DE102019102432A1

DE102019102432A1 - Peristaltic pump

Info

Publication number: DE102019102432A1
Application number: DE102019102432.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Pech; Heiko Rathmann; René Richter
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe (1, 1'), umfassend wenigstens eine Antriebseinheit (200) und wenigstens eine mit dieser zur umlaufenden, exzentrisch auslenkenden Kraft- und Bewegungsübertragung verbundene Abtriebseinheit (100). Die Abtriebseinheit (100) umfasst einen zwischen einer Schlauchhalterung (160), die als Widerlager (130) ausgebildet ist, und einem zylindrischen Stößel (110) angeordneten, elastisch zwischen dem Widerlager (130) und einer äußeren Mantelfläche des Stößels (110) deformierbaren Pumpenschlauch (140). Der Pumpenschlauch (140) ist zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums (142) geeignet und bildet beim Austritt aus der Abtriebseinheit (100) einen Pumpenausgang. Die Antriebseinheit (200) und/ oder die Abtriebseinheit (100) sind in der Weise ausgebildet oder/ und ansteuerbar, dass die umlaufende, exzentrisch auslenkende Kraft- und Bewegungsübertragung zur zumindest teilweisen umlaufenden Okklusion des Pumpenschlauchs (140) führt. Nach der Erfindung weist der Pumpenausgang ein druckabhängiges Drosselelement (120) auf. Dieses ist in der Weise ausgeführt, dass es bei in Bezug auf einen Mitteldruck niedrigerem Druck des zu fördernden Mediums (142) den inneren Querschnitt (A) des Pumpenschlauchs (140) vermindert und diesen bei höherem Druck vergrößert. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Schlauchpumpe und die Verwendung einer Schlauchpumpe.The invention relates to a peristaltic pump (1, 1 '), comprising at least one drive unit (200) and at least one output unit (100) connected to this for rotating, eccentrically deflecting power and movement transmission. The output unit (100) comprises a pump hose that is elastically deformable between the abutment (130) and an outer jacket surface of the plunger (110) and is arranged between a hose holder (160), which is designed as an abutment (130), and a cylindrical plunger (110) (140). The pump hose (140) is suitable for the passage of a medium (142) to be conveyed and forms a pump outlet when it emerges from the output unit (100). The drive unit (200) and / or the output unit (100) are designed and / or controllable in such a way that the circumferential, eccentrically deflecting force and movement transmission leads to the at least partial circumferential occlusion of the pump hose (140). According to the invention, the pump outlet has a pressure-dependent throttle element (120). This is designed in such a way that when the pressure of the medium to be conveyed (142) is lower in relation to a mean pressure, it reduces the inner cross-section (A) of the pump hose (140) and increases it at higher pressure. The invention also relates to a method for operating a hose pump and the use of a hose pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe, umfassend wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine mit dieser zur umlaufenden, exzentrisch auslenkenden Kraft- und Bewegungsübertragung verbundene Abtriebseinheit, wobei die Abtriebseinheit einen zwischen einer Schlauchhalterung mit im Wesentlichen hohlzylinderförmiger innerer Kontur, die als Widerlager ausgebildet ist, und einem zylindrischen Stößel angeordneten, elastisch zwischen einer Mantelfläche des Widerlagers, und einer Mantelfläche des Stößels in zumindest seinem inneren Schlauchquerschnitt, deformierbaren Pumpenschlauch umfasst, wobei der Pumpenschlauch zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums geeignet ist und beim Austritt aus der Abtriebseinheit einen Pumpenausgang bildet, wobei die Antriebseinheit und/ oder die Abtriebseinheit in der Weise ausgebildet oder/ und ansteuerbar sind, dass die umlaufende, exzentrisch auslenkende Kraft- und Bewegungsübertragung zur vorteilhafterweise zumindest teilweisen umlaufenden Okklusion des Pumpenschlauchs führt. In dem Fall einer teilweisen umlaufenden Okklusion handelt es sich um eine teilokklusive Schlauchpumpe. Das zu pumpende Medium ist gewöhnlich ein Fluid.The invention relates to a peristaltic pump, comprising at least one drive unit and at least one output unit connected to the circumferential, eccentrically deflecting power and movement transmission, the output unit comprising a between a hose holder with a substantially hollow cylindrical inner contour, which is designed as an abutment, and a cylindrical Tappet arranged, resiliently between a circumferential surface of the abutment, and a circumferential surface of the tappet in at least its inner tube cross-section, includes deformable pump hose, the pump hose being suitable for passing a medium to be conveyed and forming a pump outlet when emerging from the output unit, the drive unit and / or the output unit is designed and / or can be controlled in such a way that the circumferential, eccentrically deflecting transmission of force and movement for the advantageously at least partially circumferential occlusion ion of the pump hose leads. In the case of a partial circumferential occlusion, it is a partially occlusive peristaltic pump. The medium to be pumped is usually a fluid.

Beim Pumpen sensibler Flüssigkeiten muss unter anderem die Fremdoberfläche, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen kann, 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, Scherbelastungen eintragen und zusätzliche Schäden verursachen können. Zudem ist der Pumpenkopf bei hygienisch sensiblen Anwendungen ein Einwegprodukt und die Anwendung entsprechend material- und kostenintensiv. Eine vorteilhafte Alternative stellen Schlauchpumpen dar, da hierbei die Flüssigkeit während des Pumpens im Pumpenschlauch verbleibt und vergleichsweise geringe Probleme mit Reinigung bzw. Hygiene auftreten.When pumping sensitive liquids, the foreign surface that can come into contact with the liquid must be minimized in order to minimize harmful influences. Against this background, alternatives to linear pumps or centrifugal pumps are used, especially since the latter also have rapidly rotating parts that come into contact with the liquid, enter shear loads and can cause additional damage. In addition, the pump head is a disposable product for hygienically sensitive applications and the application is correspondingly material and cost-intensive. Peristaltic pumps represent an advantageous alternative since the liquid remains in the pump tube during pumping and comparatively minor problems with cleaning and hygiene occur.

Herkömmliche Schlauchpumpen sind zumeist mit Rollen ausgestattet, die den Pumpenschlauch lokal verschließen, um danach den lokal verschlossenen Abschnitt und eine darin befindliche Flüssigkeit perestaltisch im Pumpenschlauch vorwärtszutreiben. Hierzu bewegen sich die Rollen in der Regel auf einer Kreisbahn. Während der Bewegung auf der Kreisbahn stützt sich der Pumpenschlauch an einem entsprechend ringförmig ausgeformten Widerlager ab. Werden solche Schlauchpumpen für druck- und scherspannungsempfindliche Flüssigkeiten, wie beispielsweise Blut, eingesetzt, kommt es zu Schäden. Durch die vollständige Okklusion des Pumpenschlauchs erfolgt im Blut eine Zerstörung der roten Blutkörperchen, der Erythrozyten. Abgesehen davon wird auch der Pumpenschlauch selbst lokal stark belastet und verschleißt schnell, da die Pumpleistung nur am Ort der Rolle erzeugt werden kann.Conventional peristaltic pumps are usually equipped with rollers which locally close the pump hose in order to then drive the locally closed section and a liquid therein into the pump hose perestaltically. For this purpose, the rollers usually move on a circular path. During the movement on the circular path, the pump hose is supported on a correspondingly shaped abutment. If such peristaltic pumps are used for liquids sensitive to pressure and shear stress, such as blood, damage will occur. Due to the complete occlusion of the pump tubing, the red blood cells, the erythrocytes, are destroyed in the blood. Apart from that, the pump hose itself is also heavily loaded locally and wears out quickly, since the pumping power can only be generated at the location of the roll.

Diese Nachteile werden bereits durch die teilokklusive Schlauchpumpe vermieden, wie sie in der Druckschrift DE 10 2017 114 950 A1 beschrieben wird. Dort wird eine elektrisch betreibbare Schlauchpumpe beschrieben, bei der insbesondere auch eine schonende Behandlung des Fluids durch unvollständige Okklusion vorgesehen ist. Es werden eine Antriebseinheit, umfassend einen Stator, versehen mit elektrisch erregbaren, an dessen Umfang angeordneten elektromagnetischen Spulensegmenten, und einen zentrisch in einer hohlzylindrischen Ausnehmung des Stators angeordneten, exzentrisch auslenkbaren Rotor, sowie weiterhin wenigstens eine Abtriebseinheit beschrieben. Die Abtriebseinheit umfasst einen zwischen einer Schlauchhalterung mit hohlzylinderförmiger innerer Kontur und einem zylindrischen Stößel angeordneten, elastisch zumindest in seinem Durchmesser zwischen einer Mantelfläche der hohlzylinderförmigen inneren Kontur der Schlauchhalterung, dem Widerlager, und einer äußeren Mantelfläche des Stößels deformierbaren Pumpenschlauch, wobei dieser geeignet ist zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums. Zwischen Rotor und Stator wird ein zylinderringförmiger Arbeitsluftspalt ausgebildet. Der Rotor ist mittels Ansteuerung der Spulensegmente zu einer exzentrischen Bewegung in den Arbeitsluftspalt hinein auslenkbar. Es ist dabei vorgesehen, dass der Rotor und der Stößel axialsymmetrisch und in Achsrichtung über ein langgestrecktes Koppelelement, insbesondere einen Koppelstab, verbunden und gelagert, so dass der Stößel durch den Rotor antreibbar ist, wobei diese in unterschiedlichen Ebenen senkrecht zur Achsrichtung angeordnet sind.These disadvantages are already avoided by the partially occlusive hose pump, as described in the publication DE 10 2017 114 950 A1 is described. An electrically operated peristaltic pump is described there, in which in particular gentle treatment of the fluid by incomplete occlusion is also provided. A drive unit comprising a stator, provided with electrically excitable electromagnetic coil segments arranged on its circumference, and an eccentrically deflectable rotor arranged centrally in a hollow cylindrical recess of the stator, as well as at least one output unit are described. The output unit comprises a pump hose which is arranged between a hose holder with a hollow cylindrical inner contour and a cylindrical plunger and which is elastically deformable at least in its diameter between an outer surface of the hollow cylindrical inner contour of the hose holder, the abutment, and an outer outer surface of the plunger, this being suitable for passage of a medium to be funded. A cylindrical ring-shaped working air gap is formed between the rotor and the stator. By activating the coil segments, the rotor can be deflected into an eccentric movement into the working air gap. It is provided that the rotor and the tappet are connected and mounted axially symmetrically and in the axial direction via an elongated coupling element, in particular a coupling rod, so that the tappet can be driven by the rotor, these being arranged in different planes perpendicular to the axial direction.

Nachteilig ist bei dieser Lösung jedoch, dass die unvollständige Okklusion auch zu einer verminderten Leistung führt, da es durch den Restspalt im Pumpenschlauch zu einem Rückfluss von dem zu pumpenden Medium zurück in den Pumpenschlauch innerhalb der Schlauchpumpe bzw. deren Abtriebseinheit kommen kann. Der Pumpenschlauch wird bei der teilweisen Okklusion in der Regel nur ca. 50% seines Innendurchmessers gequetscht.A disadvantage of this solution, however, is that the incomplete occlusion also leads to reduced performance, since the residual gap in the pump hose can cause the medium to be pumped to flow back into the pump hose within the hose pump or its output unit. The pump tubing is usually only squeezed by approx. 50% of its inner diameter during partial occlusion.

Rückschlagventile (z. B. ein Schnabelventil), wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind zur Lösung des Problems ungeeignet. Sie können nur in zwei Zuständen, offen oder geschlossen, arbeiten. Sie sind bei einem Druck von 0 bar geschlossen, erst bei Überdruck öffnen sie, der Arbeitspunkt kann nicht frei eingestellt werden. Auch das Öffnungsverhalten der Ventile, das den Grad der Öffnung in Abhängigkeit vom Differenzdruck beschreibt, ist durch deren Material, Geometrie und andere Randbedingungen vorgegeben. Es ergeben sich oft sehr steile Kennlinien, d. h., das Ventil öffnet bei geringem Differenzdruck sehr schnell und vollständig, sodass keine dynamische Drosselwirkung möglich ist.Check valves (e.g. a beak valve), as are known from the prior art, are unsuitable for solving the problem. You can only work in two states, open or closed. They are closed at a pressure of 0 bar, they only open when there is overpressure, the operating point cannot be set freely. The opening behavior of the valves, which describes the degree of opening depending on the differential pressure, is due to their material, geometry and other boundary conditions given. There are often very steep characteristic curves, ie the valve opens very quickly and completely at a low differential pressure, so that no dynamic throttling effect is possible.

Außerdem befinden sich die Ventile direkt im Volumenstrom, d. h. sie haben Medienkontakt. Dies ist insbesondere bei sensiblen oder auch bei aggressiven Medien unerwünscht. Es führt dazu, dass das Ventil bei hygienisch anspruchsvollen Medien als Einwegprodukt eingesetzt werden muss, da es nach dem Einsatz kontaminiert ist. Daher würde ein Rückschlagventil die Vorteile der leicht zu reinigenden und hygienischen Schlauchpumpe zunichtemachen. Zudem kann die Funktionsweise des Ventils zu einer zusätzlichen mechanischen Belastung des Mediums und zu dessen Schädigung führen. Die Fremdoberfläche, mit der das zu pumpende Medium in Kontakt kommt, vergrößert sich mit dem Rückschlagventil durch ein zusätzliches Bauteil im Fluidstrom.In addition, the valves are located directly in the volume flow. H. they have media contact. This is particularly undesirable for sensitive or aggressive media. As a result, the valve must be used as a disposable product in hygienically demanding media, since it is contaminated after use. Therefore, a check valve would negate the advantages of the easy-to-clean and hygienic peristaltic pump. In addition, the operation of the valve can lead to additional mechanical stress on the medium and damage to it. The foreign surface with which the medium to be pumped comes into contact increases with the check valve due to an additional component in the fluid flow.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kontinuierlichen Volumenstrom einer Schlauchpumpe insbesondere im teilokklusiven Betrieb zu ermöglichen, einen Rückfluss des Fördermediums zu vermindern und damit die Pumpleistung, den Volumenstrom bzw. die Durchflussgeschwindigkeit zu verbessern. Zugleich sollen Entstehung und Ausbreitung einer Pulsationsdruckwelle im Pumpenschlauch vermieden, damit die Pulsation geglättet werden.It is therefore an object of the present invention to enable a continuous volume flow of a peristaltic pump, in particular in semi-occlusive operation, to reduce backflow of the pumped medium and thus to improve the pump output, the volume flow or the flow rate. At the same time, the generation and propagation of a pulsation pressure wave in the pump hose should be avoided so that the pulsation is smoothed.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schlauchpumpe, umfassend wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine mit dieser zur umlaufenden, exzentrisch auslenkenden Kraft- und Bewegungsübertragung verbundene Abtriebseinheit. Die Abtriebseinheit umfasst einen zwischen einer Schlauchhalterung mit im Wesentlichen hohlzylinderförmiger innerer Kontur, die als ein Widerlager für den Pumpenschlauch ausgebildet ist, und einem zylindrischen Stößel angeordneten, elastisch zwischen einer Mantelfläche des Widerlagers, und einer Mantelfläche des Stößels am äußeren Umfang in zumindest seinem inneren Schlauchquerschnitt deformierbaren Pumpenschlauch. Der Pumpenschlauch ist zur Durchleitung eines zu fördernden Mediums geeignet und bildet beim Austritt aus der Abtriebseinheit einen Pumpenausgang, wobei die Antriebseinheit und/ oder die Abtriebseinheit in der Weise ausgebildet oder/ und ansteuerbar sind, dass die umlaufende, exzentrisch auslenkende Kraft- und Bewegungsübertragung bevorzugt zur zumindest teilweisen umlaufenden Okklusion des Pumpenschlauchs führt. Erfindungsgemäß weist der Pumpenausgang ein druckabhängiges Drosselelement auf, das in der Weise ausgeführt ist, dass es bei in Bezug auf einen Mitteldruck niedrigerem Druck des zu fördernden Mediums den inneren Schlauchquerschnitt vermindert und diesen bei höherem Druck vergrößert.The object is achieved by a peristaltic pump, comprising at least one drive unit and at least one output unit connected to the latter for rotating, eccentrically deflecting power and movement transmission. The output unit comprises one between a hose holder with a substantially hollow cylindrical inner contour, which is designed as an abutment for the pump hose, and a cylindrical plunger, resiliently between a lateral surface of the abutment, and a lateral surface of the plunger on the outer circumference in at least its inner hose cross section deformable pump hose. The pump hose is suitable for passing a medium to be conveyed and forms a pump outlet when it emerges from the output unit, the drive unit and / or the output unit being designed and / or controllable in such a way that the circumferential, eccentrically deflecting transmission of force and movement is preferred for leads at least partially circumferential occlusion of the pump tubing. According to the invention, the pump outlet has a pressure-dependent throttle element which is designed in such a way that it reduces the inner tube cross section when the medium to be pumped is lower in relation to a medium pressure and enlarges it at higher pressure.

Während eines vollständigen Umlaufes des Stößels (0° - 360°) wird im Pumpenschlauch ein bestimmtes Volumen verdrängt. Diese Verdrängung führt zu einer Pulsationsdruckwelle. Der resultierende Überdruck im Pumpenschlauch lenkt das druckabhängige Drosselelement von seinem eingestellten Arbeitspunkt, der zu einer statischen Vorquetschung des Pumpenschlauchs führt, aus und vergrößert somit den wirksamen Schlauchdurchmesser an der Wirkungsstelle des druckabhängigen Drosselelements am Pumpenschlauch. Nach einem Umlauf des Stößels (360°) wird das Volumen der Schlauchwindung am Pumpenausgang schlagartig erhöht, somit kommt es zu einem Unterdruck, der das im Pumpenschlauch am Pumpenausgang befindliche Medium ansaugt und in unerwünschter Weise zurück in die Schlauchpumpe fördert. Das druckabhängige Drosselelement mindert diesen Effekt, indem er den wirksamen Schlauchdurchmesser bei Unterdruck an der Wirkungsstelle des druckabhängigen Drosselelements verringert, wiederum im Vergleich zur statischen Vorquetschung bei mittlerem Druck.During a complete rotation of the plunger (0 ° - 360 °), a certain volume is displaced in the pump hose. This displacement leads to a pulsation pressure wave. The resulting overpressure in the pump hose deflects the pressure-dependent throttle element from its set operating point, which leads to a static pre-squeezing of the pump hose, and thus increases the effective hose diameter at the point of action of the pressure-dependent throttle element on the pump hose. After the plunger has rotated (360 °), the volume of the hose turn at the pump outlet is suddenly increased, resulting in a negative pressure which sucks the medium in the pump hose at the pump outlet and feeds it back into the hose pump in an undesirable manner. The pressure-dependent throttle element reduces this effect by reducing the effective hose diameter in the case of negative pressure at the point of action of the pressure-dependent throttle element, again in comparison to the static pre-squeezing at medium pressure.

Der vorteilhafte Effekt der Erfindung ergibt sich durch eine dynamische Drosselwirkung des Resistors am Pumpenausgang der Pumpe, indem der Pumpenschlauch in Abhängigkeit vom Schlauchinnendruck bezüglich des voreingestellten Arbeitspunktes etwas mehr geöffnet oder verschlossen wird. Dies erfolgt durch Schlauchquetschung bei Einwirkung des druckabhängigen Drosselelements. Die Kennlinie des druckabhängigen Drosselelements kann über verschiedene krafterzeugende Elemente, nachfolgend als Resistorelement (z. B. eine Feder mit deren Steifigkeit) bezeichnet, vorgegeben werden. Das druckabhängige Drosselelement verschließt den Pumpenschlauch dabei nie komplett, es wirkt nicht als Rückschlagventil. Bei Erfordernis kann der Arbeitspunkt jedoch auch so eingestellt werden, dass das druckabhängige Drosselelement den Pumpenschlauch komplett verschließt und/oder komplett öffnet.The advantageous effect of the invention results from a dynamic throttling effect of the resistor at the pump outlet of the pump, in that the pump hose is opened or closed somewhat more depending on the inner hose pressure with respect to the preset operating point. This is done by squeezing the hose when the pressure-dependent throttle element acts. The characteristic curve of the pressure-dependent throttle element can be specified via various force-generating elements, hereinafter referred to as the resistor element (e.g. a spring with its stiffness). The pressure-dependent throttle element never completely closes the pump hose, it does not act as a check valve. If required, however, the operating point can also be set so that the pressure-dependent throttle element closes the pump hose completely and / or opens completely.

Die beschriebene Wirkung des druckabhängigen Drosselelements tritt ein, ohne dabei das zu pumpende Medium zu beeinflussen. Es kommt kein direkter Kontakt zwischen dem zu pumpenden Medium und druckabhängigem Drosselelement zustande, weil das zu pumpende Medium im Pumpenschlauch verbleiben kann und das druckabhängige Drosselelement außerhalb des Pumpenschlauches angebracht ist.The described effect of the pressure-dependent throttle element occurs without influencing the medium to be pumped. There is no direct contact between the medium to be pumped and the pressure-dependent throttle element, because the medium to be pumped can remain in the pump hose and the pressure-dependent throttle element is attached outside the pump hose.

Mit Hilfe eines passiven (oder auch aktiven, auf Anregung getriggerten) Systems kann die Pumpleistung einer Schlauchpumpe insbesondere im zur schonen Behandlung des Fluids bevorzugten teilokklusiven Betrieb vergrößert werden. Vorteilhaft ist auch der einstellbare Arbeitspunkt des dynamisch wirkenden Resistors, indem der Grad der Schlauchquetschung und damit der Drosselung einstellbar ist. Das druckabhängige Drosselelement wirkt ähnlich dem Windkesseleffekt (Aorta) im Herzkreislaufsystem: bei Überdruck expandiert das Volumen, indem der wirksame Schlauchdurchmesser vergrößert wird, bei Unterdruck bzw. nach der Überdruckwelle, der Pulsationsdruckwelle, wird das Volumen verkleinert, indem sich der wirksame Schlauchdurchmesser wieder verringert. Somit resultiert nach dem druckabhängigen Drosselelement bzw. dem Windkessel ein geglätteter Fluss des zu pumpenden Mediums. Zudem ist eine Steigerung der Pumpleistung vor allem der der teilokklusiven Schlauchpumpentechnologie erreichbar, was aber ebenso bei einer vollokklusiven Schlauchpumpe gelten kann.With the aid of a passive (or also active, triggered on excitation) system, the pumping capacity of a peristaltic pump can be increased, in particular in the partially occlusive operation preferred for the gentle treatment of the fluid. The adjustable operating point of the dynamically acting resistor is also advantageous, in that the degree of Hose crushing and thus the throttling is adjustable. The pressure-dependent throttle element has a similar effect to the wind chamber effect (aorta) in the cardiovascular system: in the event of overpressure, the volume expands by increasing the effective tube diameter; in the case of underpressure or after the overpressure wave, the pulsation pressure wave, the volume is reduced by reducing the effective tube diameter again. This results in a smooth flow of the medium to be pumped after the pressure-dependent throttle element or the air chamber. In addition, an increase in pumping capacity is achievable, above all that of partially occlusive peristaltic pump technology, but this can also apply to a fully occlusive peristaltic pump.

Das druckabhängige Drosselelement weist ein mechanisches Resistorelement auf, das einer eingeleiteten Kraftwirkung eine Gegenkraft entgegensetzt. Dadurch ist das druckabhängige Drosselelement in der Weise regelbar, dass bei geringem Druck des zu fördernden Mediums die Gegenkraft des Resistorelements den inneren Querschnitts des Pumpenschlauchs stärker vermindert als bei höherem Druck, wobei die Höhe des jeweils bezogen ist auf einen mittleren oder einen statischen Druck, der ohne Pumpenbetrieb vorherrscht. Das mechanische Resistorelement kann beispielsweise als ein passives, elastisches oder ein aktives, extern ansteuerbares Resistorelement oder als ein Gaseinschluss ausgeführt sein.The pressure-dependent throttle element has a mechanical resistor element, which opposes a counteracting force. As a result, the pressure-dependent throttle element can be regulated in such a way that when the medium to be pumped is at a low pressure, the counterforce of the resistor element reduces the inner cross section of the pump hose more than at a higher pressure, the height of which is based in each case on an average or a static pressure which prevails without pump operation. The mechanical resistor element can be designed, for example, as a passive, elastic or an active, externally controllable resistor element or as a gas inclusion.

Mit Hilfe eines elastischen Resistorelements wird eine Kraft auf den Pumpenschlauch ausgeübt. Hierzu dient insbesondere ein elastisches Resistorelement, wie z. B. eine Feder, eine Feder mit Dämpfer, ein Schaumstoff z. B. in Form einer Schlauchschelle, wobei in dem Fall über die Vorspannung des Schaumstoffs der Arbeitspunkt eingestellt werden kann.With the help of an elastic resistor element, a force is exerted on the pump hose. For this purpose, an elastic resistor element, such as. B. a spring, a spring with damper, a foam z. B. in the form of a hose clamp, in which case the operating point can be set via the bias of the foam.

Bei dem Gaseinschluss ist es vorgesehen, dass ein abgeschlossenes oder abgetrenntes Volumen eines zusätzlichen, in entsprechendem Maße kompressiblen Mediums (z. B. Luft, Gas) als elastisches Resistorlement eines druckabhängigen Drosselelements zum Einsatz kommt. Der Gaseinschluss wird an dem Pumpenschlauch angebracht und kann z. B. als Kissen, Ring oder ähnliches ausgebildet sein. In dem Fall erfolgt die Einstellung des Arbeitspunktes des Gaseinschlusses z. B. durch den zuvor eingestellten Druck des eingeschlossenen Zusatzmediums bzw. Gases, der schon ohne Belastung herrscht. Weiterhin kommen die Größe des abgeschlossenen Volumens und die Position des abgeschlossenen Volumens relativ zum Pumpenschlauch, die zu einer Vorquetschung des Pumpenschlauches durch das abgeschlossene Volumen führt, als Einstellgrößen in Betracht. Auch ein aktives Resistorelement kann als Gaseinschluss ausgeführt sein, indem der Gasdruck durch das abgetrennte Volumen steuerbar beeinflusst wird.In the case of the gas inclusion, it is provided that a closed or separated volume of an additional, to a correspondingly compressible medium (e.g. air, gas) is used as an elastic resistor element of a pressure-dependent throttle element. The gas inclusion is attached to the pump hose and can e.g. B. as a pillow, ring or the like. In the case, the setting of the working point of the gas inclusion takes place z. B. by the previously set pressure of the enclosed additional medium or gas, which already exists without load. Furthermore, the size of the closed volume and the position of the closed volume relative to the pump hose, which leads to a pre-squeezing of the pump hose by the closed volume, can be considered as setting variables. An active resistor element can also be designed as a gas inclusion, in that the gas pressure is controllably influenced by the volume separated.

Weiterhin kann eine elastische Schlauchschelle, z. B. ein Silikonring, der auf den Pumpenschlauch aufgeschoben wird, als druckabhängiges Drosselelement bzw. als unmittelbar wirkendes Resistorelement Anwendung finden. Die Schlauchschelle oder der Silikonring kann z. B. maßgerecht in einem Silikon-3D-Drucker erzeugt werden. Neben den vorgenannten passiven Resistorelementen ist auch ein aktives Resistorelement als Alternative vorgesehen, hierzu siehe weiter unten. Die vorgenannten Drossel- bzw. Resistorelemente können auch kombiniert, mit mehreren Verschluss- bzw. Resistorbaugruppen gleichzeitig verwendet werden.Furthermore, an elastic hose clamp, for. B. a silicone ring, which is pushed onto the pump hose, can be used as a pressure-dependent throttle element or as a directly acting resistor element. The hose clamp or the silicone ring can e.g. B. made to measure in a silicone 3D printer. In addition to the aforementioned passive resistor elements, an active resistor element is also provided as an alternative, see below for this. The aforementioned choke or resistor elements can also be combined and used simultaneously with a plurality of closure or resistor assemblies.

Außerdem können Ausführungsformen des druckabhängigen Drosselelements einstellbar und/ oder linear auf den Pumpenschlauch wirkend oder radial auf den Pumpenschlauch wirkend ausgeführt sein.In addition, embodiments of the pressure-dependent throttle element can be designed to be adjustable and / or linearly acting on the pump hose or acting radially on the pump hose.

Das linear auf den Pumpenschlauch wirkende druckabhängige Drosselelement ist bei einer bevorzugten Ausführungsform als eine Druckfeder ausgeführt oder besitzt eine Druckfeder als elastisches Resistorelement. Das radial auf den Pumpenschlauch wirkende druckabhängige Drosselelement ist als ein dehnbarer Ring ausgeführt.In a preferred embodiment, the pressure-dependent throttle element acting linearly on the pump hose is designed as a compression spring or has a compression spring as an elastic resistor element. The pressure-dependent throttle element acting radially on the pump hose is designed as an expandable ring.

Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes System in Ausführung mit passivem Resistorelement besteht aus einer Druckfeder, einer Linearführung, einem Stab und einem Stößel. Die Druckfeder wird genutzt, um die zum Vorquetschen, zur Einstellung des Arbeitspunktes notwendige Kraft zu erzeugen. Die Druckfeder gibt damit die Resistorkennlinie vor. Die Linearführung dient zur mechanischen Einschränkung der unerwünschten Freiheitsgrade, so dass die Konstruktion nur in die axiale Richtung, die Wirkrichtung der Druckfeder, beweglich ist. Der Stab überträgt die Kraft der Druckfeder auf den Stößel, dieser wirkt auf den Pumpenschlauch ein. Ein Gewinde in der Linearführung dient zum Einstellen des Arbeitspunktes des Resistorelements bzw. der Federvorspannung.A preferred system according to the invention in a version with a passive resistor element consists of a compression spring, a linear guide, a rod and a plunger. The compression spring is used to generate the force necessary for pre-squeezing and setting the working point. The compression spring thus specifies the characteristic of the resistor. The linear guide serves to mechanically limit the undesired degrees of freedom, so that the construction can only be moved in the axial direction, the direction of action of the compression spring. The rod transfers the force of the compression spring to the plunger, which acts on the pump hose. A thread in the linear guide is used to set the operating point of the resistor element or the spring preload.

Besonders bevorzugt ist eine Schlauchpumpe, die ausgeführt ist als elektrisch betreibbare Schlauchpumpe. Dabei weist die Schlauchpumpe wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine Abtriebseinheit auf. Die wenigstens eine Antriebseinheit umfasst einen Stator, versehen mit elektrisch erregbaren, an dessen Umfang angeordneten, elektrisch steuerbaren Kraftwirkungssegmenten, und einen exzentrisch auslenkbaren Rotor. Die Kraftwirkungssegmente sind insbesondere Wicklungen, die durch magnetische Kraftwirkung den Antrieb realisieren. Zwischen den Mantelflächen von Rotor und Stator wird ein bevorzugt zylinderringförmiger Arbeitsluftspalt ausgebildet. Der Rotor ist mittels Ansteuerung der Kraftwirkungssegmente zu der umlaufenden Bewegung in den Arbeitsluftspalt hinein auslenkbar.A peristaltic pump which is designed as an electrically operable peristaltic pump is particularly preferred. The peristaltic pump has at least one drive unit and at least one output unit. The at least one drive unit comprises a stator, provided with electrically excitable, electrically controllable force-action segments arranged on its circumference, and an eccentrically deflectable rotor. The force action segments are, in particular, windings which implement the drive by means of magnetic force action. Between the outer surfaces of the rotor and A preferably cylindrical working air gap is formed in the stator. The rotor can be deflected into the working air gap by means of the control of the force action segments for the circumferential movement.

Die wenigstens eine Abtriebseinheit weist die Schlauchhalterung mit im Wesentlichen hohlzylinderförmiger innerer Kontur, als Widerlager für den Pumpenschlauch wirkend, und den zylindrischen Stößel sowie den im Spalt zwischen beiden angeordneten Pumpenschlauch selbst auf. Der Rotor und der Stößel sind axialsymmetrisch und in Achsrichtung entlang ihrer gemeinsamen Achse versetzt zueinander verbunden und gelagert, sodass der Stößel durch den Rotor antreibbar ist. Stößel und Rotor sind in unterschiedlichen Ebenen senkrecht zur Achsrichtung angeordnet, sodass der Pumpenschlauch und das darin gepumpte Medium von dem Antrieb und seinen Außenwirkungen (z. B. Wärme, Magnetfeld) beabstandet ist.The at least one output unit has the hose holder with an essentially hollow cylindrical inner contour, acting as an abutment for the pump hose, and the cylindrical tappet and the pump hose itself, which is arranged in the gap between the two. The rotor and the tappet are connected and mounted axially symmetrically and offset in the axial direction along their common axis, so that the tappet can be driven by the rotor. The plunger and rotor are arranged in different planes perpendicular to the axial direction, so that the pump hose and the medium pumped therein are spaced apart from the drive and its external effects (e.g. heat, magnetic field).

Bevorzugt ist der Rotor in Ruheposition zentrisch in einer hohlzylindrischen Ausnehmung des Stators angeordnet, wobei der Rotor und der Stößel über ein langgestrecktes Koppelelement bzw. einen Koppelstab verbunden und gelagert sind. In the rest position, the rotor is preferably arranged centrally in a hollow cylindrical recess in the stator, the rotor and the plunger being connected and supported via an elongated coupling element or a coupling rod.

Alternativ zu dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Umkehrung von bewegten und feststehendem Teil vorgesehen. Der Stator ist in diesem Fall in Ruheposition zentrisch in einer hohlzylindrischen Ausnehmung des Rotors angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Schlauchpumpe, umfassend einen elastischen Pumpenschlauch, wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine mit dieser verbundene Abtriebseinheit. Die Abtriebseinheit deformiert den zwischen einer Schlauchhalterung mit im Wesentlichen hohlzylinderförmiger innerer Kontur, dem Widerlager, und einem zylindrischen Stößel angeordneten Pumpenschlauch zwischen einer Mantelfläche der hohlzylinderförmigen inneren Kontur der Schlauchhalterung, dem Widerlager des Pumpenschlauchs, und einer äußeren Mantelfläche des Stößels.As an alternative to this preferred embodiment, a reversal of the moving and stationary part is provided. In this case, the stator is arranged centrally in a hollow cylindrical recess of the rotor in the rest position.
Another aspect of the invention relates to a method for operating a peristaltic pump, comprising an elastic pump hose, at least one drive unit and at least one output unit connected to the latter. The output unit deforms the pump hose arranged between a hose holder with a substantially hollow cylindrical inner contour, the abutment, and a cylindrical tappet, between an outer surface of the hollow cylindrical inner contour of the hose holder, the abutment of the pump hose, and an outer outer surface of the plunger.

Der Stößel deformiert den Pumpenschlauch umlaufend, exzentrisch auslenkend und vermindert zumindest seinen inneren Querschnitt, den Schlauchquerschnitt, an der jeweiligen Wirkstelle. Der Pumpenschlauch leitet ein zu förderndes Medium durch, wobei der Pumpenschlauch beim Austritt aus der Abtriebseinheit einen Pumpenausgang für das zu fördernde Medium bildet. Die umlaufende Deformation, hervorgerufen durch den exzentrisch auslenkenden Stößel, führt bei der bevorzugten Ausführungsform zur teilweisen lokalen Okklusion des Pumpenschlauchs und an dem Pumpenausgang abwechselnd zu einer Pulsationsdruckwelle höheren Drucks, mit der das Medium aus der Abtriebseinheit austritt, gefolgt von einem verminderten Druck des zu fördernden Mediums. Bei vermindertem Druck wird ein Teil des bei höherem Druck ausgetretenen Mediums wegen der teilweisen Okklusion zurückgefördert.The plunger deforms the pump hose in a circumferential, eccentrically deflecting manner and at least reduces its inner cross section, the hose cross section, at the respective effective point. The pump hose conducts a medium to be conveyed, the pump hose forming a pump outlet for the medium to be conveyed when it emerges from the output unit. The circumferential deformation, caused by the eccentrically deflecting plunger, in the preferred embodiment leads to partial local occlusion of the pump hose and at the pump outlet alternately to a pulsation pressure wave with higher pressure, with which the medium emerges from the output unit, followed by a reduced pressure of the pumped unit Medium. At reduced pressure, part of the medium escaping at higher pressure is returned due to the partial occlusion.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pumpenausgang durch ein Drosselelement druckabhängig teilweise verschlossen wird, indem bei einem in Bezug auf einen Mitteldruck niedrigerem Druck des zu fördernden Mediums der innere Schlauchquerschnitt vermindert und demgegenüber bei höherem Druck vergrößert wird, sodass der Rückfluss bei niedrigem Druck eingeschränkt und bei höherem Druck der Durchlass erhöht wird. Bevorzugt beträgt die mittlere Okklusion zwischen 30 und 80 %, besonders bevorzugt 50 %. Eine Okklusion von 50%, bezogen auf den Querschnitt des Pumpenschlauchs im Ausgangszustand, bedeutet, dass der Schlauch beim Einlegen in die Nut des Abtriebselements bzw. der Schlauchpumpe auf 40% Okklusion (zu 60% offen, zu 40% geschlossen) zunächst vorgequetscht wird. Anschließend im Pumpenbetrieb wird der Pumpenschlauch durch die exzentrische Bewegung um weitere 10% umlaufend gequetscht. So ergeben sich 50% mittlere Okklusion. Die prozentuale Angabe der Okklusion bezieht sich auf den Teil des Pumpenschlauchs, der in der Pumpe eingelegt ist und der Quetschung zwischen Stößel und Widerlager unterworfen ist, jedoch nicht auf die Schlauchquetschung im Bereich des Drosselelements, die im Grunde unabhängig vom Umlauf des Stößels, jedoch abhängig von Druck des Fluids erfolgt. Eine Ausnahme bildet das aktive Drosselelement, dessen Steuerung nicht zwangsläufig in Abhängigkeit von Druck des Fluids erfolgt.According to the invention, it is provided that the pump outlet is partially closed by a throttle element depending on the pressure, by reducing the inner hose cross section at a lower pressure of the medium to be conveyed with respect to a medium pressure and, in contrast, increasing it at higher pressure, so that the backflow at low pressure is restricted and the passage is increased at higher pressure. The mean occlusion is preferably between 30 and 80%, particularly preferably 50%. An occlusion of 50%, based on the cross-section of the pump hose in the initial state, means that the hose is first pre-squeezed to 40% occlusion (60% open, 40% closed) when it is inserted into the groove of the output element or hose pump. Then in pump operation, the pump hose is squeezed by a further 10% by the eccentric movement. This results in 50% mean occlusion. The percentage of the occlusion refers to the part of the pump hose that is inserted in the pump and is subject to the pinch between the plunger and the abutment, but not to the hose pinch in the area of the throttle element, which is basically independent of the rotation of the plunger, but depends of pressure of the fluid. An exception is the active throttle element, the control of which is not necessarily dependent on the pressure of the fluid.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Okklusion, die so gering wie möglich ist, erwiesen.An occlusion that is as small as possible has proven to be particularly advantageous.

Damit wird der Pumpprozess so schonend wie möglich gestaltet. Letztlich ermöglicht der erfindungsgemäße Pumpenaufbau je nach Auslegung und Schlauchgeometrie alle möglichen Quetschungszustände, die von nicht okkludierend (dann wird jedoch auch keine Pumpleistung erreicht) bis vollokkludierend (hohe Belastung von Schlauch und Medium) reichen können.This makes the pumping process as gentle as possible. Ultimately, depending on the design and hose geometry, the pump structure according to the invention enables all possible crushing conditions, which can range from non-occluding (but then no pumping capacity is achieved) to fully occluding (high load on hose and medium).

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Schlauchpumpe, wie sie zuvor beschrieben wurde, als intrakorporal oder extrakorporal eingesetzte Blutpumpe.Another aspect of the present invention relates to the use of a peristaltic pump, as described above, as an intracorporeal or extracorporeal blood pump.

Zusammenfassend verwirklicht die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:

• einfacher Aufbau,
• passive, antriebslose Funktion möglich,
• kein Kontakt des druckabhängigen Drosselelements mit dem zu pumpenden Medium (da der Pumpenschlauch als Koppelelement genutzt wird),
• stufenlose Einstellung des Arbeitspunktes an Schlauchpumpe möglich (Ansteuerungsamplitude und -frequenz),
• je nach eingestelltem Arbeitspunkt wird der Rückstrom gedrosselt bzw. vermieden,
• durch verschiedene Stößel und Schlauchhalterungen ist die Schlauchpumpe für verschiedene Schläuche nutzbar,
• einfache Abstimmung der Resonanzfrequenz durch verschiedene Elastizitäten z. B. Federsteifigkeiten und
• Anpassung der Resistorkennlinie durch verschiedene Elastizitäten, z. B. F edersteifigkeiten.

In summary, the present invention realizes the following advantages:

• easy construction,
Passive, drive-free function possible,
• no contact of the pressure-dependent throttle element with the medium to be pumped (there the pump hose is used as a coupling element),
• Stepless adjustment of the working point on peristaltic pump possible (control amplitude and frequency),
Depending on the set operating point, the reverse flow is throttled or avoided,
• With different plungers and hose holders, the hose pump can be used for different hoses,
• Easy tuning of the resonance frequency through different elasticities z. B. spring stiffness and
• Adaptation of the resistor characteristic by means of different elasticities, e.g. B. Spring stiffness.

Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Längsschnittdarstellung eines druckabhängigen Drosselelements als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
2a, 2b: schematische Funktionsdarstellungen von zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit druckabhängigem Drosselelement;
3: eine schematische Längsschnittdarstellung eines druckabhängigen Drosselelements mit Vorspannelement als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
4: eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppelseitigen druckabhängigen Drosselelements als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
5: eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppelseitigen druckabhängigen Drosselelements mit Vorspannelementen als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
6: eine schematische Querschnittdarstellung eines koaxial aufgebauten druckabhängigen Drosselelements, dargestellt als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
7: eine schematische Schnittdarstellung eines koaxial aufgebauten druckabhängigen Drosselelements mit Vorspannelement, dargestellt als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe;
8: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe und
9: ein exemplarisches Diagramm der Kennlinie eines elastischen Resistorelements.

The invention is explained in more detail below on the basis of the description of exemplary embodiments and their representation in the associated drawings. Show it:

1 a schematic longitudinal sectional view of a pressure-dependent throttle element as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
2a , 2 B : schematic functional representations of two embodiments of a hose pump according to the invention with pressure-dependent throttle element;
3rd : A schematic longitudinal sectional view of a pressure-dependent throttle element with biasing element as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
4th : A schematic longitudinal sectional view of a double-sided pressure-dependent throttle element as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
5 : A schematic longitudinal sectional view of a double-sided pressure-dependent throttle element with biasing elements as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
6 : A schematic cross-sectional view of a coaxially constructed pressure-dependent throttle element, shown as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
7 : A schematic sectional view of a coaxially constructed pressure-dependent throttle element with biasing element, shown as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention;
8th : a schematic sectional view of an embodiment of a hose pump according to the invention and
9 : an exemplary diagram of the characteristic curve of an elastic resistor element.

1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines druckabhängigen Drosselelements 120 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Bei der erfindungsgemäßen Funktion stützen sich das druckabhängige Drosselelement 120 und der Pumpenschlauch 140, der das zu pumpende Medium 142 aufweist, jeweils an einem Widerlager 130 ab. Sobald das Medium 142 in Folge des Pumpvorgangs einen bestimmten Druck übersteigt und damit den in der Darstellung unrund, beispielsweise oval deformierten Pumpenschlauch 140 in Richtung eines runden Querschnitts dehnt, wird die Wandung des Pumpenschlauchs 140 gegen das druckabhängige Drosselelement 120 und des Widerlagers 130 auf der Schlauchseite gedrückt. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a pressure-dependent throttle element 120 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . In the function according to the invention, the pressure-dependent throttle element is supported 120 and the pump hose 140 which is the medium to be pumped 142 has, each on an abutment 130 from. Once the medium 142 as a result of the pumping process exceeds a certain pressure and thus the pump hose which is out of round, for example oval, in the illustration 140 expands in the direction of a round cross-section, the wall of the pump hose 140 against the pressure-dependent throttle element 120 and the abutment 130 pressed on the hose side.

Durch diesen Vorgang wird das druckabhängige Drosselelement 120 komprimiert, es lenkt von seinem eingestellten Arbeitspunkt aus, der Abstand zwischen Pumpenschlauch 140 und Widerlager 130 auf der Seite des Drosselelements 120 verringert sich. Es wird somit ermöglicht, dass sich der wirksame Schlauchquerschnitt A an der Wirkungsstelle des druckabhängigen Drosselelements 120 vergrößert. Das druckabhängige Drosselelement 120 entfaltet zugleich eine Kraftwirkung gegen den Pumpenschlauch 140 aufgrund der nun im druckabhängigen Drosselelement 120 gespeicherten mechanischen Energie. Lässt nun der Druck im Pumpenschlauch 140 an der Wirkstelle, der Position des druckabhängigen Drosselelements 120 am Pumpenschlauchs 140, nach, wird durch die Kraftwirkung des druckabhängigen Drosselelements 120 der Pumpenschlauch 140 wieder in seine zumindest teilweise zusammengedrückte, unrunde Querschnittsform mit verringertem wirksamen Schlauchquerschnitt A gebracht. Diese Situation tritt ein, wenn die gepumpte Welle des Mediums 142 die Position des druckabhängigen Drosselelements 120 am Pumpenschlauch 140 passiert hat. Anstelle oder ergänzend zu der vorliegend dargestellten Verformung zwischen des Verformungszuständen rund und unrund kann es auch zu einer Dehnung eines entsprechend geeigneten Pumpenschlauchs 140 kommen.Through this process, the pressure-dependent throttle element 120 compressed, it steers from its set working point, the distance between the pump hose 140 and abutments 130 on the side of the throttle element 120 decreases. It is thus possible that the effective hose cross section A at the point of action of the pressure-dependent throttle element 120 enlarged. The pressure-dependent throttle element 120 also exerts a force against the pump hose 140 due to the now in the pressure-dependent throttle element 120 stored mechanical energy. Now leaves the pressure in the pump hose 140 at the point of action, the position of the pressure-dependent throttle element 120 on the pump hose 140 , after, is due to the force of the pressure-dependent throttle element 120 the pump hose 140 back into its at least partially compressed, non-circular cross-sectional shape with a reduced effective hose cross-section A brought. This situation occurs when the pumped shaft of the medium 142 the position of the pressure-dependent throttle element 120 on the pump hose 140 happened. Instead of or in addition to the deformation shown here between the deformation states round and out of round, there can also be an expansion of a correspondingly suitable pump hose 140 come.

Das druckabhängige Drosselelement 120 befindet sich im Arbeitspunkt (interne Vorspannung) und wirkt so auf den Pumpenschlauch 140 bzw. das im Pumpenschlauch 140 befindliche Medium 142 ein. Durch den Arbeitspunkt ist der Pumpenschlauch definiert vorgequetscht. Die Einkopplung der vom druckabhängigen Drosselelement 120 erzeugten Kraft auf den Pumpenschlauch 140 erfolgt bevorzugt über ein nicht dargestelltes Wirkelement, ein Koppelelement zwischen dem druckabhängigen Drosselelement 120 und dem Pumpenschlauch 140 bzw. dem Medium 142. Das Wirkelement ist nicht zwingend erforderlich, die Kopplung kann auch direkt zwischen dem druckabhängigen Drosselelement 120 und dem Pumpenschlauch 140 erfolgen. Als mechanisches Lager dienen die Widerlager 130 auf beiden Seiten der Anordnung.The pressure-dependent throttle element 120 is in the working point (internal pretension) and thus acts on the pump hose 140 or that in the pump hose 140 located medium 142 a. The pump hose is pre-squeezed through the working point. The coupling of the pressure-dependent throttle element 120 generated force on the pump hose 140 is preferably done via a Active element, not shown, a coupling element between the pressure-dependent throttle element 120 and the pump hose 140 or the medium 142 . The active element is not absolutely necessary, the coupling can also be made directly between the pressure-dependent throttle element 120 and the pump hose 140 respectively. The abutments serve as mechanical bearings 130 on both sides of the arrangement.

Die 2a und 2b zeigen schematische Funktionsdarstellungen jeweils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe mit druckabhängigem Drosselelement, wobei das druckabhängige Drosselelement 120 nach 2b steuerbar ausgeführt ist.The 2a and 2 B show schematic functional representations each of an embodiment of a hose pump according to the invention with pressure-dependent throttle element, the pressure-dependent throttle element 120 to 2 B is controllable.

Gezeigt wird jeweils eine Anordnung, bestehend aus der Schlauchpumpe 1 (passiv) bzw. Schlauchpumpe 1' (aktiv), dem Pumpenschlauch 140 und dem druckabhängigen Drosselelement 120. Das druckabhängige Drosselelement 120 wird an den Pumpenschlauch 140 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt bevorzugt am Pumpenausgang, kann aber auch am Pumpeneingang erfolgen. Das druckabhängige Drosselelement 120 befindet sich in direktem Kontakt zum flexiblen Pumpenschlauch 140 am Pumpenausgang. Die von der Schlauchpumpe 1, 1' im Pumpenschlauch 140 erzeugte Pulsationsdruckwelle wird auf das druckabhängige Drosselelement 120 übertragen. Dies führt zu einer dynamischen Veränderung des Schlauchdurchmessers um den eingestellten Arbeitspunkt herum.An arrangement consisting of the peristaltic pump is shown 1 (passive) or peristaltic pump 1' (active), the pump hose 140 and the pressure-dependent throttle element 120 . The pressure-dependent throttle element 120 is attached to the pump hose 140 coupled. The coupling is preferably made at the pump outlet, but can also be done at the pump inlet. The pressure-dependent throttle element 120 is in direct contact with the flexible pump hose 140 at the pump outlet. The one from the peristaltic pump 1 , 1' in the pump hose 140 generated pulsation pressure wave is applied to the pressure-dependent throttle element 120 transfer. This leads to a dynamic change in the hose diameter around the set working point.

Das druckabhängige Drosselelement 120 kann passiv (elastisches Resistorelement 122, passives abgetrenntes Volumen bzw. Gaseinschluss 124) oder aktiv (gesteuert) ausgeführt sein. Eine Abstimmung der Schwingungseigenschaften des druckabhängigen Drosselelements 120 kann durch entsprechende Dimensionierung des Resistorelements (elastisches Resistorelement 122, aktives Resistorelement 123 oder passiver Gaseinschluss 124) erfolgen. Diese Abstimmung ermöglicht ein Anpassen des dynamischen Verhaltens des druckabhängigen Drosselelements 120 an die Schlauchpumpe 1, 1' bzw. an deren Pulsationsverhalten.The pressure-dependent throttle element 120 can be passive (elastic resistor element 122 , passive separated volume or gas inclusion 124 ) or active (controlled). A coordination of the vibration properties of the pressure-dependent throttle element 120 can by appropriate dimensioning of the resistor element (elastic resistor element 122 , active resistor element 123 or passive gas entrapment 124 ) respectively. This tuning enables the dynamic behavior of the pressure-dependent throttle element to be adjusted 120 to the peristaltic pump 1 , 1' or their pulsation behavior.

Bei Abstimmung der Resonanzfrequenz des druckabhängigen Drosselelements 120 an die Betriebsfrequenz bzw. Pulsationsfrequenz der Schlauchpumpe 1 kann mit einen passiven Kraftelement (elastisches Resistorelement 122 oder passiver Gaseinschluss 124), optional auch in Kombination mit einem Vorspannelement 126 (vgl. 3), ein günstiger Arbeitspunkt eingestellt werden, welcher die Pumpleistung steigern kann. Bei aktiver Ausführung dient das Steuersignal 300 zum Synchronisieren des druckabhängigen Drosselelements 120, das ein aktives Resistorelement 123 umfasst, mit der Schlauchpumpe 1'.When tuning the resonance frequency of the pressure-dependent throttle element 120 to the operating frequency or pulsation frequency of the peristaltic pump 1 can be used with a passive force element (elastic resistor element 122 or passive gas entrapment 124 ), optionally also in combination with a pretensioning element 126 (see. 3rd ), a favorable working point can be set, which can increase the pumping capacity. The control signal is used when the execution is active 300 for synchronizing the pressure-dependent throttle element 120 which is an active resistor element 123 includes, with the peristaltic pump 1' .

Der Abstand zwischen Pumpenausgang bzw. -eingang und druckabhängigem Drosselelement 120 kann der Abstimmung des gekoppelten Systems, bestehend aus Schlauchpumpe 1, 1` und druckabhängigem Drosselelement 120, dienen. Es ist mindestens ein druckabhängiges Drosselelement 120 zu verwenden, die Verwendung mehrerer Drosselelemente 120 ist möglich.The distance between the pump outlet or inlet and the pressure-dependent throttle element 120 can coordinate the coupled system consisting of a peristaltic pump 1 , 1` and pressure-dependent throttle element 120 , serve. It is at least one pressure-dependent throttle element 120 to use, the use of multiple throttle elements 120 is possible.

Das druckabhängige Drosselelement 120 kann ein elastisches Resistorelement 122, einen Gaseinschluss 124 (vergleiche 2a) und/ oder ein aktives Resistorelement 123 (vergleiche 2b) umfassen. Dabei dienen das elastische Resistorelement 122 und der passive Gaseinschluss 124 als passive Möglichkeiten und Einrichtungen zur Speicherung mechanischer Energie, aus der dann eine Kraftwirkung hervorgehen kann. Das aktive Resistorelement 123 bringt in aktiver Weise gesteuert und selbst Kraft auf, ohne hierfür auf gespeicherte Energie aus einer zuvor erfolgten Komprimierung zurückgreifen zu müssen.The pressure-dependent throttle element 120 can be an elastic resistor element 122 , a gas inclusion 124 (compare 2a) and / or an active resistor element 123 (compare 2 B) include. The elastic resistor element serve 122 and passive gas confinement 124 as passive possibilities and devices for storing mechanical energy, from which a force effect can then arise. The active resistor element 123 brings active and controlled power in an active manner, without having to resort to stored energy from a previous compression.

Auch wenn die 2a und 2b zum besseren Verständnis eine klare Trennung in passive Elemente, das elastische Resistorelement 122 und den Gaseinschluss 124 (2a), und aktive Elemente, hier allgemein als aktives Resistorelement 123 bezeichnet (2b) erfolgt, so ist dennoch nach der Erfindung vorgesehen, auch passive und aktive Elemente in einem druckabhängigen Drosselelement 120 zu kombinierten. Damit können beispielsweise Ungenauigkeiten oder Signallaufzeiten bei der Steuerung über das Steuersignal 300 ausgeglichen werden, wenn ergänzend auch noch die passiv, jedoch unmittelbar und verzögerungsfrei wirksamen passiven Elemente, wie das elastische Resistorelement 122 oder der Gaseinschluss 124, zu Anwendung kommen.Even if the 2a and 2 B For better understanding, a clear separation into passive elements, the elastic resistor element 122 and gas entrapment 124 ( 2a) , and active elements, here generally as an active resistor element 123 designated ( 2 B) takes place, it is nevertheless provided according to the invention, also passive and active elements in a pressure-dependent throttle element 120 to combine. For example, inaccuracies or signal propagation delays can occur during control via the control signal 300 can be compensated if, in addition, the passive, but directly and instantaneously effective passive elements, such as the elastic resistor element 122 or the gas inclusion 124 , apply.

Bei der Funktion gemäß 2a wird gespeicherte Energie aus einer zuvor erfolgten Komprimierung bei dem elastisches Resistorelement 122, das beispielsweise aus einem Kauschuk besteht oder diesen zumindest umfasst, genutzt. Auch die Funktion des passiven Gaseinschlusses 124 basiert letztlich auf der Elastizität des eingeschlossenen Gasvolumens, das komprimiert werden kann und bei verringerter Belastung das ursprüngliche Volumen wieder einnimmt.With the function according to 2a is stored energy from a previous compression in the elastic resistor element 122 , which consists for example of a rubber or at least includes this. Also the function of passive gas confinement 124 is ultimately based on the elasticity of the enclosed gas volume, which can be compressed and returns to its original volume when the load is reduced.

Von der Abtriebseinheit 100 (vgl. 8) wird gemäß dargestelltem Ausführungsbeispiel ein Steuersignal 300 generiert, das zu dem steuerbaren druckabhängigen Drosselelement 120 geleitet wird, das dazu ein aktives Resistorelement 123 umfasst. Die Kompression und Entlastung des Pumpenschlauchs 140 erfolgt somit nicht, wie in 2a dargestellt und erläutert, durch passive Rückwirkung auf die Expansion des Schlauchquerschnitts A oder nicht ausschließlich hierdurch, sondern durch aktiven Antrieb. Das aktive Resistorelement 123 umfasst diesen Antrieb, der mittels des Steuersignals 300 mit dem Abtriebselement 100 im Sinne der zuvor beschriebenen Funktionalität synchronisierbar ist. Das Steuersignal 300 kann alternativ auch anderweitig als in der Abtriebseinheit 100 gewonnen bzw. zugeführt werden, beispielsweise aus einer gemeinsamen Steuereinrichtung für Antriebseinrichtung und 200 (vgl. 8) und dem aktiven Resistorelement 123..From the output unit 100 (see. 8th ) becomes a control signal according to the illustrated embodiment 300 generated that to the controllable pressure-dependent throttle element 120 is conducted, which is an active resistor element 123 includes. The compression and relief of the Pump hose 140 does not take place as in 2a shown and explained by passive reaction on the expansion of the hose cross section A or not exclusively through this, but through active drive. The active resistor element 123 includes this drive by means of the control signal 300 with the output element 100 can be synchronized in the sense of the functionality described above. The control signal 300 can alternatively be other than in the output unit 100 can be obtained or supplied, for example from a common control device for the drive device and 200 (cf. 8th ) and the active resistor element 123 ..

Mit der Steuerung ist eine noch genauere Steuerung des Schlauchquerschnitts A des Pumpenschlauchs 140 im Sinne eines Ventils möglich, die Pumpenleistung der Schlauchpumpe 1' wird weiter erhöht, weil das unerwünschte Rückströmen von zu pumpendem Medium fast vollständig vermieden werden kann. Gegenüber einem herkömmlichen Ventil werden, abgesehen von den Nachteilen der eingangs genannten, nach dem Stand der Technik bekannten Mittel, jedoch vorteilhafterweise die Störanfälligkeit vermindert und hygienische Probleme vermieden.With the control is an even more precise control of the hose cross-section A of the pump hose 140 in the sense of a valve, the pump performance of the peristaltic pump 1' is further increased because the undesired backflow of the medium to be pumped can be almost completely avoided. Compared to a conventional valve, apart from the disadvantages of the above-mentioned means known from the prior art, the susceptibility to malfunction is advantageously reduced and hygienic problems avoided.

Die zuvor beschriebene Funktion des druckabhängigen Drosselelements 120 hat allgemein den vorteilhaften Effekt, dass bei zumindest teilweise komprimiertem, durch die Ausdehnung des Schlauchquerschnitts A gegen das Widerlager 130 gedrücktem druckabhängigen Drosselelement 120 der Pumpenschlauch 140 bei maximalem Schlauchquerschnitt A dem Medium 142 einen minimalen Strömungswiderstand entgegensetzt. Dies erleichtert das Ausströmen des Mediums 142 aus der Schlauchpumpe 1 in der vorgesehenen Strömungsrichtung. Lässt hingegen der Druck im Inneren des Pumpenschlauchs 140 nach Passieren der durch das Pumpen hervorgerufenen Pulsationsdruckwelle des Mediums 142 nach, wird der Schlauchquerschnitt A des Pumpenschlauchs 140 infolge der Krafteinwirkung des druckabhängigen Drosselelements 120 vermindert und dem Medium 142 ein erhöhter Strömungswiderstand entgegengesetzt. Dies vermindert, trotz der das Medium 142 schonenden, unvollständigen Okklusion des Pumpenschlauchs 140, ein unerwünschtes Rückströmen des Mediums 142 in die Schlauchpumpe 1 in den Phasen, in denen keine gepumpte Pulsationsdruckwelle des Mediums 142 aus der Schlauchpumpe 1 ausströmt. In der Folge wird die Effizienz der Pumpe erhöht, die Pumpleistung, der geförderte Volumenstrom steigt im Vergleich zu einer Schlauchpumpe ohne ein druckabhängige Drosselelement 120.The previously described function of the pressure-dependent throttle element 120 generally has the advantageous effect that when at least partially compressed, by the expansion of the tube cross section A against the abutment 130 pressed pressure-dependent throttle element 120 the pump hose 140 with maximum hose cross section A the medium 142 opposes a minimal flow resistance. This facilitates the outflow of the medium 142 from the peristaltic pump 1 in the intended direction of flow. However, the pressure inside the pump hose remains 140 after passing the pulsation pressure wave of the medium caused by the pumping 142 after, the hose cross section A of the pump hose 140 due to the force of the pressure-dependent throttle element 120 diminished and the medium 142 opposed to an increased flow resistance. This diminishes despite the medium 142 gentle, incomplete occlusion of the pump tubing 140 , an undesirable backflow of the medium 142 into the peristaltic pump 1 in phases when there is no pumped pulsation pressure wave of the medium 142 from the peristaltic pump 1 emanates. As a result, the efficiency of the pump is increased, the pump output, the volume flow delivered increases compared to a peristaltic pump without a pressure-dependent throttle element 120 .

3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines druckabhängigen Drosselelements 120 mit einem Vorspannelement 126 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Zur Grundfunktion und den übrigen Bauteile wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen. 3rd shows a schematic longitudinal sectional view of a pressure-dependent throttle element 120 with a biasing element 126 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . For the basic function and the other components, refer to the description of 1 referred.

Der Unterschied zur Darstellung in 1 besteht darin, dass ein zusätzliches Vorspannelement 126 vorgesehen ist. Dieses kann beispielsweise als Gewinde, Linearführung mit Feststellung, Hebel oder ein anderes Element ausgeführt sein, das eine Feinjustage des druckabhängigen Drosselelements 120 ermöglicht. Dadurch ist eine Anpassung an die Pumpenfrequenz, den Pumpenschlauch 140 und das Medium 142 möglich.The difference to the representation in 1 is that an additional biasing element 126 is provided. This can be designed, for example, as a thread, a linear guide with a locking device, a lever or another element that makes a fine adjustment of the pressure-dependent throttle element 120 enables. This is an adaptation to the pump frequency, the pump hose 140 and the medium 142 possible.

Das Vorspannelement 126 ermöglicht damit eine genaue Einstellung und Anpassung des Arbeitspunktes des druckabhängigen Drosselelements 120 und ermöglicht eine Feinjustage zur Anpassung an eine Pumpfrequenz, den Pumpenschlauch 140 oder das zu pumpende Medium 142. Das Vorspannelement 126 kann beispielsweise ausgeführt sein als Gewinde, als eine Linearführung mit einer Feststellmöglichkeit oder als ein Hebel.The preload element 126 thus enables an exact setting and adjustment of the operating point of the pressure-dependent throttle element 120 and enables a fine adjustment to adapt to a pump frequency, the pump hose 140 or the medium to be pumped 142 . The preload element 126 can for example be designed as a thread, as a linear guide with a locking option or as a lever.

4 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppelseitigen druckabhängigen Drosselelements 120 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Anstelle eines direkten Kontakts mit einem der Widerlager 130 ist der Pumpenschlauch 140 von beiden Seiten an der Wirkstelle durch jeweils ein druckabhängiges Drosselelement 120 eingeschlossen. 4th shows a schematic longitudinal sectional view of a double-sided pressure-dependent throttle element 120 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . Instead of direct contact with one of the abutments 130 is the pump hose 140 from both sides at the point of action by a pressure-dependent throttle element 120 locked in.

Als eine zusätzliche Besonderheit der hier dargestellten Ausführungsform eines doppelseitigen druckabhängigen Drosselelements ist es vorgesehen, dass nur an einer Seite das druckabhängige Drosselelement 120 ein abgeschlossenes Gasvolumen als elastisches Element, den Gaseinschluss 124, aufweist. Ebenso könnte es vorgesehen sein, nur an einer Seite das aktive Resistorelement 123 vorzusehen.As an additional special feature of the embodiment of a double-sided pressure-dependent throttle element shown here, it is provided that the pressure-dependent throttle element only on one side 120 a closed gas volume as an elastic element, the gas inclusion 124 , having. It could also be provided that the active resistor element only on one side 123 to provide.

Es ist möglich, zwei oder mehrere Resistorelemente 122, 123 bzw. Gaseinschluss 124 um den Pumpenschlauch 140 herum anzuordnen und auf den Pumpenschlauch 140 einwirken zu lassen. Das jeweilige Element befindet sich im Arbeitspunkt (interne Vorspannung) und wirkt so auf den Pumpenschlauch 140 bzw. das im Pumpenschlauch befindliche Medium 142 ein. Durch den Arbeitspunkt ist der Pumpenschlauch 140 definiert vorgequetscht. Die Einkopplung der von den Resistorelemente 122, 123 bzw. dem Gaseinschluss 124 erzeugten Kraft auf den Pumpenschlauch 140 erfolgt über ein Wirkelement (nicht dargestellt, z. B. Koppelelement). Das Wirkelement ist nicht zwingend erforderlich, die Kopplung kann auch direkt zwischen den Resistorelementen 122, 123 bzw. dem Gaseinschluss 124 und dem Pumpenschlauch 140 zur Einwirkung auf das im Pumpenschlauch 140 befindliche Medium 142 erfolgen. Als mechanische Stütze dienen die Widerlager 130 auf beiden Seiten der Anordnung.It is possible to have two or more resistor elements 122 , 123 or gas inclusion 124 around the pump hose 140 arrange around and onto the pump hose 140 to take effect. The respective element is in the working point (internal preload) and thus acts on the pump hose 140 or the medium in the pump hose 142 a. The pump hose is through the working point 140 defined pre-squeezed. The coupling of the resistor elements 122 , 123 or the gas inclusion 124 generated force on the pump hose 140 takes place via an active element (not shown, e.g. coupling element). The active element is not absolutely necessary, the coupling can also be made directly between the resistor elements 122 , 123 or the gas inclusion 124 and the pump hose 140 to act on that in the pump hose 140 located medium 142 respectively. The abutments serve as mechanical support 130 on both sides of the arrangement.

5 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppelseitigen druckabhängigen Drosselelements 120 mit Vorspannelementen 126 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Es wäre aber ebenso möglich, wie im Zusammenhang mit 4 erörtert, nur an einer Seite das Vorspannelement 126 vorzusehen, da eine Einstellmöglichkeit ausreichen könnte. 5 shows a schematic longitudinal sectional view of a double-sided pressure-dependent throttle element 120 with preloading elements 126 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . But it would be just as possible in connection with 4th discussed, the biasing element only on one side 126 to be provided, since an adjustment possibility could be sufficient.

Das zusätzliche Vorspannelement 126 ermöglicht die Einstellung des Arbeitspunktes und ist ausgeführt als z. B. Gewinde, Linearführung mit Feststellung, Hebel oder anderes. Dadurch kann die Feinjustage des druckabhängigen Drosselelements 120 erfolgen und eine Anpassung an Pumpenfrequenz, Pumpenschlauch 140, Medium 142 und andere Randbedingungen erfolgen.The additional prestressing element 126 enables the setting of the working point and is executed as z. B. thread, linear guide with locking, lever or other. This allows the fine adjustment of the pressure-dependent throttle element 120 done and an adjustment to pump frequency, pump hose 140 , Medium 142 and other boundary conditions.

6 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines druckabhängigen Drosselelements 120 mit radial angeordnetem Resistorelement 122, 123 oder/ und Gaseinschluss 124 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Das druckabhängige Drosselelement 120 ist an der hier geschnitten dargestellten Wirkstelle rings um den Pumpenschlauchs 140 angeordnet. Damit wird eine sehr gleichmäßige Belastung des Pumpenschlauchs 140, der auch bei höheren Drücken nicht an den nicht belasteten Bereichen ausbeulen kann. In der Folge kann der Pumpenschlauch 140 dünner und leichter ausgeführt sein und mit geringerem Kraftaufwand in der Abtriebseinheit 100 (vergleiche 8) beaufschlagt werden. 6 shows a schematic cross-sectional view of a pressure-dependent throttle element 120 with a radially arranged resistor element 122 , 123 or / and gas entrapment 124 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . The pressure-dependent throttle element 120 is at the effective point shown here cut around the pump hose 140 arranged. This creates a very even load on the pump hose 140 , which cannot bulge in the unloaded areas even at higher pressures. As a result, the pump hose 140 be made thinner and lighter and with less effort in the output unit 100 (compare 8th ) are applied.

Es ist auch vorgesehen, einen elastischen Ring auf den Pumpenschlauch 140 zu schieben, oder in diesen in den Pumpenschlauch 140 zu integrieren. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Funktion auch ohne Widerlager 130 sichergestellt.There is also an elastic ring on the pump hose 140 to push, or into this in the pump hose 140 to integrate. In such an embodiment, the function is also without an abutment 130 ensured.

Im Zentrum befindet sich der Pumpenschlauch 140 oder/ und das Medium 142. Das Resistorelement 122, 123 oder/ und der Gaseinschluss 124 befindet sich im Arbeitspunkt (interne Vorspannung) und wirkt so radial auf den Pumpenschlauch 140 bzw. das im Pumpenschlauch befindliche Medium 142 ein. Durch den Arbeitspunkt ist der Pumpenschlauch 140 definiert vorgequetscht. Die Einkopplung der von Resistorelement 122, 123 oder/ und der Gaseinschluss 124 erzeugten Kraft auf den Pumpenschlauch erfolgt über ein Wirkelement bzw. Koppelelement (nicht dargestellt). Das Wirkelement ist auch hier nicht zwingend erforderlich, denn die Kopplung kann auch direkt zwischen Resistorelement 122, 123 oder/ und der Gaseinschluss 124 einerseits und Pumpenschlauch 140 bzw. dem darin eingeschlossenen, zu pumpenden Medium 142 andererseits erfolgen. Als mechanisches Lager dient ein radiales Widerlager 130.The pump hose is in the center 140 or / and the medium 142 . The resistor element 122 , 123 or / and the gas inclusion 124 is in the working point (internal preload) and thus acts radially on the pump hose 140 or the medium in the pump hose 142 a. The pump hose is through the working point 140 defined pre-squeezed. The coupling of the resistor element 122 , 123 or / and the gas inclusion 124 generated force on the pump hose takes place via an active element or coupling element (not shown). The active element is not absolutely necessary here either, because the coupling can also be made directly between the resistor element 122 , 123 or / and the gas inclusion 124 one hand and pump hose 140 or the enclosed medium to be pumped 142 on the other hand. A radial abutment serves as the mechanical bearing 130 .

7 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines koaxial aufgebauten druckabhängigen Drosselelements 120, umfassend eines oder mehrere der Resistorelemente 122, 123 oder/ und des Gaseinschlusses 124, mit Vorspannelement 126 als Detail einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1. Der gezeigte Aufbau entspricht der aus 6, wobei zusätzlich ein insbesondere radial wirkendes Vorspannelement 126 vorgesehen ist. Dieses dient auch hier einer Feinjustierung und Voreinstellung des Arbeitspunktes und erstreckt sich konsequenterweise über den gesamten Umfang des druckabhängigen Drosselelements 120 bzw. des Pumpenschlauchs 140. Die Funktion des zusätzlichen Vorspannelements 126 ist analog der oben in anderen Ausführungsformen mit Vorspannelement 126 beschriebenen. 7 shows a schematic cross-sectional view of a coaxially constructed pressure-dependent throttle element 120 comprising one or more of the resistor elements 122 , 123 or / and the gas inclusion 124 , with preload element 126 as a detail of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 . The structure shown corresponds to that of 6 , in addition a biasing element acting in particular radially 126 is provided. This also serves to fine-tune and preset the operating point and consequently extends over the entire circumference of the pressure-dependent throttle element 120 or the pump hose 140 . The function of the additional prestressing element 126 is analogous to that in other embodiments with a biasing element above 126 described.

8 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchpumpe 1 mit nur einer Abtriebseinheit 100 sowie einer Antriebseinheit 200, wobei die Lagerung mittels einer Planarlagerung realisiert ist. Die Planarlagerung umfasst ein erstes und ein zweites Planarlager 244, 246, die jeweils zwischen Stirnflächen 248 und 250 des Rotors 240 einerseits und einer ersten und einer zweiten inneren Stirnfläche 216, 218 der Antriebseinheit 200, an der Innenseite von dessen Gehäuse, angeordnet sind. Die Antriebseinheit 200 umfasst weiterhin den Stator 210 mit den Spulensegmenten 212 und den mit dem Rotor 240 dreh- und zugfest verbundenen Koppelstab 280. Der Zwischenraum zwischen Rotor 240 und Stator 210 bildet den zylinderringförmigen Arbeitsluftspalt 260. 8th shows a sectional view of an embodiment of a hose pump according to the invention 1 with only one output unit 100 and a drive unit 200 , whereby the storage is realized by means of a planar storage. The planar bearing comprises a first and a second planar bearing 244 , 246 , each between end faces 248 and 250 of the rotor 240 on the one hand and a first and a second inner end face 216 , 218 the drive unit 200 , are arranged on the inside of its housing. The drive unit 200 also includes the stator 210 with the coil segments 212 and the one with the rotor 240 torsionally and tensile connected coupling rod 280 . The space between the rotor 240 and stator 210 forms the cylindrical ring-shaped working air gap 260 .

Der Koppelstab 280 erstreckt sich bis in den Stößel 110 hinein, wobei die Verbindung zwischen dem Koppelstab 280 und dem Stößel 110 bevorzugt durch eine Presspassung 270 realisiert wird. Eine solche Presspassung 270 kann auch zur Verbindung des Koppelstabs 280 mit dem Rotor 240 zur Anwendung gelangen. Gleichwohl sind andere Verbindungen, insbesondere solche vom Typ Welle-Nabe-Verbindung, einsetzbar.The coupling rod 280 extends into the pestle 110 into it, the connection between the coupling rod 280 and the pestle 110 preferably by an interference fit 270 is realized. Such a press fit 270 can also be used to connect the coupling rod 280 with the rotor 240 apply. Nevertheless, other connections, in particular those of the shaft-hub connection type, can be used.

Der Stößel 110 ist Teil der Abtriebseinheit 100 und innerhalb der Schlauchhalterung 160 beweglich angeordnet. Zwischen Schlauchhalterung 160 und Stößel 110 ist der Pumpenschlauch 140 eingelegt.The pestle 110 is part of the output unit 100 and inside the hose bracket 160 arranged movably. Between hose bracket 160 and pestle 110 is the pump hose 140 inserted.

9 zeigt ein Diagramm der Kennlinie eines elastischen Resistorelements, dessen Arbeitspunkt erkennbar ist. Zudem wird die Breite des gequetschten Pumpenschlauches b an der Wirkstelle des Resistorelements als Funktion des Schlauchinnendrucks p gezeigt. 9 shows a diagram of the characteristic of an elastic resistor element, the working point is recognizable. In addition, the width of the squeezed pump hose b at the point of action of the resistor element as a function of the hose pressure p shown.

Außerdem kann durch die Auslegung des Resistorelements als Schwingsystem mit Feder und Masse die Resonanzfrequenz an die Anregungsfrequenz der Pumpe angepasst werden. Dadurch lässt sich eine Verminderung der von der Pumpe hydraulisch aufzubringenden Leistung, die zur Anregung des Resistorelements im Resonanzfall benötigt wird, abschätzen.In addition, the resonance frequency can be adapted to the excitation frequency of the pump by designing the resistor element as an oscillating system with spring and mass. This makes it possible to estimate a reduction in the power to be hydraulically applied by the pump, which is required to excite the resistor element in the event of resonance.

BezugszeichenlisteReference list

1,1'1.1 ': SchlauchpumpePeristaltic pump
100100: AbtriebseinheitOutput unit
110110: StößelPestle
120120: druckabhängiges Drosselelementpressure-dependent throttle element
122122: elastisches Resistorelementelastic resistor element
123123: aktives Resistorelementactive resistor element
124124: GaseinschlussGas entrapment
126126: VorspannelementPreloading element
130130: WiderlagerAbutment
140140: PumpenschlauchPump hose
142142: Mediummedium
160160: SchlauchhalterungHose bracket
200200: AntriebseinheitDrive unit
210210: Statorstator
212212: SpulensegmentCoil segment
214214: Antriebseinheit (mit Koppelstab)Drive unit (with coupling rod)
216216: erste Stirnfläche (innen) Antriebseinheitfirst end face (inside) drive unit
218218: zweite Stirnfläche (innen) Antriebseinheitsecond end face (inside) drive unit
240240: Rotorrotor
244244: erstes Planarlagerfirst planar warehouse
246246: zweites Planarlagersecond planar camp
248248: erste Stirnfläche Rotorfirst rotor end face
250250: zweite Stirnfläche Rotorsecond face rotor
260260: ArbeitsluftspaltWorking air gap
270270: Verbindung als PresspassungPress fit connection
280280: KoppelstabCoupling rod
300300: SteuersignalControl signal
AA: SchlauchquerschnittHose cross-section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017114950 A1 [0004]

Claims

Peristaltic pump, comprising at least one drive unit (200) and at least one output unit (100) connected to it for the circumferential, eccentrically deflecting transmission of force and movement, the output unit (100) being one between a tube holder (160) with an essentially hollow cylindrical inner contour is designed as an abutment (130), and comprises a cylindrical plunger (110), which is elastically deformable between a circumferential surface of the abutment (130) and a circumferential surface of the plunger (110) in at least its inner hose cross-section (A), wherein the pump hose (140) is suitable for passing a medium (142) to be conveyed and forms a pump outlet when it emerges from the output unit (100), the drive unit (200) and / or the output unit (100) being designed in such a manner and / or can be controlled that the rotating, eccentrically deflecting power and movement transmission to leads at least partially circumferential occlusion of the pump hose (140), characterized in that the pump outlet has a pressure-dependent throttle element (120) which is designed in such a way that it is at a lower pressure in relation to an average pressure of the medium (142) promoting medium (142) reduces the inner tube cross-section (A) of the pump tube (140) and increases this at higher pressure.

Peristaltic pump after Claim 1 , wherein the pressure-dependent throttle element (120) has a mechanical passive resistor element (122) and / or active resistor element (123) and / or a passive gas confinement (124) which opposes an introduced force effect with a counterforce, so that the pressure-dependent throttle element (120) in It can be regulated in such a way that at a lower pressure of the medium (142) to be conveyed, the counterforce of the pressure-dependent throttle element (120) reduces the inner tube cross-section (A) of the pump tube (140) more than at a higher pressure.

Peristaltic pump after Claim 2 , wherein the pressure-dependent throttle element (120) is adjustable as an active resistor element (123) or comprises at least one adjustable, active resistor element (123).

Peristaltic pump after Claim 2 or 3rd , wherein the pressure-dependent throttle element (120) is linear or radial acting on the pump hose (140).

Peristaltic pump after Claim 4 , wherein the resistor element (122) or the gas inclusion (124) of the pressure-dependent throttle element (120) acting linearly on the pump hose (140) is designed as a compression spring, the resistor element (122) or the gas inclusion (124) of the radial on the pump hose (140) acting pressure-dependent throttle element (120) is designed elastically annular.

Peristaltic pump according to one of the preceding claims, which is designed as an electrically operable peristaltic pump, the at least one drive unit (200) having a stator (210) provided with electrically excitable, electrically controllable force-acting segments arranged on its circumference, and an eccentrically deflectable rotor (240 ), and furthermore has the at least one output unit (100), a working air gap (260) being formed between the lateral surfaces of the rotor (110) and stator (210) and the rotor (110) by means of actuation of the force action segments for the circumferential movement in the working air gap (260) can be deflected into it, the rotor (240) and the plunger (110) being connected and mounted axially symmetrically and offset in the axial direction along their common axis, so that the plunger (110) can be driven by the rotor (240) is, plunger (110) and rotor (240) arranged in different planes perpendicular to the axial direction are.

Peristaltic pump after Claim 6 , the rotor (240) being arranged centrally in a hollow cylindrical recess of the stator (210) in the rest position, the rotor (240) and the plunger (110) being connected and supported via an elongated coupling rod (260) or the stator ( 210) in the rest position is arranged centrally in a hollow cylindrical recess of the rotor (240).

Method for operating a peristaltic pump, comprising at least one elastic pump hose (140), at least one drive unit (200) and at least one driven unit (100) connected to it, the driven unit (100) connecting a hose holder (160) with an essentially hollow cylindrical inner part Contour, which forms an abutment (130), and a cylindrical plunger (110) arranged pump hose (140) which deforms all the way between the abutment (130) and the outer circumferential surface of the eccentrically deflecting plunger (110) and at least its inner hose cross section A) is reduced, the pump hose (140) passing through a medium (142) to be conveyed, the circumferential deformation leading to at least partial local occlusion of the pump hose (140), the pump hose (140) exiting the output unit (100) forms a pump output and alternately a pulsation pressure wave high at the pump output pressure with which the medium (142) emerges from the output unit, followed by a reduced pressure of the medium to be conveyed, through which part of the escaped medium is returned during the partial occlusion of the pump hose (140), characterized in that the pump outlet is partially closed by a throttle element (120) depending on the pressure, With respect to a medium pressure lower pressure of the medium to be conveyed (142), the inner hose cross section (A) of the pump hose (140) is reduced and this is increased at higher pressure, so that the backflow of the medium (142) with respect to a medium pressure of the medium (142) lower pressure is restricted and the passage is increased at higher pressure.

Procedure according to Claim 7 , the mean partial occlusion being between 30 and 80% of the complete occlusion.

Procedure according to Claim 7 or 8th , with the mean partial occlusion being 50% of the full occlusion.

Use of a peristaltic pump (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 7 as an intracorporeal or extracorporeal blood pump.