, die den Koppelstab 5 aufweisen. Die Stößel 70a sind auch hier über eine Befestigung oder bevorzugt ein Radiallager 72 mit dem Koppelstab 5 verbunden, so dass sich der Stößel 70a gegenüber dem Koppelstab 5 drehen kann, die Beweglichkeit entlang der Längsachse hingegen blockiert ist.
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12 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1g mit einer Antriebseinheit 10a und mehreren Abtriebseinheiten, hier zwei Abtriebseinheiten 60, 60', jeweils umfassend eine Schlauchhalterung 62, einen Stößel 70a, einen Schlauch 8, 8' und eine Koppelwelle 4. Die Funktion entspricht, bei abweichendem Aufbau, der in 10 dargestellten Ausführungsform 1e.
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Die Koppelwelle 4 ist an jedem Ende in einer Koppelstabhalteplatte 50 mittels einer Presspassung 71 gelagert. Zwischen der Koppelstabhalteplatte 50 und jeder der Stirnseiten des Gehäuses der Antriebeinheit 10a (hier: Stirnflächen 65a, 65b der Schlauchhalterung 62) ist ein Planarlager 35a, 35b vorgesehen. Hierin unterscheidet sich die Schlauchpumpe 1g von der Schlauchpumpe 1e (vgl. 10), weil die Planarlager 35a, 35b weit nach außen, vom Schwerpunkt der beweglichen Elemente weg, gerückt ist, so dass eine hohe Kippsicherheit bzw. eine geringe Klemmneigung erreicht wird. Somit wird die in der Antriebseinheit 10a mit dem Rotor 30 und den Spulensegmenten 12 erzeugte Bewegung durch das Abrollen der mittels Radiallager 72 gelagerten Stößel 70a auf den Schläuchen 8, 8' ermöglicht. Eine vereinfachte Ausführung ohne Radiallager ist möglich, da sich die beweglichen Elemente auch über die Planarlager 35a, 35b drehen können.
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13 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1h mit einer Antriebseinheit 10a und mehreren Abtriebseinheiten, hier zwei Abtriebseinheiten 60, 60', jeweils umfassend eine Schlauchhalterung 62, einen Stößel 70b, einen Schlauch 8, 8' und eine Koppelwelle 4.
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Die Schlauchpumpe 1h ist besonders kompakt und einfach aufgebaut, dabei weist sie die Vorzüge der Schlauchpumpe 1g auf, da die Lagerung auch hier weit nach außen gerückt sind und die Klemmneigung verringert. Die Planarlager 35a, 35b sind zwischen einem Stößelkranz 77 des besonders ausgebildeten Stößels 70b und einem Ringsteg 67 der Abtriebseinheiten 60, 60' angeordnet.
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Bei einer abweichenden Ausgestaltung der dargestellten Ausführungsform wird hingehen auf ein gesondertes Element wie Planarlager gänzlich verzichtet. Stattdessen wird die radiale Lagerungsfunktion hier von der Schlauchhalterung 62, dem Schlauch 8, 8' und dem Umfang des Stößels 70b übernommen. Die Lagerung bzw. Sicherung in axialer Richtung erfolgt zwischen dem Stößelkranz 77 des besonders ausgebildeten Stößels 70b und dem Ringsteg 67 der Abtriebseinheiten 60, 60'. Ein zusätzliches Planarlager ist dann nicht vorgesehen.
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Allgemein ist zu erwähnen, dass auch eine Lagerung der beweglichen Elemente (Koppelwelle 4, Rotor 30 und die Stößel 70b) allein über den Schlauch 8, 8', den Stößel 70b, die Schlauchhalterung 62 und die magnetischen Kräfte, die zwischen Rotor 30 und den radial im Stator 11 angeordneten Spulensegmenten 12 wirken, möglich ist. Gesonderte Lager- oder Sicherungselemente sind dann entbehrlich und der Aufbau ist noch einfacher. Die Verbindung zwischen dem Koppelwelle 4 und dem Stößel 70b erfolgt über eine Presspassung oder, wie in 13 dargestellt, ein Radiallager 72. Der Rotor 30 hingegen ist fest mit der Koppelwelle 4 verbunden.
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14 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1i, umfassend zwei Antriebseinheiten 10a, 10a' und eine Abtriebseinheit 60 mit Schlauch 8, 8'. Die Antriebseinheiten umfassen jeweils einen zentral angeordneten Stator 111, der über eine Innenstatorhalterung 113 mit dem Gehäuse der Antriebseinheit 10a, 10a' fest verbunden ist. Der Stator 111 weist mehrere entsprechend ansteuerbare Spulen, evtl. mit Eisenkern, auf, die nicht gesondert dargestellt sind.
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Radial um den Stator 111 herum ist ein als Außenläufer ausgebildeter Rotor 130 zumindest drehbeweglich und quer zur Achsrichtung 6 beweglich angeordnet. Dieser Außenläufer ist mittels Planarlager 35a, 35b in der Antriebseinheit gelagert und damit gegen axiale Bewegung gesichert. Die Planarlager 35a, 35b stützen sich gegen die gegenüberliegenden stirnseitigen Innenwände des Gehäuses der Antriebseinheit 10a, 10a' ab.
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Beide Außenläufer sind mittels der Koppelwelle 4 mit dem Stößel 70a verbunden. Die Verbindung zwischen Koppelwelle 4 und Stößel 70a kann durch ein hier nicht dargestelltes Radiallager erfolgen.
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Mittels des dargestellten Aufbaus kann die durch die elektromagnetischen Wandler, ausgeführt als der Stator 111 und der Rotor 130, hervorgerufene Radialbewegung direkt auf den Stößel 70a übertragen werden. Eine Rotation der beweglichen Elemente (Stößel 70a, Koppelwelle 4, Rotoren 130 als Außenläufer, Teil der Planarlager 35a, 35b) kann ebenfalls stattfinden. Die Planarlager verbinden hierzu das Gehäuse der Abtriebseinheit 10a, 10a' und die Rotoren 130 beweglich. Dadurch findet eine Relativbewegung zwischen den Gehäusen der Antriebseinheiten 10a, 10a' und den Rotoren 130 in einer Ebene statt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen gelten als ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stand der Technik in den oder die unabhängigen Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1a
- Schlauchpumpe; zwei Antriebseinheiten, Planarlager
- 1b
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, eine Abtriebseinheit, Planarlager
- 1c
- Schlauchpumpe; zwei Antriebseinheiten, Koppelstab
- 1d
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, eine Abtriebseinheit, Koppelstab
- 1e
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, zwei Abtriebseinheiten, Planarlager
- 1f
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, zwei Abtriebseinheiten
- 1g
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, zwei Abtriebseinheiten, Koppelstab
- 1h
- Schlauchpumpe; eine Antriebseinheit, zwei Abtriebseinheiten, Lagerung über Schlauch
- 1i
- Schlauchpumpe; zwei Antriebseinheiten mit Außenläufer, eine Abtriebseinheit
- 4
- Koppelwelle
- 5
- Koppelstab
- 6
- Achsrichtung
- 7
- Abrollrichtung Rotor/ Stößel
- 8
- Schlauch (kontinuierlich)
- 8'
- Schlauch (Abgänge angefügt)
- 9
- Arbeitsluftspalt
- 10a, 10a'
- Antriebseinheit (mit Koppelwelle)
- 10b, 10b'
- Antriebseinheit (mit Koppelstab)
- 11
- Stator
- 12
- Spulensegment
- 16a
- erste Stirnfläche (innen) Antriebseinheit
- 16b
- zweite Stirnfläche (innen) Antriebseinheit
- 17
- Abgang Schlauch
- 30
- Rotor
- 32a
- erste Stirnfläche Rotor
- 32b
- zweite Stirnfläche Rotor
- 35a
- erstes Planarlager
- 35b
- zweites Planarlager
- 50
- Koppelstabhalteplatte
- 60, 60'
- Abtriebseinheit
- 62
- Schlauchhalterung
- 63
- Quetschspalt
- 65a
- erste Stirnfläche Schlauchhalterung
- 65b
- zweite Stirnfläche Schlauchhalterung
- 67
- Ringsteg
- 70a
- Stößel ohne Stößelkranz
- 70b
- Stößel mit Stößelkranz
- 71
- Verbindung als Presspassung
- 72
- Radiallager
- 77
- Stößelkranz
- 111
- Stator (innenliegend)
- 113
- Innenstatorhalterung
- 130
- Rotor (Außenläufer)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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