DE102021119947A1 - Gear pump with axial force compensation device - Google Patents

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Martin Stelzle
Kai Fuchsberger
Simon Werner
Andreas Kürten
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Abstract

Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums, mit: einem Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass (511) zum Auslass (512), wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Zahnradpumpe ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einer von der externen Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Ferner werden eine korrespondierende Antriebseinrichtung (90) und ein korrespondierendes System (2) vorgeschlagen.Gear pump (50) for conveying a liquid medium, having: a housing (510) with an inlet (511) and an outlet (512), and a magnetized drive gear wheel (531) arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet (511) to the outlet (512), the gear pump being set up in such a way that the drive gear (531) can be driven magnetically and through-free by an external drive device (90); wherein the gear pump also has an axial force compensation device (1501) which is set up to counteract a force acting in the axial direction from the external drive device (90) on the magnetized drive gear wheel (531). A corresponding drive device (90) and a corresponding system (2) are also proposed.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Zahnradpumpen und insbesondere eine Zahnradpumpe mit flacher Bauweise. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner das Gebiet der Medizintechnik und Zahnradpumpen für medizintechnische Anwendungen.The present disclosure relates to gear pumps, and more particularly to a low profile gear pump. The present disclosure also relates to the field of medical technology and gear pumps for medical technology applications.

Zahnradpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es handelt sich um Fördereinrichtungen zur Förderung eines Mediums bzw. einer Flüssigkeit. Zahnradpumpen bestehen üblicherweise aus drei Bauteilen, einem Gehäuse mit Zu- und Ablauf sowie üblicherweise zwei Zahnrädern. Je nach Anordnung und Art der Zahnräder unterscheidet man zwischen Außenzahnradpumpen, Innenzahnradpumpen, Zahnringpumpen und Schraubenpumpen. Im Rahmen dieser Offenbarung wird hierbei allgemein von Zahnradpumpe gesprochen. Bei einer Außenzahnradpumpe mit Evolventenverzahnung wird das zu fördernde Medium in den Räumen zwischen Zähnen und Gehäuse transportiert. Die Pumpe ist durch den einfachen Aufbau robust und preiswert. Bei einer Innenzahnrad- und Zahnringpumpe läuft das treibende Zahnrad exzentrisch in der Innenverzahnung eines Zahnringes. Bei einer Zahnringpumpe wird das Medium durch den sich im Volumen verändernden Verdrängungsraum zwischen den Zahnlücken gefördert. Bei der Sichelpumpe wird das zu fördernde Medium in zwei Räumen zwischen den Zahnlücken der beiden in der Regel evolventenverzahnten Zahnräder gefördert, wobei die Zähne durch die Sichel abgedichtet werden. Beide Bauformen unterscheiden sich auch in den Größenverhältnissen von Zahnrad und Zahnring. Der Außenring einer Zahnringpumpe hat üblicherweise genau einen Zahn mehr als das Innenrad, meistens mit Trochoidenverzahnung. Bei der Innenzahnrad- oder Sichelpumpe ist der Unterschied so groß, dass die Sichel zwischen den Zahnrädern Platz hat. Eine andere Bezeichnung für die Zahnringpumpe ist Eaton-Pumpe.Gear pumps are known from the prior art. These are conveying devices for conveying a medium or a liquid. Gear pumps usually consist of three components, a housing with inlet and outlet and usually two gears. Depending on the arrangement and type of gears, a distinction is made between external gear pumps, internal gear pumps, gerotor pumps and screw pumps. Within the scope of this disclosure, the term gear pump is used in general. In an external gear pump with involute gearing, the medium to be pumped is transported in the spaces between the teeth and the housing. The pump is robust and inexpensive due to its simple design. In the case of internal gear and gerotor pumps, the driving gear wheel runs eccentrically in the internal teeth of a toothed ring. In a gerotor pump, the medium is conveyed through the displacement space between the tooth gaps, which changes in volume. In the case of the sickle pump, the medium to be pumped is conveyed in two spaces between the tooth gaps of the two gear wheels, which usually have involute teeth, with the teeth being sealed by the sickle. Both designs also differ in the size ratios of the gear wheel and toothed ring. The outer ring of a gerotor pump usually has exactly one tooth more than the inner wheel, mostly with trochoidal gearing. With the internal gear or sickle pump, the difference is so great that the sickle has room between the gears. Another name for the gerotor pump is the Eaton pump.

Bei konventionellen Zahnradpumpen im Stand der Technik werden die Zahnräder mittels einer Welle angetrieben, die durch eine Wellendichtung nach außen geführt wird und dort mechanisch an eine Antriebseinheit angeflanscht ist. Daher ist eine vollständige hermetische Verkapselung nicht möglich. Dies ist insbesondere für Anwendungen im Bereich der Medizintechnik nachteilhaft. Ferner ist eine besonders flache Bauform bzw. geringe Bauhöhe in gewissen Anwendungen wünschenswert, beispielsweise damit die Zahnradpumpe einfach in geschlossene Fluidkreisläufe integriert werden kann.In conventional prior art gear pumps, the gears are driven by a shaft that is guided to the outside through a shaft seal and is mechanically flanged to a drive unit there. Therefore, complete hermetic encapsulation is not possible. This is particularly disadvantageous for applications in the field of medical technology. Furthermore, a particularly flat design or low overall height is desirable in certain applications, for example so that the gear pump can be easily integrated into closed fluid circuits.

DE 10 2018 105 674 B3 , eine eigene Voranmeldung der Anmelderin, offenbart ein fluidgefülltes Kühlpad insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit einem ersten Wärmetauscher; einem zweiten Wärmetauscher, einem Wärmetransportfluid; einem Leitungssystem; und einer integrierten Pumpeinrichtung (Umwälzpumpe) für das Wärmetransportfluid; wobei der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher von dem Wärmetransportfluid durchflossen sind; wobei das Leitungssystem den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem zweiten Wärmetauscher verbindet; wobei die Pumpeinrichtung dazu eingerichtet ist einen Austausch des Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu bewirken; und wobei das Kühlpad einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportfluid aufweist, wobei der Fluidkreislauf den ersten Wärmetauscher, den zweiten Wärmetauscher, das Leitungssystem und die Pumpeinrichtung aufweist. Ferner wird eine korrespondierende Kühlvorrichtung insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen vorgeschlagen mit einer Aufnahme eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmetauschers eines vorstehend beschriebenen Kühlpads und einer Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, dem Wärmetauscher des Kühlpads Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befindet. Die Kühlvorrichtung kann ferner eine Antriebseinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühlpad integrierte Pumpeinrichtung anzutreiben. DE 10 2018 105 674 B3 , a previous application by the applicant, discloses a fluid-filled cooling pad, in particular for human or veterinary medical applications, with a first heat exchanger; a second heat exchanger, a heat transfer fluid; a piping system; and an integrated pump device (circulation pump) for the heat transport fluid; wherein the heat transport fluid flows through the first heat exchanger and the second heat exchanger; wherein the piping system fluidly connects the first heat exchanger to the second heat exchanger; wherein the pumping device is set up to bring about an exchange of the heat transport fluid between the first heat exchanger and the second heat exchanger; and wherein the cooling pad has a hermetically sealed fluid circuit for the heat transport fluid, wherein the fluid circuit has the first heat exchanger, the second heat exchanger, the line system and the pump device. Furthermore, a corresponding cooling device is proposed, in particular for human or veterinary medical applications, with a receptacle set up to accommodate a heat exchanger of a cooling pad described above and a cooling device, the cooling device being set up to supply heat to the heat exchanger of the cooling pad or to remove it from it when the heat exchanger of the cooling pad is in the holder. The cooling device can also have a drive device that is set up to drive a pump device that is integrated in the cooling pad.

Die in der DE 10 2018 105 674.5 beschriebene Pumpeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung angetrieben zu werden. Mit anderen Worten weist die Pumpeinrichtung vorzugsweise keine zusätzliche Öffnung für die Antriebseinrichtung auf. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Austritts eines Wärmetransportfluids vermindert werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass das Kühlpad mit seinem hermetisch geschlossenen Fluidkreislauf nochmals besser von der Außenwelt abgeschlossen ist. Vorzugsweise weist die Pumpeinrichtung keine mechanische, elektrische und/oder fluidische Durchführung auf. Beispielsweise ist keine mechanische Durchführung für eine Antriebsachse der Pumpeinrichtung vorgesehen. Gemäß einer Weiterbildung kann die Pumpeinrichtung magnetisch an eine externe Antriebseinrichtung ankoppelbar sein. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung eine magnetisch gekoppelte Zahnradpumpe sein. Die Kraftübertragung kann somit ohne Durchführung magnetisch erfolgen.The pump device described in DE 10 2018 105 674.5 can be designed to be driven by an external drive device without a bushing. In other words, the pump device preferably has no additional opening for the drive device. As a result, the probability of a heat transport fluid escaping can be reduced. One advantage of this configuration can be that the cooling pad with its hermetically sealed fluid circuit is even better sealed off from the outside world. The pumping device preferably has no mechanical, electrical and/or fluidic feedthrough. For example, no mechanical passage is provided for a drive axle of the pumping device. According to a development, the pump device can be magnetically coupled to an external drive device. In particular, the pumping device can be a magnetically coupled gear pump. The power can thus be transmitted magnetically without being carried through.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung als eine Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Zahnradpumpe bereitzustellen, insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen. Insbesondere wäre es wünschenswert einen effizienteren Betrieb einer Zahnradpumpe zu ermöglichen.Against this background, it is an object of the present disclosure to provide a further improved gear pump, in particular for human or veterinary applications. In particular, it would be desirable worth enabling more efficient operation of a gear pump.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums bereitgestellt, mit: einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass, wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad magnetisch (und durchführungsfrei) von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Die Zahnradpumpe kann ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, einer von einer externen Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.According to a first aspect of the present disclosure, a gear pump for conveying a liquid medium is provided, comprising: a housing with an inlet and an outlet, and a magnetized drive gear arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet to the outlet, the gear pump being configured to do so is that the drive gear can be driven magnetically (and through-free) by an external drive device. The gear pump can also have an axial force compensation device which is set up to counteract a force acting in the axial direction on the magnetized drive gear wheel from an external drive device.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Antriebseinrichtung für eine Zahnradpumpe vorgeschlagen, wobei die Zahnradpumpe ein in einem Gehäuse der Zahnradpumpe angeordnetes magnetisiertes Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums von einem Einlass zu einem Auslass der Zahnradpumpe aufweist, wobei die Antriebseinrichtung eine magnetischer Stirnradkupplung aufweist und dazu eingerichtet ist, das Antriebszahnrad der Zahnradpumpe magnetisch und durchführungsfrei anzutreiben; und eine Axialkraftkompensationseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die Axialkraftkompensationseinrichtung ist also nicht notwendigerweise Teil der Zahnradpumpe, sondern kann auch Teil der Antriebseinrichtung sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zahnradpumpe als Einwegteil ausgeführt ist, insbesondere bei medizinischen Anwendungen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung für unterschiedliche Patienten verwendet werden, wohingegen die Pumpeinrichtung Teil eines patientenspezifischen Einweg-Artikels ist.According to a second aspect of the present disclosure, a drive device for a gear pump is proposed, the gear pump having a magnetized drive gear arranged in a housing of the gear pump for conveying the liquid medium from an inlet to an outlet of the gear pump, the drive device having a magnetic spur gear coupling and is set up to drive the drive gear of the gear pump magnetically and without bushings; and an axial force compensation device configured to counteract a force acting in the axial direction from the drive device on the magnetized drive gear. The axial force compensation device is therefore not necessarily part of the gear pump, but can also be part of the drive device. This is particularly advantageous when the gear pump is designed as a disposable part, especially in medical applications. For example, the drive device can be used for different patients, whereas the pump device is part of a patient-specific disposable item.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Pumpsystem vorgeschlagen mit einer Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums; einer Antriebseinrichtung; und einer Axialkraftkompensationseinrichtung; wobei die Zahnradpumpe ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und ein im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass aufweist, wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad magnetisch und durchführungsfrei von der (externen) Antriebseinrichtung antreibbar ist; wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Es kann als ein System mit der Kombination von Zahnradpumpe, Axialkraftkompensationseinrichtung und Antriebseinrichtung bereitgestellt werden.According to a further aspect of the present disclosure, a pump system is proposed with a gear pump for delivering a liquid medium; a drive device; and an axial force compensation device; wherein the gear pump has a housing with an inlet and an outlet, and a magnetized drive gear arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet to the outlet, the gear pump being set up so that the drive gear can be driven magnetically and without a passage by the (external) drive device is; wherein the axial force compensation device is set up to counteract a force acting in the axial direction from the drive device on the magnetized drive gear wheel. It can be provided as a system with the combination of gear pump, axial force compensation device and drive device.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Verwendung einer freilaufenden (nicht angetriebenen) magnetischen Stirnradkupplung vorgeschlagen, um einer von einer Antriebseinrichtung auf ein magnetisierte Antriebszahnrad einer Zahnradpumpe in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die freilaufende magnetische Stirnradkupplung kann auf einer einer magnetischen Stirnradkupplung der Antriebseinrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads angeordnet sein.According to a further aspect of the present disclosure, the use of an overrunning (non-driven) magnetic spur gear clutch is proposed to counteract a force acting in the axial direction from a drive device on a magnetized drive gear of a gear pump. The free-running magnetic spur gear clutch can be arranged on a side of the magnetized drive gear opposite to a magnetic spur gear clutch of the drive device.

Es versteht sich, dass die Zahnradpumpe, die Antriebseinrichtung und das Pumpsystem ähnliche oder identische korrespondierende Weiterbildungen aufweisen können, wie nachfolgend im Detail für die offenbarte Zahnradpumpe beschrieben.It goes without saying that the gear pump, the drive device and the pump system can have similar or identical corresponding developments, as described in detail below for the disclosed gear pump.

Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere im Bereich der Medizintechnik und der Labortechnik ein Bedarf an kostengünstigen, präzisen und kontaminationsfreien Pumpeinrichtungen besteht. Hierbei ist es wünschenswert, die Antriebseinrichtungen für mehrere Anwendungen wiederzuverwenden, wohingegen die Pumpeinrichtung als Einwegteil ausgeführt sein kann. Hierdurch können Kontaminationen und Hygieneprobleme vermieden werden. In medizinischen Anwendungen kommen oftmals sogenannte Schlauch oder Peristaltikpumpen zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um ist eine Verdrängerpumpe, bei der das zu fördernde Medium durch äußere mechanische Verformung eines Schlauches durch diesen hindurchgedrückt wird. Der Schlauch kann hierbei als patientenspezifisches Einwegteil genutzt werden, um die hohen Hygienestandards in medizinischen Anwendungen und Laboranwendungen zu erfüllen. Allerdings ist die Handhabung derartiger Peristaltikpumpen kompliziert. Insbesondere wenn der Schlauch nicht korrekt in die Antriebseinrichtung eingelegt ist, kann es zu Fehlern kommen. Beispielsweise wird nicht die korrekte Flüssigkeitsmenge befördert oder es kommt zu einem Funktionsausfall, wenn die ein inkorrekt eingelegter Schlauch verklemmt.The inventors have recognized that there is a need for cost-effective, precise and contamination-free pumping devices, particularly in the field of medical technology and laboratory technology. Here, it is desirable to be able to reuse the driving means for several applications, whereas the pumping means can be designed as a disposable part. In this way, contamination and hygiene problems can be avoided. So-called hose or peristaltic pumps are often used in medical applications. This is a displacement pump in which the medium to be pumped is pushed through a hose by external mechanical deformation. The tubing can be used as a patient-specific disposable part to meet the high hygiene standards in medical and laboratory applications. However, the handling of such peristaltic pumps is complicated. Errors can occur, in particular if the hose is not correctly inserted into the drive device. For example, the correct amount of liquid is not transported or there is a functional failure if an incorrectly inserted tube jams.

Zahnradpumpen können hier Abhilfe schaffen. Herkömmliche Zahnradpumpen waren jedoch zu aufwendig und teuer für den Einsatz in medizinischen Einwegartikeln. In der eingangs genannten DE 10 2018 105 674 B3 wird bereits eine Zahnradpumpe offenbart, welche Teil eines Kühlpads sein kann und sich für den Einsatz in medizinischen Einwegartikeln eignet. Eine derartige Zahnradpumpe kann magnetisch angetrieben werden und ist daher durchführungsfrei und vollständig verkapselt betreibbar. Die Erfinder haben erkannt, dass eine flache Bauform in vielen Anwendungen vorteilhaft ist. Beispielsweise kann eine Pumpeinrichtung mit flacher Bauform leicht in medizinische Einrichtungen wie beispielsweise in ein Kühlpad integriert werden. Um einen einfachen und kostengünstigen Aufbau zu ermöglichen, kann die Zahnradpumpe dazu eingerichtet sein, dass das Antriebszahnrad magnetisch von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Mit anderen Worten kann das Antriebszahnrad also direkt bzw. unmittelbar magnetisch angetrieben werden, d.h. es ist nicht erforderlich eine Antriebswelle vorzusehen, über welche das Antriebszahnrad angetrieben wird. Es ist beispielsweise nicht erforderlich an einer aus einem Zahnrad herausragenden Welle vom Zahnrad beanstandete separate Magnete vorzusehen, welche dann angetrieben werden könnten. Stattdessen kann das Antriebszahnrad der Zahnradpumpe selbst magnetisch von einer externen Antriebseinrichtung angetrieben werden.Gear pumps can help here. However, conventional gear pumps were too complex and expensive for use in medical disposables. In the one mentioned above DE 10 2018 105 674 B3 a gear pump is already disclosed, which can be part of a cooling pad and is suitable for use in disposable medical items. Such a gear pump can be driven magnetically and is therefore can be operated without bushings and completely encapsulated. The inventors have recognized that a flat design is advantageous in many applications. For example, a pump device with a flat design can easily be integrated into medical devices such as a cooling pad. In order to enable a simple and cost-effective construction, the gear pump can be set up in such a way that the drive gear can be driven magnetically by an external drive device. In other words, the drive gear can be driven directly or immediately magnetically, ie it is not necessary to provide a drive shaft via which the drive gear is driven. For example, it is not necessary to provide separate magnets at a distance from the gear on a shaft protruding from a gear, which could then be driven. Instead, the drive gear of the gear pump itself can be driven magnetically by an external drive device.

Die Erfinder haben erkannt, dass ein derartiger Antrieb zu Reibungsverlusten, höherem Verschleiß und/oder einer höheren Leistungsaufnahme führen kann, da das magnetisch angetriebene Antriebszahnrad stets von der externen Antriebseinrichtung mit einer axialen Magnetkraft beaufschlagt wird und gegen eine Wand der Zahnradpumpe gepresst werden könnte. Eine verbesserte Lagerung des Antriebszahnrads innerhalb der Zahnradpumpe könnte hier zwar grundsätzlich Abhilfe schaffen, allerdings wäre eine solche Lagerung aufwendig und insbesondere bei Einwegprodukten mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus könnten in einer Lagerung vorgesehene Schmiermittel zu einer Kontamination des zu fördernden Mediums führen. Die Erfinder schlagen daher vor, eine Axialkraftkompensationseinrichtung bereitzustellen, die dazu eingerichtet, einer von einer externen Antriebseinrichtung auf das magnetisierten Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Mit axialer Richtung ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine Richtung entlang der Drehachse des Antriebszahnrads gemeint.The inventors have recognized that such a drive can lead to frictional losses, higher wear and/or higher power consumption, since the magnetically driven drive gear wheel is always subjected to an axial magnetic force by the external drive device and could be pressed against a wall of the gear pump. An improved mounting of the drive gear within the gear pump could in principle provide a remedy here, but such a mounting would be complex and associated with disproportionately high costs, especially in the case of disposable products. In addition, lubricants provided in a bearing could lead to contamination of the medium to be conveyed. The inventors therefore propose providing an axial force compensation device that is set up to counteract a force acting in the axial direction on the magnetized drive gear wheel from an external drive device. In the context of the present disclosure, the axial direction means a direction along the axis of rotation of the drive gear.

Die Zahnradpumpe kann dazu eingerichtet sein, mittels einer magnetischen Stirnradkupplung durch die externe Antriebseinrichtung angetrieben zu werden. Dank des magnetischen Antriebs ist also keine mechanische Achse erforderlich, welche von einer externen Antriebseinrichtung zum Antriebszahnrad reichen würde. Beispielsweise kann die magnetische Stirnradkupplung mit 4- oder 6-poligen Magneten vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinrichtung als Wirbelstromantriebseinrichtungen oder Asynchronantrieb ausgeführt sein.The gear pump can be set up to be driven by the external drive device by means of a magnetic spur gear coupling. Thanks to the magnetic drive, no mechanical axis is required, which would extend from an external drive device to the drive gear. For example, the magnetic spur gear coupling can be provided with 4- or 6-pole magnets. Alternatively or additionally, the drive device can be designed as an eddy current drive device or an asynchronous drive.

In einer Weiterbildung kann die Axialkraftkompensationseinrichtung eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung aufweisen, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung der Antriebseinrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirnradkupplung der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die zweite magnetische Stirnradkupplung kann ein freilaufender bzw. frei rotierender Rotor sein. Mit anderen Worten kann ein freilaufendes Magnetrad auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebszahnrad vorgesehen sein. Die von diesem freilaufenden Magnetrad auf das Antriebszahnrad wirkende Kraft in axialer Richtung kann also betragsmäßig gleich jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen auf das Antriebszahnrad wirken. Beispielsweise können die magnetische Stirnradkupplung der externen Antriebseinrichtung und die zweite magnetische Standardkupplung der axial Kraftkompensationseinrichtung gleich ausgebildet sein. Hierdurch können in der Fertigung Gleichteile verwendet werden, was die Fertigung vereinfacht und die Kosten senkt. Alternativ kann eine zweite Antriebseinrichtung auf der der Antriebseinrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnarzt vorgesehen sein und als axial Kraftkompensationseinrichtung wirken.In a further development, the axial force compensation device can have a corresponding second magnetic spur gear coupling, which is arranged on a side of the magnetized drive gear opposite the magnetic spur gear coupling of the drive device and is set up to counteract a force acting in the axial direction on the magnetized drive gear in front of the magnetic spur gear coupling of the drive device . The second magnetic spur gear coupling can be a free-running or freely rotating rotor. In other words, a free-running magnetic wheel can be provided on the opposite side of the drive gear. The force acting on the drive gear from this free-running magnetic wheel in the axial direction can therefore act on the drive gear in the same amount but with the opposite sign. For example, the magnetic spur gear coupling of the external drive device and the second magnetic standard coupling of the axial force compensation device can be of the same design. As a result, identical parts can be used in production, which simplifies production and reduces costs. Alternatively, a second drive device can be provided on the opposite side of the magnetized drive tooth from the drive device and can act as an axial force compensation device.

Die Zahnradpumpe kann frei von einer aus dem Zahnrad herausragenden Antriebsachse sein. Mit anderen Worten weist das magnetisierten Antriebszahnrad keine zusätzliche Achse auf, welche aus dem Zahnrad herausragt. Wie oben bereits erläutert kann das Antriebszahnrad direkt und unmittelbar magnetisch angetrieben werden, ohne dass eine Kraft mittels einer mit dem Antriebszahnrad verbundenen Welle zugeführt werden müsste. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass eine flache Bauform ermöglicht wird.The gear pump can be free of a drive shaft protruding from the gear. In other words, the magnetized drive gear has no additional axis which protrudes from the gear. As already explained above, the drive gear can be driven directly and immediately magnetically without a force having to be supplied by means of a shaft connected to the drive gear. An advantage of this embodiment is that it allows for a flat design.

Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann einen feststehenden Achsstift zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrads aufweisen. Es kann jeweils eine Achse für jedes der Zahnräder der Zahnradpumpe fest im Gehäuse integriert sein. Insbesondere können Gehäuse und Achse einstückig mittels Spritzgießen gefertigt sein. Das Gehäuse kann eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen. Sowohl die Oberseite als auch die Unterseite können jeweils einen feststehenden Achsstift zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrad aufweisen. Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrad bereitgestellt werden. Das magnetisierte Antriebszahnrad kann zur Lagerung ein zentrales, axiales Loch aufweisen. Alternativ kann auf einer Oberseite und/oder Unterseite das magnetisierten Antriebszahnrad eine Bohrung zur Aufnahme des oder der feststehenden Achsstifte zur zentralen Lagerung vorgesehen sein.The housing of the gear pump can have a fixed axle pin for the central mounting of the magnetized drive gear. An axis for each of the gears of the gear pump can be permanently integrated in the housing. In particular, the housing and axle can be manufactured in one piece by means of injection molding. The housing may have a top and a bottom. Both the upper side and the lower side can each have a fixed axle pin for the central mounting of the magnetized drive gear. As a result, a mounting of the magnetized drive gear wheel can be provided in a simple and cost-effective manner. The magnetized drive gear can have a central, axial hole for storage. Alternatively, on a top and / or bottom, the magnetized drive gear has a hole for Recording of the or the fixed axle pins can be provided for central storage.

Das magnetisierte Antriebszahnrad kann einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete aufweisen. Das Antriebszahnrad kann mehrere Magnete mit alternierender Polarisation aufweisen. Unter einer alternierenden Polarisation kann hierbei eine alternierende Polarisation bezüglich einer axialen Richtung einer Drehachse des Antriebszahnrads verstanden werden. Beispielsweise wechseln sich jeweils ein Nord-Süd und Süd Nord ausgerichteter Magnet ab. Vorzugsweise erfolgt die Kraftübertragung durch Magnete, die im Zahnrad mit möglichst großem radialem Abstand zur Drehachse angeordnet sind. Hierdurch kann bei gegebener Magnetstärke ein möglichst hohes Drehmoment erreicht werden. Es bietet sich beispielsweise an, eine geradzahlige Anzahl von Magneten mit alternierender Polung und eine entsprechende Anordnung auf dem antreibenden Rotor vorzusehen.The magnetized drive gear can have one or more magnets integrated in the gear. The drive gear can have several magnets with alternating polarization. Alternating polarization can be understood here as alternating polarization with respect to an axial direction of an axis of rotation of the drive gear. For example, a north-south magnet and a south-north magnet alternate in each case. Power is preferably transmitted by magnets which are arranged in the gear wheel with the greatest possible radial distance from the axis of rotation. As a result, the highest possible torque can be achieved with a given magnet strength. For example, it makes sense to provide an even number of magnets with alternating polarity and a corresponding arrangement on the driving rotor.

Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Material bestehen. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Fertigung. Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Komposit bestehen. Insbesondere kann das Antriebszahnrad mittels Spritzgießen aus einem magnetisierbaren Komposit hergestellt sein. Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer-Komposit bestehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpe aus Kunststoff mittels Spritzgießverfahren hergestellt sein, die magnetisierbaren Zahnräder aus einem Komposit bestehend aus Polymer und Ferrit oder einem anderen magnetisierbaren, zu einem im Spritzgießverfahren verarbeitbaren Komposit mischbaren magnetisierbaren Material. Ein oder mehrere Vorteile dieser Ausführungsform, insbesondere bei der Verwendung eines Ferrit-Polymer-Komposits, können darin bestehen, dass eine geringe Reibung, ein geringer Verschleiß und eine hohe Lebensdauer erreicht werden können, die Zahnradpumpe bzw. das Antriebszahnrad kostengünstig herstellbar und/oder problemlos entsorgbar sind.The drive gear can consist of a magnetizable material. This enables a particularly efficient production. The drive gear can consist of a magnetizable composite. In particular, the drive gear wheel can be produced from a magnetizable composite by means of injection molding. The drive gear can consist of a magnetizable ferrite-polymer composite. In a particularly preferred embodiment, the pump can be made of plastic by injection molding, the magnetizable gears of a composite consisting of polymer and ferrite or another magnetizable material that can be mixed to form a composite that can be injection molded. One or more advantages of this embodiment, particularly when using a ferrite-polymer composite, can be that low friction, low wear and a long service life can be achieved, the gear pump or the drive gear can be produced inexpensively and/or without problems are disposable.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums vorgeschlagen, mit einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass, wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad magnetisch und durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist; wobei das Antriebszahnrad aus eine magnetisierbaren Material besteht, insbesondere aus einem magnetisierbaren Komposit, insbesondere aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer Komposit. Bei der Axialkraftkompensationseinrichtung kann es sich hierbei um ein optionales Merkmal handeln.According to a further aspect of the present disclosure, a gear pump for conveying a liquid medium is proposed, having a housing with an inlet and an outlet, and a magnetized drive gear arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet to the outlet, the gear pump being set up for this purpose that the drive gear can be driven magnetically and through-free by an external drive device; wherein the drive gear consists of a magnetizable material, in particular a magnetizable composite, in particular a magnetizable ferrite-polymer composite. The axial force compensation device can be an optional feature.

Das Gehäuse kann aus einem nichtleitenden Material bestehen, insbesondere aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit. Beispielsweise kann das Gehäuse aus graphitgefülltem Polyamid Komposit besehen. Ein Vorteil eines aus einem nichtleitenden Material bestehenden Gehäuses besteht darin, dass bei Gehäusen aus leitendem Material auftretende Wirbelstromverluste vermieden werden können. Ein Vorteil eines Gehäuses aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit besteht darin, dass vorteilhafte tribologische Eigenschaften und/oder eine reduzierte Reibung im Gehäuse der Zahnradpumpe laufenden Zahnrads erreicht werden können.The housing can be made of a non-conductive material, in particular a graphite-filled polyamide composite. For example, the housing can be made of graphite-filled polyamide composite. An advantage of a housing made of a non-conductive material is that eddy current losses that occur with housings made of conductive material can be avoided. An advantage of a housing made of a graphite-filled polyamide composite is that advantageous tribological properties and/or reduced friction can be achieved in the housing of the gear pump with the running gear.

Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweisen. Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil bestehen. Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil können identisch sein. Da keine Durchführung für eine Antriebsachse des Antriebszahnrads erforderlich ist, können Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil gleich ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich können Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil symmetrisch ausgeführt sein. Hierdurch können die Fertigungskosten reduziert werden. Beispielsweise ist nur eine Form für das Spritzgießen von Ober- und Unterteil erforderlich. Zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil kann eine Dichtung vorgesehen sein.The housing of the gear pump can have a housing upper part and a housing lower part. The housing of the gear pump can consist of an upper housing part and a lower housing part. The upper part of the housing and the lower part of the housing can be identical. Since no bushing is required for a drive axle of the drive gear wheel, the upper part of the housing and the lower part of the housing can be of the same design. Alternatively or additionally, the upper part of the housing and the lower part of the housing can be designed symmetrically. As a result, the manufacturing costs can be reduced. For example, only one mold is required for injection molding the upper and lower parts. A seal can be provided between the upper part of the housing and the lower part of the housing.

In einer Weiterbildung können das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil durch Kleben miteinander verbunden sein. Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil können an klebstofffreien definierten Kontaktflächen aneinander anliegen. Die Klebeflächen können gegenüber den definierten Kontaktflächen zurückversetzt sein. Ein sich ergebender Spalt zwischen den Klebeflächen kann mit Klebstoff gefüllt sein und eine Verbindung zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil herstellen. Dadurch, dass Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil der Zahnradpumpe an definierten Kontaktflächen aneinander anliegen, ist eine präzise Fertigung bei gleichzeitig geringen Kosten möglich. Das durch die definierten Kontaktflächen bereitgestellte Spiel vermeidet ferner fluidische Nebenschlüsse. Vorzugsweise besteht nur ein minimales Spiel von beispielsweise weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm zwischen Zahnrädern und Gehäusewanderung.In a further development, the upper part of the housing and the lower part of the housing can be connected to one another by gluing. The upper part of the housing and the lower part of the housing can rest against one another at adhesive-free, defined contact surfaces. The adhesive surfaces can be set back from the defined contact surfaces. A resulting gap between the adhesive surfaces can be filled with adhesive and produce a connection between the upper housing part and the lower housing part. Due to the fact that the upper part of the housing and the lower part of the housing of the gear pump rest against one another at defined contact surfaces, precise manufacture is possible at low costs at the same time. The play provided by the defined contact surfaces also avoids fluidic shunts. There is preferably only a minimal play of, for example, less than 50 μm, preferably less than 20 μm, between gears and housing migration.

Eine Gehäusefläche, an welcher das angetriebene Zahnrad anliegt, kann mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen ist. Beispielsweise kann hierbei eine Teflonbeschichtung zum Einsatz kommen. Es sind jedoch andere Beschichtungen mit niedrigem Reibungskoeffizienten und hoher Abriebfestigkeit möglich. Hierdurch kann die Effizienz und Lebensdauer weiter verbessert werden.A housing surface against which the driven gear bears can be provided with a friction-reducing coating. For example, a Teflon coating can be used here. However, there are other coatings ments with a low coefficient of friction and high abrasion resistance are possible. As a result, the efficiency and service life can be further improved.

Das Gehäuse kann eine (maximale) Wandstärke von weniger als 5mm, insbesondere von weniger als 2mm insbesondere von weniger als 1 mm aufweisen. Dies erlaubt einen entsprechend geringen Abstand zwischen dem Antriebszahnrad und der Antriebseinrichtung. Dies ist vorteilhaft, wegen der mit abnehmendem Abstand steigenden magnetischen Kraftwirkung und zunehmendem Drehmoment.The housing can have a (maximum) wall thickness of less than 5 mm, in particular less than 2 mm, in particular less than 1 mm. This allows a correspondingly small distance between the drive gear and the drive device. This is advantageous because of the increasing magnetic force effect and increasing torque as the distance decreases.

Dine Höhe der Zahnradpumpe in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads kann kleiner oder gleich 15 mm, insbesondere kleiner oder gleich 12 mm, insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, insbesondere kleiner oder gleich 8 mm, insbesondere kleiner oder gleich 5 mm sein. Eine Höhe der Zahnradpumpe in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads kann kleiner oder gleich einer dreifachen Dicke (Höhe in axialer Richtung) des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer zweifachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer 1,5-fachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads sein. Ein Vorteil der jeweiligen Ausgestaltungen ist eine besonders flache Bauform. Eine besonders flache Bauform kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, da das magnetische Zahnrad direkt angetrieben werden kann.The height of the gear pump in the axial direction along an axis of rotation of the magnetized drive gear can be less than or equal to 15 mm, in particular less than or equal to 12 mm, in particular less than or equal to 10 mm, in particular less than or equal to 8 mm, in particular less than or equal to 5 mm. A height of the gear pump in the axial direction along an axis of rotation of the magnetized drive gear can be less than or equal to three times the thickness (height in the axial direction) of the magnetized drive gear, in particular less than or equal to twice the thickness of the magnetized drive gear, in particular less than or equal to a 1.5 times the thickness of the magnetized drive gear. An advantage of the respective configurations is a particularly flat design. A particularly flat design can be provided in particular because the magnetic gear wheel can be driven directly.

Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann eine zylinderförmige Einwölbung aufweisen. Das magnetisierte Antriebszahnrad kann als ringförmiges Zahnrad ausgebildet sein, welches um die zylinderförmige Einwölbung rotiert. Die zylinderförmige Einwölbung kann dazu ausgebildet sein, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad durch eine in die zylinderförmige Ausnehmung hereinragende magnetischen Stirnradkupplung einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Mit dieser Ausgestaltung kann eine Alternative Form der axial Kraftkompensationseinrichtung bereitgestellt werden. Die Magnetisierung des magnetisierten Antriebszahnrad kann hierbei in radialer Richtung bereitgestellt sein und eine korrespondierende radiale Magnetisierung der magnetischen Standardkupplung der extern Antriebseinrichtung vorgesehen sein.The housing of the gear pump can have a cylindrical indentation. The magnetized drive gear wheel can be in the form of an annular gear wheel which rotates around the cylindrical concavity. The cylindrical indentation can be designed so that the magnetic, ring-shaped gear wheel can be driven by a magnetic spur gear coupling of an external drive device projecting into the cylindrical recess. With this configuration, an alternative form of the axial force compensation device can be provided. The magnetization of the magnetized drive gear can be provided in the radial direction and a corresponding radial magnetization of the magnetic standard coupling of the external drive device can be provided.

Die Zahnradpumpe kann eine medizinische Zahnradpumpe sein. Insbesondere kann die Zahnradpumpe zur Förderung einer Infusionslösung oder einer Körperflüssigkeit ausgebildet sein.The gear pump can be a medical gear pump. In particular, the gear pump can be designed to deliver an infusion solution or a body fluid.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages result from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 A und B zeigen schematische Darstellungen einer Zahnradpumpe in geschlossenem Zustand und in offenem Zustand ohne Gehäuseoberteil;
  • 2 A bis C zeigen perspektivische schematische Darstellungen einer Zahnradpumpe;
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems mit Zahnradpumpe, Antriebseinrichtung und Axialkraftkompensationseinrichtung;
  • 4 zeigt eine Draufsicht einer Antriebseinrichtung mit Stirnradkupplung;
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer magnetisch gekoppelten Zahnradpumpe in Verbindung mit einer Axialkraftkompensationseinrichtung;
  • 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer magnetisch gekoppelten Zahnradpumpe in Verbindung mit einer Axialkraftkompensationseinrichtung;
  • 7 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Zahnradpumpe mit Axialkraftkompensationseinrichtung;
  • 8 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Darstellung einer Zahnradpumpe mit Axialkraftkompensationseinrichtung;
  • 9A und B zeigen weitere schematische Darstellungen einer Zahnradpumpe und einer Antriebseinrichtung;
  • 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems;
  • 11 zeigt Fotos von einer mittels Spritzgießen hergestellten Zahnradpumpe und eines magnetisierten Antriebszahnrads;
  • 12 zeigt einen Graphen einer Fördermenge über einer Umdrehungszahl einer Zahnradpumpe;
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kühlpad und einer Kühlvorrichtung;
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Anwendung des Systems aus 13,
  • 15 zeigt den inneren Aufbau des Kühlsystems mit Kühlpad und Kühlvorrichtung aus 13.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings and are explained in more detail in the following description.
  • 1A and B show schematic representations of a gear pump in the closed state and in the open state without the upper housing part;
  • 2 A until C show perspective schematic representations of a gear pump;
  • 3 shows a schematic representation of a pumping system with gear pump, drive device and axial force compensation device;
  • 4 shows a top view of a drive device with a spur gear coupling;
  • 5 shows a schematic representation of a magnetically coupled gear pump in connection with an axial force compensation device;
  • 6 shows a further schematic representation of a magnetically coupled gear pump in connection with an axial force compensation device;
  • 7 shows a further schematic representation of a gear pump with an axial force compensation device;
  • 8th shows a plan view of a schematic representation of a gear pump with an axial force compensation device;
  • 9A B and B show further schematic representations of a gear pump and a drive device;
  • 10 shows a schematic representation of a pumping system;
  • 11 Figure 12 shows photographs of an injection molded gear pump and magnetized drive gear;
  • 12 shows a graph of a delivery rate versus a number of revolutions of a gear pump;
  • 13 shows a schematic representation of a cooling system with a cooling pad and a cooling device;
  • 14 FIG. 12 shows a schematic representation of an application of the system from FIG 13 ,
  • 15 shows the internal structure of the cooling system with cooling pad and cooling device 13 .

1A zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Zahnradpumpe 50 in geschlossenem Zustand. 1 B zeigt eine schematische Darstellung der Zahnradpumpe 50 in offenem Zustand ohne Gehäuseoberteil. Die Zahnradpumpe ist eingerichtet zur Förderung eines flüssigen Mediums. 2A zeigt eine perspektivische Darstellung der Zahnradpumpe 50 in geschlossenem Zustand. 2B zeigt eine perspektivische Darstellung der Zahnradpumpe 50 ohne Gehäuseoberteil 522. 2C zeigt eine perspektivische Darstellung der Zahnradpumpe 50 ohne Gehäuseoberteil 522 und ohne Zahnräder. 1A shows a schematic representation of a plan view of a gear pump 50 in the closed state. 1 B shows a schematic representation of the gear pump 50 in the open state without the upper housing part. The gear pump is set up to convey a liquid medium. 2A shows a perspective view of the gear pump 50 in the closed state. 2 B shows a perspective view of the gear pump 50 without the upper housing part 522. 2C shows a perspective view of gear pump 50 without upper housing part 522 and without gears.

Die Zahnradpumpe 50 weist ein Gehäuse 510 mit einem Einlass 511 und einem Auslass 512 auf. In dem Gehäuse 510 ist ein Antriebszahnrad 531 angeordnet zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass 511 zum Auslass 512. In dem gezeigten, nichtbeschränkenden Ausführungsbeispiel ist die Zahnradpumpe als Außenzahnradpumpe ausgeführt, es kann sich jedoch auch um eine Innenzahnradpumpe, Zahnringpumpe oder Schraubenpumpe handeln. Die Zahnradpumpe 50 ist dazu eingerichtet, dass das Antriebszahnrad 531 magnetisch und insbesondere durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Wie in 1 B und 2B gezeigt kann die Zahnradpumpe 50 zwei ineinandergreifende Zahnräder 531, 532 aufweisen. Optional kann innerhalb des Gehäuses 510 in einem Einlassbereich eine erste Nut oder Vertiefung 513 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann in einem Auslassbereich des Gehäuses 510 vor dem Auslass 512 eine zweite Nut oder Vertiefung 514 vorgesehen sein. Hierdurch kann ein Druckausgleich bereitgestellt werden und etwaigen Druckschwankungen bei der Förderung durch die Zahnräder entgegengewirkt werden.The gear pump 50 has a housing 510 with an inlet 511 and an outlet 512 . A drive gear 531 is arranged in the housing 510 for conveying the liquid medium from the inlet 511 to the outlet 512. In the non-limiting exemplary embodiment shown, the gear pump is designed as an external gear pump, but it can also be an internal gear pump, gerotor pump or screw pump. The gear pump 50 is set up so that the drive gear 531 can be driven magnetically and in particular without a feedthrough by an external drive device. As in 1 B and 2 B shown, the gear pump 50 may have two meshing gears 531,532. Optionally, a first groove or recess 513 can be provided within the housing 510 in an inlet area. Alternatively or additionally, a second groove or depression 514 can be provided in an outlet area of the housing 510 in front of the outlet 512 . In this way, a pressure equalization can be provided and any pressure fluctuations during the conveyance through the gear wheels can be counteracted.

Wie in 1B schematisch dargestellt, kann das magnetisierte Antriebszahnrad einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete 533 aufweisen. In dem gezeigten Beispiel sind vier Magnete im Zahnrad vorgesehen, wobei die Magnete eine alternierende Polarisation aufweisen. Beispielsweise zeigt bei den in 1B horizontal gegenüberliegenden Magneten 533 ein Südpol in axialer Richtung der Drehachse des Antriebszahnrads 531 nach oben und ein Nordpol nach unten. Entsprechend kann bei den in 1B vertikal gegenüberliegenden Magneten 533 ein Nordpol nach oben und ein Südpol nach unten zeigen.As in 1B shown schematically, the magnetized drive gear can have one or more magnets 533 integrated in the gear. In the example shown, four magnets are provided in the gear, the magnets having an alternating polarization. For example, in the in 1B horizontally opposed magnets 533, a south pole in the axial direction of the axis of rotation of the drive gear 531 upwards and a north pole downwards. Accordingly, with the in 1B vertically opposite magnets 533 point a north pole up and a south pole down.

In dem in 2A bis 2C gezeigten Beispiel kann das Antriebszahnrad 531 auch aus einem magnetisierbaren Material wie beispielsweise einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer Komposit bestehen. Die Zahnräder können kostengünstig in großen Stückzahlen mittels Spritzgießen hergestellt werden. Da die Zahnräder als solche aus magnetisierbarem Material bestehen, kann eine gewünschte Magnetisierung in der Fertigung eingeprägt werden. Auch eine nachträgliche Magnetisierung ist denkbar. Damit kann eine entsprechende Zahnradpumpe auch nachträglich flexibel für Antriebseinrichtungen mit unterschiedlichen Magnetanordnungen angepasst werden. Das Gehäuse 510 kann, ganz oder teilweise, aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit bestehen.in the in 2A until 2C shown example, the drive gear 531 also consist of a magnetizable material such as a magnetizable ferrite-polymer composite. The gears can be manufactured inexpensively in large numbers by injection molding. Since the gears are made of magnetizable material, a desired magnetization can be impressed during production. Subsequent magnetization is also conceivable. In this way, a corresponding gear pump can also subsequently be flexibly adapted for drive devices with different magnet arrangements. The housing 510 can consist entirely or partially of a non-conductive material, in particular of a graphite-filled polyamide composite.

In dem in 2A bis 2C gezeigten Beispiel kann das Gehäuse 510 der Zahnradpumpe 50 ein Gehäuseoberteil 522 und ein Gehäuseunterteil 521 aufweisen. Dabei sind Gehäuseoberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 in dem gezeigten Beispiel identisch. Die beiden Gehäusehälften können durch Verkleben irreversibel und dicht miteinander verbunden werden. Das Gehäuseoberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 liegen an definierten Kontaktflächen 524 aneinander an. Dadurch kann eine hohe Präzision in der Fertigung sichergestellt werden. Insbesondere können fluidische Nebenschlüsse, wie beispielsweise eine Überströmung oder Unterströmung der Zahnräder 531, 532, reduziert werden. Die Klebeflächen 525 sind gegenüber den klebstofffreien Kontaktflächen 524 zurückversetzt. Optional kann eine an die Klebeflächen angrenzende Nut vorgesehen sein, um überschüssigen Kleber aufzunehmen. Vorzugsweise sind die klebstofffreien Kontaktflächen innenliegend angeordnet und die die Klebeflächen weiter außen angeordnet. Dadurch wird das Risiko, dass ein zu transportierendes Medium mit Klebstoff in Kontakt kommen könnte, weiter verringert. in the in 2A until 2C In the example shown, the housing 510 of the gear pump 50 can have an upper housing part 522 and a lower housing part 521 . The upper housing part 522 and the lower housing part 521 are identical in the example shown. The two housing halves can be irreversibly and tightly connected to one another by gluing. The upper housing part 522 and the lower housing part 521 rest against one another at defined contact surfaces 524 . This ensures high precision in production. In particular, fluid shunts, such as overflow or underflow of the gears 531, 532, can be reduced. The adhesive surfaces 525 are set back compared to the adhesive-free contact surfaces 524. Optionally, a groove adjacent to the adhesive surfaces can be provided to accommodate excess adhesive. The adhesive-free contact surfaces are preferably arranged on the inside and the adhesive surfaces are arranged further on the outside. This further reduces the risk that a medium to be transported could come into contact with adhesive.

Optionale Führungsstifte 526 und korrespondierende Führungslöcher 527 helfen bei der Ausrichtung von Gehäuseoberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 relativ zueinander und erleichtern den Zusammenbau. Eine Gehäusefläche 528, an welcher das angetriebene Zahnrad 531 anliegt kann mit einer reibungsreduzierenden, vorzugsweise chemisch inerten Beschichtung versehen sein. Wie in 2C gezeigt, kann das Gehäuse 510 einen feststehende Achsstift 529 zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrads 531 aufweisen. Das Zahnrad 531 kann eine entsprechende Vertiefung oder Bohrung 529`zur Aufnahme das Achsstifts 529 aufweisen. Dies gilt entsprechend für das zweite Zahnrad 532. Eine Axialkraftkompensationseinrichtung kann optional vorgesehen sein. Die vorstehend beschriebenen Zahnradpumpe können auch mit einer Antriebseinrichtung verwendet werden, wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung Teil der Antriebseinrichtung ist.Optional guide pins 526 and corresponding guide holes 527 aid in aligning the top 522 and bottom 521 housings relative to one another and facilitating assembly. A housing surface 528 against which the driven gear 531 bears can be provided with a friction-reducing, preferably chemically inert, coating. As in 2C shown, the housing 510 may have a stationary axle pin 529 for central mounting of the magnetized drive gear 531. The gear wheel 531 can have a corresponding recess or bore 529 for receiving the axle pin 529. This applies correspondingly to the second gear wheel 532. An axial force compensation device can be optionally provided. The gear pump described above can also be used with a drive device, with the axial force compensation device being part of the drive device.

3 zeigt ein Pumpsystem 2 mit einer Zahnradpumpe 50 zur Förderung eines flüssigen Mediums, einer Antriebseinrichtung 90 und einer Axialkraftkompensationseinrichtung 1501. Bei der Zahnradpumpe 50 kann es sich um eine Zahnradpumpe handeln, wie vorstehend mit Bezug auf 1 A-B und 2A-C beschrieben. In 3 ist eine Schnittdarstellung abgebildet. Eine entsprechende Schnittebene ist beispielhaft durch die Zeichen A-A in 1B und 2A angedeutet. Die Zahnradpumpe weist ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass und ein im Gehäuse angeordnetes magnetisiertes Antriebszahnrad 531 zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass auf. Die Zahnradpumpe 50 ist dazu eingerichtet, dass das Antriebszahnrad 531 magnetisch und durchführungsfrei von der externen Antriebseinrichtung 90 antreibbar ist. Die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 ist dazu eingerichtet, einer von der Antriebseinrichtung 90 auf das magnetisierte Antriebszahnrad 531 in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die von der Antriebseinrichtung 90 auf das magnetisierte Antriebszahnrad 531 wirkende Kraft ist mit Bezugszeichen 99 dargestellt. Eine Von der Axialkraftkompensationseinrichtung bereitgestellte Gegenkraft ist mit Bezugszeichen 1512 dargestellt. Die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 kann Teil der Zahnradpumpe 50 oder Teil der Antriebseinrichtung 90 sein. 3 shows a pump system 2 with a gear pump 50 for conveying a liquid medium, a drive device 90 and an axial force compensation device 1501. The gear pump 50 can be a gear pump, as described above with reference to FIG 1 AB and 2A-C described. In 3 a sectional view is shown. A corresponding section plane is exemplified by the characters AA in 1B and 2A implied. The gear pump has a housing with an inlet and an outlet and a magnetized drive gear wheel 531 arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet to the outlet. The gear pump 50 is set up in such a way that the drive gear 531 can be driven magnetically and without a passage by the external drive device 90 . The axial force compensation device 1501 is set up to counteract a force acting in the axial direction from the drive device 90 on the magnetized drive gear wheel 531 . The force acting from the drive device 90 on the magnetized drive gear wheel 531 is represented by reference number 99 . A counterforce provided by the axial force compensation device is shown with reference number 1512 . The axial force compensation device 1501 can be part of the gear pump 50 or part of the drive device 90 .

In dem in 3 gezeigten Beispiel weist die Antriebseinrichtung 90 einen Motor 91 und eine magnetische Stirnradkupplung 92 auf. Die magnetische Stirnradkupplung 92 kann einen oder mehrere Magnete 93 aufweisen, um das Antriebszahnrad 531 der Zahnradpumpe 50 magnetisch und durchführungsfrei anzutreiben. Vorzugsweise weisen die Stirnradkupplung 92 und das Antriebszahnrad 531 korrespondierende Magnete 93, 533 bzw. eine korrespondierende Magnetisierung auf.in the in 3 example shown, the drive device 90 has a motor 91 and a magnetic spur gear coupling 92 . The magnetic spur gear coupling 92 can have one or more magnets 93 in order to drive the drive gear 531 of the gear pump 50 magnetically and without a bushing. Preferably, the spur gear coupling 92 and the drive gear 531 have corresponding magnets 93, 533 or a corresponding magnetization.

In dem in 3 gezeigten Beispiel weist die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung 1502 auf, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung 92 der Antriebseinrichtung 90 gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads 531 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirnradkupplung 92 der Antriebseinrichtung 90 auf das magnetisierte Antriebszahnrad 531 in axialer Richtung wirkenden Kraft 99 entgegenzuwirken, wie durch den Pfeil 1512 dargestellt. Die zweite magnetische Stirnradkupplung 1502 kann ein freilaufendes Magnetrad bzw. ein freilaufender Rotor sein, welcher sich ohne eigenen Antrieb frei mit dem angetriebenen Zahnrad 531 mit bewegt. Zwar mag es auf den ersten Blick widersinnig erscheinen, dass die Antriebseinrichtung 90 nunmehr zusätzlich zum Antriebszahnrad 531 ein weiteres Element mit antreiben muss. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die hierfür aufzuwendende Energie überkompensiert werden kann, da Reibungsverluste des Antriebszahnrads 531 in der Zahnradpumpe 50 verringert werden. Dies gilt insbesondere für Zahnradpumpen mit einfachem Aufbau ohne aufwändige Lagerung des Antriebszahnrads 531. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht es, dass die Zahnradpumpe 50 kostengünstig hergestellt werden kann, beispielsweise als Einwegartikel für medizinische Anwendungen.in the in 3 In the example shown, axial force compensation device 1501 has a corresponding second magnetic spur gear coupling 1502, which is arranged on the opposite side of magnetic spur gear coupling 92 of drive device 90 of magnetized drive gear 531 and is set up to engage the magnetized drive gear one in front of magnetic spur gear coupling 92 of drive device 90 531 to counteract force 99 acting in the axial direction, as represented by arrow 1512. The second magnetic spur gear coupling 1502 can be a free-running magnet wheel or a free-running rotor, which moves freely with the driven gear wheel 531 without its own drive. It may seem absurd at first glance that the drive device 90 now has to drive another element in addition to the drive gear wheel 531 . However, the inventors have recognized that the energy to be expended for this can be overcompensated for, since friction losses of the drive gear wheel 531 in the gear pump 50 are reduced. This applies in particular to gear pumps with a simple structure without complex storage of the drive gear 531. The proposed solution makes it possible for the gear pump 50 to be manufactured inexpensively, for example as a disposable item for medical applications.

4 zeigt eine Draufsicht einer Antriebseinrichtung 90 mit einem Motor 91, einer magnetischen Stirnradkupplung 92 mit mehreren Magneten 93. Beispielsweise können korrespondierend zur Darstellung in 1B vier Magnete mit alternierenden Polarisationen vorgesehen sein. 4 shows a plan view of a drive device 90 with a motor 91, a magnetic spur gear coupling 92 with a plurality of magnets 93. For example, corresponding to the illustration in 1B four magnets with alternating polarizations can be provided.

5 und 6 zeigen perspektivische Darstellungen eines Systems mit Antriebseinrichtung 90, Zahnradpumpe 50 und Axialkraftkompensationseinrichtung. Dabei zeigt 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung und 6 ein System in Zusammengebautem Zustand. Das System aus 6 kann beispielsweise Teil eines Kühlsystems 1 sein, wie nachfolgen mit Bezug auf 13 bis 15 beschrieben. 5 and 6 show perspective representations of a system with drive device 90, gear pump 50 and axial force compensation device. while showing 5 an exploded perspective view and 6 an assembled system. The system off 6 can for example be part of a cooling system 1, as follows with reference to FIG 13 until 15 described.

7 bis 9 zeigen ein weiteres Beispiel einer Zahnradpumpe 50 und einer Axialkraftkompensationseinrichtung 1501. Die Zahnradpumpe 50 kann im Wesentlichen aufgebaut sein, wie oben beschrieben. Im Folgenden soll insbesondere auf die Unterschiede eingegangen werden. Abweichend von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann Gehäuse 510 eine zylinderförmige Einwölbung 542 aufweisen. Das magnetisierte Antriebszahnrad 531 ist in diesem Beispiel als ringförmiges Zahnrad 541 ausgebildet, welches um die zylinderförmige Einwölbung 542 rotiert. Die zylinderförmige Einwölbung 542 ist dazu ausgebildet, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad 541 durch eine in die zylinderförmige Ausnehmung 542 hereinragende magnetischen Stirnradkupplung 92 einer externen Antriebseinrichtung 90 antreibbar ist. Diese Anordnung kann ebenfalls eine Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 darstellen, da durch die Anordnung des nunmehr ringförmig ausgebildeten Antriebszahnrad 541, welche die zylinderförmige Einwölbung 542 umgibt, in welcher eine hereinragende magnetische Stirnradkupplung 92 vorgesehen ist, nunmehr eine radiale Kraftübertragung erfolgt. Entsprechend sind die Magnete 533 in dem magnetisierten Antriebszahnradring 542 in radialer Richtung ausgerichtet und auch die Magnete 93 in der Stirnradkupplung 92 ebenfalls in radialer Richtung ausgerichtet, wie beispielhaft in 8 dargestellt. 7 until 9 show another example of a gear pump 50 and an axial force compensation device 1501. The gear pump 50 can be constructed essentially as described above. In the following, the differences will be discussed in particular. Deviating from the exemplary embodiments described above, the housing 510 can have a cylindrical indentation 542 . In this example, the magnetized drive gear wheel 531 is in the form of an annular gear wheel 541 which rotates around the cylindrical indentation 542 . The cylindrical indentation 542 is designed so that the magnetic, ring-shaped gear 541 can be driven by a magnetic spur gear coupling 92 of an external drive device 90 protruding into the cylindrical recess 542 . This arrangement can also represent an axial force compensation device 1501, since the arrangement of the now ring-shaped drive gear 541, which surrounds the cylindrical indentation 542, in which a protruding magnetic spur gear coupling 92 is provided, now causes a radial force transmission. Correspondingly, the magnets 533 are in the magnetized Drive gear ring 542 is aligned in the radial direction and the magnets 93 in the spur gear clutch 92 are also aligned in the radial direction, as shown in FIG 8th shown.

9A und 9B zeigen beispielhafte perspektivische Darstellungen des Systems in Verbindung mit einer Antriebseinrichtung 90. 9A and 9B show exemplary perspective representations of the system in connection with a drive device 90.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems 2, welches ein flüssiges Medium aus einem Behältnis 3 ansaugen kann. Das Pumpsystem2 weist einen Grundkörper 701 und einen Deckel 702 auf. Die Zahnradpumpe 50 kann zwischen Grundkörper 701 und Deckel 702 aufgenommen werden. Hierbei kann die Antriebseinrichtung 90 im Grundkörper 701 angeordnet sein und die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 kann im Deckel 702 angeordnet sein. Die Zahnradpumpe 50 kann einfach zwischen Deckel 702 und Grundkörper 701 eingelegt werden. Auf diese Weise kann ein einfacher Wechsel zwischen verschiedenen Pumpen erfolgen, ohne dass eine aufwändige Reinigung des restlichen Pumpsystems 2 erforderlich wäre. Anders als bei Peristaltikpumpen ist es auch nicht erforderlich ein Schlauchsystem in Quetschelemente der Peristaltikpumpe einzufühlen, was zeitaufwendig und fehleranfällig ist. 10 shows a schematic representation of a pumping system 2 which can suck in a liquid medium from a container 3 . The pump system 2 has a base body 701 and a cover 702 . The gear pump 50 can be accommodated between the base body 701 and the cover 702 . In this case, the drive device 90 can be arranged in the base body 701 and the axial force compensation device 1501 can be arranged in the cover 702 . The gear pump 50 can simply be inserted between the cover 702 and the base body 701. In this way, a simple change between different pumps can take place without the need for complex cleaning of the rest of the pump system 2 . In contrast to peristaltic pumps, it is also not necessary to feel a tube system in the squeeze elements of the peristaltic pump, which is time-consuming and error-prone.

Vorzugsweise können die Zahnradpumpe 50 und das angrenzende Schlauchsystem bereits in einer sterilen Verpackung geliefert werden. Dadurch können Verschmutzungen vermieden werden und wertvolle Laborzeit gespart werden.The gear pump 50 and the adjoining hose system can preferably already be supplied in a sterile packaging. This avoids contamination and saves valuable laboratory time.

11 zeigt Fotografien einer beispielhaften Zahnradpumpe 50, wie sie in dem in 10 gezeigten Pumpsystem eingelegt werden könnte, sowie eine beispielhafte Darstellung eines entsprechenden magnetisierten Antriebszahnrad das 531. 11 shows photographs of an exemplary gear pump 50 as shown in FIG 10 pump system shown could be inserted, as well as an exemplary representation of a corresponding magnetized drive gear the 531.

12 zeigt einen beispielhaften Graphen einer Fördermenge gegenüber einer Umdrehungszahl einer Zahnradpumpe für das in 10 gezeigte System. Die horizontale Achse bezeichnet die Umdrehungszahl des Antriebszahnrads in Umdrehungen pro Minute. Die vertikale Achse bezeichnet die Fördermenge in Millilitern pro Minute. Wie aus 12 ersichtlich ergibt sich über einen weiten Bereich ein näherungsweise linearer Zusammenhang zwischen Fördermenge und Umdrehungszahl. 12 12 shows an example graph of displacement versus RPM of a gear pump for FIG 10 system shown. The horizontal axis denotes the number of revolutions of the drive gear in revolutions per minute. The vertical axis denotes the flow rate in milliliters per minute. How out 12 As can be seen, there is an approximately linear relationship between the flow rate and the number of revolutions over a wide range.

13 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10 und einer Kühlvorrichtung 60. Das Kühlpad 10 kann insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Zwecke eingesetzt werden. Das Kühlpad 10 weist einen ersten Wärmetauscher 20 und einen zweiten Wärmetauscher 30 auf. Der erste Wärmetauscher 20 und der zweite Wärmetauscher 30 sind voneinander beabstandet angeordnet und über ein Leitungssystem 40 fluidisch miteinander verbunden. Das Kühlpad 10 weist ferner eine Pumpeinrichtung 50 auf, die dazu eingerichtet ist, über das Leitungssystem 40 einen Austausch eines Wärmetransportfluids zwischen dem ersten Wärmetauscher 20 und dem zweiten Wärmetauscher 30 zu bewirken. Der erste Wärmetauscher 20 wird auch als körperseitiger Wärmetauscher bezeichnet. Der zweite Wärmetauscher 30 wird auch als geräteseitiger bzw. kühlvorrichtungsseitiger Wärmetauscher bezeichnet, da dieser dazu eingerichtet ist, von der Kühlvorrichtung 60 aufgenommen zu werden. 13 shows a schematic representation of a cooling system 1 with a cooling pad 10 and a cooling device 60. The cooling pad 10 can be used in particular for human or veterinary medical purposes. The cooling pad 10 has a first heat exchanger 20 and a second heat exchanger 30 . The first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30 are arranged at a distance from one another and are fluidically connected to one another via a line system 40 . The cooling pad 10 also has a pump device 50 which is set up to bring about an exchange of a heat transport fluid between the first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30 via the line system 40 . The first heat exchanger 20 is also referred to as a bodyside heat exchanger. The second heat exchanger 30 is also referred to as a device-side or cooling-device-side heat exchanger, since it is set up to be accommodated by the cooling device 60 .

Bei der Pumpeinrichtung 50 kann es sich vorzugsweise um eine Zahnradpumpe handeln, wie oben beschrieben. Insbesondere bei einem batteriebetriebenen Kühlsystem kann die Effizient dank der vorgeschlagenen Axialkraftkompensationseinrichtung weiter verbessert werden.The pumping device 50 can preferably be a gear pump, as described above. In particular in the case of a battery-operated cooling system, the efficiency can be further improved thanks to the proposed axial force compensation device.

Das Leitungssystem 40 weist im vorliegenden Beispiel zwei Schlauchleitungen auf, einen Vorlauf 41 und einen Rücklauf 42. Der Vorlauf 41 ist mit einem Eingang 21 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Ausgang 32 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden. Der Rücklauf 42 ist mit einem Ausgang 22 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Eingang 31 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden.In the present example, the line system 40 has two hose lines, a feed 41 and a return 42 . The feed 41 is fluidically connected to an inlet 21 of the first heat exchanger 20 and an outlet 32 of the second heat exchanger 30 . The return 42 is fluidically connected to an outlet 22 of the first heat exchanger 20 and an inlet 31 of the second heat exchanger 30 .

Bei dem Kühlpad 10 kann es sich um ein vollintegriertes, geschlossenes fluidgefülltes Kühlpad handeln. Das Kühlpad 10 kann einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf aufweisen. Es ist somit nicht erforderlich, das Kühlpad an einen externen Fluidkreislauf anzuschließen. Die Handhabung kann dadurch deutlich vereinfacht werden.The cooling pad 10 can be a fully integrated, closed, fluid-filled cooling pad. The cooling pad 10 can have a hermetically sealed fluid circuit. It is therefore not necessary to connect the cooling pad to an external fluid circuit. This can significantly simplify handling.

Die Kühlvorrichtung 60 für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen weist auf: eine Aufnahme 61 eingerichtet zur Aufnahme des zweiten, geräteseitigen Wärmetauschers 30 des Kühlpads; eine Kühleinrichtung, insbesondere mit einem thermoelektrischen Kühlelement wie einem Peltierelement 81; wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, dem zweiten, geräteseitigen Wärmetauscher 30 des Kühlpads 10 Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befindet 61; und eine Antriebseinrichtung 90, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühlpad 10 integrierte Pumpeinrichtung 50 anzutreiben. Dies ist beispielhaft in 15 dargestellt.The cooling device 60 for human or veterinary medical applications has: a receptacle 61 designed to receive the second, device-side heat exchanger 30 of the cooling pad; a cooling device, in particular with a thermoelectric cooling element such as a Peltier element 81; wherein the cooling device is set up to supply heat to the second, device-side heat exchanger 30 of the cooling pad 10 or to remove heat from it when the heat exchanger of the cooling pad is in the receptacle 61; and a drive device 90 which is set up to drive a pump device 50 integrated in the cooling pad 10 . This is an example in 15 shown.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10, einer Kühlvorrichtung 60 und zusätzlich einer Orthese 70. Der geräteseitige zweite Wärmetauscher mit der integrierten Pumpeinrichtung 50 wird eine Aufnahme 61 der Kühlvorrichtung eingeschoben. Bei der Orthese 70 kann es sich um eine konventionelle Orthese handeln. 14 zeigt einen Nutzer 100 mit einer beispielhaften Knieorthese 70. Eine Dicke bzw. Bauhöhe des ersten Wärmetauschers 20 ist vorzugsweise derart gewählt, dass der Wärmetauscher unter einer Orthese 70 getragen werden kann. Wie in 14 gezeigt führt das Leitungssystem 40 somit nunmehr von dem unter der Orthese 70 getragenen ersten Wärmetauscher 20 zur Kühlvorrichtung 60. Bei der Kühlvorrichtung 60 handelt es sich vorzugsweise um eine batteriebetriebene Kühlvorrichtung, welche mobil und unabhängig von weiterer Kälteinfrastruktur einsetzbar ist. Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung 60 mit einem Schultergurt 66 getragen werden. Alternativ können, je nach erforderlicher Kühlleistung, auch kleinere Einheiten vorgesehen sein, welche z.B. am Gürtel oder direkt an der Kleidung oder am Körper getragen werden können. 14 shows a schematic representation of a cooling system 1 with a cooling pad 10, a cooling device 60 and, in addition, an orthosis 70. The device-side second heat exchanger with the integrated pump device 50 becomes a receptacle 61 of the cooling device is inserted. The orthosis 70 can be a conventional orthosis. 14 shows a user 100 with an exemplary knee orthosis 70. A thickness or overall height of the first heat exchanger 20 is preferably selected such that the heat exchanger can be worn under an orthosis 70. As in 14 shown, the line system 40 now leads from the first heat exchanger 20 carried under the orthosis 70 to the cooling device 60. The cooling device 60 is preferably a battery-operated cooling device which can be used mobile and independently of other cooling infrastructure. For example, the cooling device 60 can be carried with a shoulder strap 66 . Alternatively, depending on the cooling capacity required, smaller units can also be provided, which can be worn, for example, on the belt or directly on clothing or on the body.

15 zeigt eine schematische Darstellung eines inneren Aufbaus einer Kühlvorrichtung 60 mit einem geräteseitigen Wärmetauscher 30. Beispielsweise kann es sich um eine Kühlvorrichtung 60 handeln, wie in 13 dargestellt. 15 shows a schematic representation of an internal structure of a cooling device 60 with a device-side heat exchanger 30. For example, it can be a cooling device 60 as in FIG 13 shown.

In dem in 15 gezeigten Beispiel kann die Kühleinrichtung ein oder mehrere elektrisch betriebene(s) Peltierelement(e) 81 aufweisen, welches an einer Oberseite der Aufnahme 61 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühleinrichtung ein oder mehrere elektrisch betriebene(s) Peltierelement(e) 81` aufweisen, welches an einer Unterseite der Aufnahme 61 angeordnet ist. elektrisch betriebene Peltierelement 81 oder die elektrisch betriebenen Peltierelemente 81, 81' temperieren mittels des zweiten Wärmetauschers 30 das durch die Pumpeinrichtung 50 umgewälzte Wärmetransportfluid im Fluidkreislauf des Kühlpads. Die Abwärme, d.h. die dem Wärmetransportfluid entnommene Wärme zuzüglich der elektrischen Leistung des Peltierelements 81 können über einen oder mehrere Kühlkörper (nicht dargestellt) und optional einen oder mehrere Ventilatoren 84, 84` abgeführt werden. Über den geschlossenen Fluidkreislauf wird das nunmehr auf eine Solltemperatur abgekühlte Wärmetransportfluid 11 zu dem auf einem Hautareal aufliegenden ersten Wärmetauscher 20 transportiert und nimmt dort Wärme auf, so dass das Hautareal wie gewünscht gekühlt wird. Wie eingangs erwähnt kann das System auch zum Wärmen gewünschter Hautareale eingesetzt werden, indem den Hautarealen mittels des Wärmetransportfluids 11 Wärme zugeführt wird.in the in 15 example shown, the cooling device can have one or more electrically operated Peltier element(s) 81 which is arranged on an upper side of the receptacle 61 . Alternatively or additionally, the cooling device can have one or more electrically operated Peltier element(s) 81`, which is arranged on the underside of the receptacle 61. The electrically operated Peltier element 81 or the electrically operated Peltier elements 81, 81' use the second heat exchanger 30 to regulate the temperature of the heat transport fluid circulated by the pump device 50 in the fluid circuit of the cooling pad. The waste heat, ie the heat taken from the heat transport fluid plus the electrical power of the Peltier element 81, can be dissipated via one or more heat sinks (not shown) and optionally one or more fans 84, 84'. The heat transport fluid 11, which has now been cooled to a target temperature, is transported via the closed fluid circuit to the first heat exchanger 20 resting on an area of skin and absorbs heat there, so that the area of skin is cooled as desired. As mentioned at the outset, the system can also be used to heat desired areas of skin by supplying heat to the areas of skin by means of the heat transport fluid 11 .

In dem in 15 gezeigten Beispiel sind eine das Kühlpad 30 abdeckende Folie und eine Oberseite der Pumpeinrichtung 50 nicht dargestellt, um den inneren Aufbau des der Kühlvorrichtung 60 und des Wärmetauschers 30 zu zeigen. Im eingeschobenen Zustand kommt der geräteseitige Wärmetauscher 30 mit der integrierten Pumpeinrichtung 50 derart in der Aufnahme 61 der Kühlvorrichtung zum Liegen, das ein Zahnrad 95 der Zahnradpumpe unter einer Antriebseinrichtung 90 für die Pumpeinrichtung 50 zum Liegen kommt. Die Pumpeinrichtung 50 ist dazu ausgebildet durchführungsfrei von der Antriebseinrichtung 90 angetrieben zu werden.in the in 15 In the example shown, a film covering the cooling pad 30 and an upper side of the pump device 50 are not shown in order to show the internal structure of the cooling device 60 and the heat exchanger 30 . When pushed in, the device-side heat exchanger 30 with the integrated pump device 50 comes to rest in the receptacle 61 of the cooling device in such a way that a gear wheel 95 of the gear pump comes to rest under a drive device 90 for the pump device 50 . The pump device 50 is designed to be driven by the drive device 90 without a passage.

In dem in 15 gezeigten Beispiel kann die Axialkraftkompensationseinrichtung Teil der Antriebseinrichtung sein. Die Antriebseinrichtung 90 kann eine magnetische Stirnradkupplung auf einer ersten Seite des Wärmetauschers 30 zum Antrieb der Pumpeinrichtung 50 aufweist. Eine Axialkraftkompensationseinrichtung kann auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Wärmetauschers 30 mit der Pumpeinrichtung 50 vorgesehen sein (in der perspektivischen Darstellung nicht gezeigt), wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung dazu ausgebildet ist, einer von einer magnetischen Stirnradkupplung axial entlang einer Drehachse eines Zahnrads 95 der Zahnradpumpe 50 wirken-den Kraft entgegenzuwirken.in the in 15 example shown, the axial force compensation device can be part of the drive device. The drive device 90 can have a magnetic spur gear coupling on a first side of the heat exchanger 30 for driving the pump device 50 . An axial force compensation device can be provided on an opposite second side of the heat exchanger 30 with the pump device 50 (not shown in the perspective view), the axial force compensation device being designed to act one of a magnetic spur gear coupling axially along an axis of rotation of a gear 95 of the gear pump 50 counteract the force.

Die vorliegende Offenbarung befasst sich insbesondere mit einer verbesserten Zahnradpumpe, einer verbesserten Antriebseinrichtung und einem entsprechenden Pumpsystem. Die hierin offenbarten Lösungen können insbesondere im Bericht der Medizintechnik und bei Laboranwendungen vorteilhaft eingesetzt werden. Insbesondere können die hierin offenbarten Lösungen eine Alternative für im Bereich der Medizintechnik oftmals eingesetzten Peristaltikpumpen darstellen und/oder bestehende Nachteile von Zahnradpumpen abmildern.The present disclosure is particularly concerned with an improved gear pump, an improved drive device and a corresponding pumping system. The solutions disclosed herein can be used to particular advantage in medical engineering reports and laboratory applications. In particular, the solutions disclosed herein can represent an alternative to the peristaltic pumps that are often used in the field of medical technology and/or alleviate the existing disadvantages of gear pumps.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018105674 B3 [0004, 0013]DE 102018105674 B3 [0004, 0013]

Claims (22)

Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums, mit: - einem Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und - einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass (511) zum Auslass (512), wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Zahnradpumpe ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einer von der externen Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.Gear pump (50) for conveying a liquid medium, with: - a housing (510) with an inlet (511) and an outlet (512), and - a magnetized drive gear (531) arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet (511) to the outlet (512), the gear pump being set up so that the drive gear (531) can be driven magnetically and without a passage by an external drive device (90). is; wherein the gear pump also has an axial force compensation device (1501) which is set up to counteract a force acting in the axial direction from the external drive device (90) on the magnetized drive gear wheel (531). Zahnradpumpe nach Anspruch 1, wobei die Zahnradpumpe (50) dazu eingerichtet ist, mittels einer magnetischen Stirnradkupplung (92) durch die externe Antriebseinrichtung (90) angetrieben zu werden.gear pump after claim 1 , wherein the gear pump (50) is set up to be driven by the external drive device (90) by means of a magnetic spur gear coupling (92). Zahnradpumpe nach Anspruch 2, wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung (1502) aufweist, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung (92) der Antriebseinrichtung (90) gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads (531) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirnradkupplung (92) der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.gear pump after claim 2 , wherein the axial force compensation device (1501) has a corresponding second magnetic spur gear coupling (1502), which is arranged on a side of the magnetized drive gear wheel (531) opposite the magnetic spur gear coupling (92) of the drive device (90) and is set up to move one in front of the magnetic Spur gear coupling (92) of the drive device (90) to counteract the force acting on the magnetized drive gear (531) in the axial direction. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, wobei die zweite magnetische Stirnradkupplung (1502) ein frei rotierender Rotor ist.gear pump after claim 3 , wherein the second magnetic spur gear coupling (1502) is a freely rotating rotor. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnradpumpe (50) frei von einer aus dem Antriebszahnrad (531) herausragenden Antriebsachse ist.A gear pump according to any one of the preceding claims, wherein the gear pump (50) is free of a drive shaft protruding from the drive gear (531). Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) einen feststehende Achsstift (529) zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrads (531) aufweist.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein the housing (510) has a fixed axle pin (529) for the central mounting of the magnetized drive gear (531). Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das magnetisierte Antriebszahnrad (531) einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete (533) aufweist.Gear pump according to one of the preceding claims, in which the magnetized drive gear (531) has one or more magnets (533) integrated in the gear. Zahnradpumpe nach Anspruch 7, wobei das Antriebszahnrad (531) mehrere Magnete (533) mit alternierender Polarisation aufweist.gear pump after claim 7 , wherein the drive gear (531) has a plurality of magnets (533) with alternating polarization. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebszahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Material besteht.Gear pump according to one of the preceding claims, in which the drive gear (531) consists of a magnetizable material. Zahnradpumpe nach Anspruch 9, wobei das Antriebszahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Komposit besteht und insbesondere mittels Spritzgießen hergestellt ist.gear pump after claim 9 , wherein the drive gear (531) consists of a magnetizable composite and is produced in particular by means of injection molding. Zahnradpumpe nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Antriebszahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer-Komposit besteht.gear pump after claim 9 or 10 , wherein the drive gear (531) consists of a magnetizable ferrite-polymer composite. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) aus nichtleitendem Material besteht, insbesondere aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit.Gear pump according to one of the preceding claims, in which the housing (510) consists of non-conductive material, in particular of a graphite-filled polyamide composite. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) der Zahnradpumpe (50) ein Gehäuseoberteil (522) und ein Gehäuseunterteil (521) aufweist, wobei Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil identisch sind.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein the housing (510) of the gear pump (50) has a housing upper part (522) and a housing lower part (521), the housing upper part and housing lower part being identical. Zahnradpumpe nach Anspruch 13, wobei das Gehäuseoberteil (522) und das Gehäuseunterteil (521) durch Kleben miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil an klebstofffreien definierten Kontaktflächen (524) aneinander anliegen, wobei Klebeflächen (525) gegenüber den definierten Kontaktflächen (524) zurückversetzt sind.gear pump after Claim 13 , wherein the upper housing part (522) and the lower housing part (521) are connected to one another by gluing, the upper housing part and the lower housing part resting against one another on adhesive-free defined contact surfaces (524), with adhesive surfaces (525) being set back compared to the defined contact surfaces (524). Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Gehäusefläche (528), an welcher das angetriebene Zahnrad (531) anliegt mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen ist.Gear pump according to one of the preceding claims, in which a housing surface (528) against which the driven gear (531) bears is provided with a friction-reducing coating. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) eine Wandstärke von weniger als 5mm, insbesondere von weniger als 2mm insbesondere von weniger als 1 mm aufweist.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein the housing (510) has a wall thickness of less than 5 mm, in particular less than 2 mm, in particular less than 1 mm. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Zahnradpumpe (50) in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads (531) kleiner oder gleich 15 mm, insbesondere kleiner oder gleich 12 mm, insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, insbesondere kleiner oder gleich 8 mm, insbesondere kleiner oder gleich 5 mm ist.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein a height of the gear pump (50) in the axial direction along an axis of rotation of the magnetized drive gear (531) is less than or equal to 15 mm, in particular less than or equal to 12 mm, in particular less than or equal to 10 mm, in particular less than or equal to is equal to 8 mm, in particular less than or equal to 5 mm. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Zahnradpumpe (50) in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads (531) kleiner oder gleich einer dreifachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer zweifachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer 1,5-fachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads ist.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein a height of the gear pump (50) in the axial direction along an axis of rotation of the magnetized drive gear (531) less than or equal to three times the thickness of the magnetized drive gear, in particular less than or equal to twice the thickness of the magnetized drive gear, in particular less than or equal to 1.5 times the thickness of the magnetized drive gear is. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) eine zylinderförmige Einwölbung (542) aufweist, wobei das magnetisierte Antriebszahnrad (531) als ringförmiges Zahnrad (541) ausgebildet ist, welches um die zylinderförmige Einwölbung (542) rotiert, und wobei die zylinderförmige Einwölbung dazu ausgebildet ist, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad (541) durch eine in die zylinderförmige Einwölbung hereinragende magnetischen Stirnradkupplung (92) einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist.Gear pump according to one of the preceding claims, wherein the housing (510) has a cylindrical concavity (542), wherein the magnetized drive gear (531) is designed as an annular gear (541) which rotates around the cylindrical concavity (542), and wherein the cylindrical concavity is designed such that the magnetic, ring-shaped gear (541) can be driven by a magnetic spur gear coupling (92) of an external drive device (90) projecting into the cylindrical concavity. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnradpumpe (50) eine medizinische Zahnradpumpe ist.A gear pump according to any one of the preceding claims, wherein the gear pump (50) is a medical gear pump. Antriebseinrichtung (90) für eine Zahnradpumpe (50), wobei die Zahnradpumpe ein in einem Gehäuse (510) der Zahnradpumpe angeordnetes magnetisiertes Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums von einem Einlass (511) zu einem Auslass (512) der Zahnradpumpe aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (90) - eine magnetischer Stirnradkupplung (92) aufweist und dazu eingerichtet ist, das Antriebszahnrad (531) der Zahnradpumpe (50) magnetisch und durchführungsfrei anzutreiben; und - eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501), die dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.Drive device (90) for a gear pump (50), the gear pump having a magnetized drive gear (531) arranged in a housing (510) of the gear pump for conveying the liquid medium from an inlet (511) to an outlet (512) of the gear pump, wherein the drive means (90) - Has a magnetic spur gear coupling (92) and is set up to drive the drive gear (531) of the gear pump (50) magnetically and through-free; and - An axial force compensation device (1501), which is set up to counteract a force acting in the axial direction from the drive device (90) on the magnetized drive gear wheel (531). Pumpsystem (2) mit - einer Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums; - einer Antriebseinrichtung (90); und - einer Axialkraftkompensationseinrichtung (1501); wobei die Zahnradpumpe (50) ein Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und ein im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass aufweist, wobei die Zahnradpumpe (50) dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von der Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.Pumping system (2) with - A gear pump (50) for conveying a liquid medium; - a drive device (90); and - An axial force compensation device (1501); wherein the gear pump (50) has a housing (510) with an inlet (511) and an outlet (512), and a magnetized drive gear wheel (531) arranged in the housing for conveying the liquid medium from the inlet to the outlet, wherein the gear pump (50) is set up in such a way that the drive gear (531) can be driven magnetically and without a passage by the drive device (90); wherein the axial force compensation device (1501) is set up to counteract a force acting in the axial direction from the drive device (90) on the magnetized drive gear wheel (531).
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