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BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 3. Oktober 2019 eingereichten vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/910,078 mit dem Titel „Cleaning System for Diaphragm Pump“, deren gesamter Inhalt hiermit für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Reinigungssysteme für Pumpen und insbesondere Reinigungssysteme für Membranpumpen mit einem einzigen Anschluss.
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STAND DER TECHNIK
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Herzpumpen und andere medizinische Geräte, die Patienten implantiert oder anderweitig mit ihnen verbunden werden, müssen vor der Verwendung sauber und manchmal auch steril sein. Für Pumpen und andere Geräte, die zur Verarbeitung von Lebensmitteln, Medikamenten und anderen Produkten verwendet werden, gelten ähnliche Anforderungen. Vorrichtungen für Fluide mit mehreren Anschlüssen lassen sich relativ leicht reinigen, zum Beispiel durch Spülen. Über einen Anschluss kann ein kontinuierlicher Strom frisches Reinigungsfluid eingeleitet werden, während gleichzeitig verschmutztes Fluid über einen anderen Anschluss abgelassen werden kann.
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Vorrichtungen für Fluide mit nur einem Anschluss, wie z. B. die von Abiomed, Inc. in Danvers, MA, eingeführte Symphony-Herzunterstützungsvorrichtung, sind jedoch bekanntermaßen schwer zu reinigen. Jedes dieser Geräte verfügt nur über einen einzigen Anschluss zu seinem Inneren. Folglich kann das Innere der Pumpe nicht einfach gespült werden, indem kontinuierlich Reinigungsfluid in einen ersten Anschluss eingeleitet und gleichzeitig verschmutztes Reinigungsfluid über einen zweiten Anschluss abgeleitet wird. Herkömmliche Reinigungsgeräte und -protokolle können verschmutzte Reinigungsflüssigkeit nicht kontinuierlich und gleichzeitig durch frische Reinigungsflüssigkeit ersetzen.
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Stattdessen muss eine Vorrichtung für Fluide mit einem einzigen Anschluss zur Reinigung entweder zerlegt werden, oder die Vorrichtung kann über den einzigen Anschluss abwechselnd befüllt und entleert werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung für Fluide mit einem einzigen Anschluss gereinigt werden, indem Reinigungsfluid durch den einzigen Anschluss eingeleitet, die Vorrichtung geschüttelt, das verbrauchte Reinigungsfluid ausgestoßen und diese Schritte dann wiederholt werden. Tests haben jedoch gezeigt, dass diese Methode nicht ausreicht, um Vorrichtungen zu reinigen, die für kritische Anwendungen wie das Pumpen von menschlichem Blut bestimmt sind. Das abwechselnde Befüllen und Entleeren einer Vorrichtung für Fluide mit nur einem Anschluss führt zwangsläufig dazu, dass die Vorrichtung mit dem verschmutzten Fluid kontaminiert wird, das sich zuletzt in der Vorrichtung befand. Beide Methoden sind zeitaufwändig und führen oft zu unbefriedigenden Ergebnissen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER AUSFUHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Reinigungssystem für eine Membranpumpe vor. Die Membranpumpe weist ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete Membran und einen Eingangs-/Ausgangsanschluss auf. Die Membran und zumindest ein Abschnitt des Gehäuses bilden zusammen ein Pumpenkammerinneres. Der Eingangs-/Ausgangsanschluss steht in Fluidverbindung mit dem Pumpenkammerinneren.
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Das Reinigungssystem weist einen Tank auf, in dem ein Reinigungsfluid gespeichert werden kann.
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Ein erster Koppler ist dazu angepasst, dass er lösbar mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss zusammenpasst und dadurch eine fluiddichte Verbindung herstellt. Der erste Koppler weist eine Einspritzdüse auf. Die Einspritzdüse hat ein Eingangsende und ein Ausgangsende. Die Einspritzdüse ist derart angepasst, dass die Einspritzdüse, während der erste Koppler mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist, in Fluidverbindung mit dem Pumpenkammerinneren steht und so ausgerichtet ist, dass sie einen Fluidstrom dorthin leitet.
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Der erste Koppler weist auch einen Rücklaufanschluss auf. Der Rücklaufanschluss befindet sich in der Nähe vom Ausgangsende der Einspritzdüse und ist von diesem verschieden. Der Rücklaufanschluss ist so angepasst, dass der Rücklaufanschluss in Fluidverbindung mit dem Pumpenkammerinneren steht, während der erste Koppler mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist.
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Die Einspritzdüse ist so angepasst, dass der Strom in das Pumpenkammerinnere geleitet wird, während gleichzeitig der Rücklaufanschluss das Pumpenkammerinnere entleert.
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Das Reinigungssystem weist auch eine Umwälzpumpe auf. Die Umwälzpumpe hat einen Eingang und einen Ausgang. Ein Reinigungsfluidzirkulationskreislauf steht in Fluidverbindung mit dem Tank, dem Eingang und dem Ausgang der Umwälzpumpe, dem Eingangsende der Einspritzdüse und dem Ausgangsanschluss. Der Reinigungsfluidzirkulationskreislauf ist so angepasst, dass er unter Druck stehendes Reinigungsfluid aus dem Tank zur Einspritzdüse fördert und verbrauchtes Reinigungsfluid von dem Ausgangsanschluss zu dem Tank zurückführt.
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Optional kann das Reinigungssystem in jeder Ausführungsform auch ein erstes Zweiwegeventil im Reinigungsfluidzirkulationskreislauf aufweisen. Das erste Zweiwegeventil hat einen Eingang, einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang. Das erste Zweiwegeventil kann vom Benutzer auf einen von beiden Zuständen eingestellt werden. Das erste Zweiwegeventil ist so angepasst, dass der Eingang je nach Zustand des ersten Zweiwegeventils entweder mit dem ersten Ausgang oder dem zweiten Ausgang in Fluidverbindung steht. Der Eingang ist mit dem Ausgang der Umwälzpumpe verbunden. Der erste Ausgang ist mit dem Eingangsende der Einspritzdüse verbunden und der zweite Ausgang ist mit dem Tank verbunden, wodurch der erste Koppler umgangen wird.
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Optional kann das Reinigungssystem in jeder Ausführungsform, die das erste Zweiwege-Ventil enthält, auch einen Spülanschluss und ein zweites Zweiwegeventil im Reinigungsfluidzirkulationskreislauf aufweisen. Das zweite Zweiwegeventil hat einen Eingang, einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang. Das zweite Zweiwegeventil kann vom Benutzer auf einen von beiden Zuständen eingestellt werden. Das zweite Zweiwegeventil ist so angepasst, dass der Eingang des zweiten Zweiwegeventils je nach Zustand des zweiten Zweiwegeventils entweder mit dem ersten Ausgang des zweiten Zweiwegeventils oder dem zweiten Ausgang des zweiten Zweiwegeventils in Fluidverbindung steht. Der Eingang des zweiten Zweiwegeventils ist mit dem Ausgang der Umwälzpumpe verbunden. Der erste Ausgang des zweiten Zweiwegeventils ist mit dem Eingang des ersten Zweiwegeventils verbunden, und der zweite Ausgang des zweiten Zweiwegeventils ist mit dem Spülanschluss verbunden.
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Wahlweise kann die Umwälzpumpe in jeder Ausführungsform pneumatisch angetrieben sein. Wahlweise kann die Umwälzpumpe in jeder Ausführungsform elektrisch angetrieben sein.
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Optional kann das Reinigungssystem in jeder Ausführungsform, die mit einer Membranpumpe verwendet werden kann, die einen pneumatischen Membranaktivierungsanschluss aufweist, weiter einen zweiten Koppler enthalten. Der zweite Koppler kann so angepasst sein, dass es lösbar mit dem pneumatischen Membranaktivierungsanschluss zusammenpasst und dadurch eine gasdichte Verbindung mit diesem herstellt. Das Reinigungssystem kann auch eine Gasquelle enthalten. Die Gasquelle kann so konfiguriert sein, dass sie dem zweiten Koppler das Gas mit einem Druck zuführt, der mit einer Frequenz zwischen etwa 0,1 Hz und etwa 10 Hz wechselt. Die Gasquelle kann so konfiguriert sein, dass sie dem zweiten Koppler das Gas zwischen einem ersten Druck und einem zweiten Druck zuführt. Der zweite Druck kann um mindestens etwa 1,45 PSI (9.997 Pa) höher als der erste Druck sein.
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Optional kann in jeder Ausführungsform, die mit einer Membranpumpe verwendet werden kann, die einen pneumatischen Membranaktivierungsanschluss enthält, die Gasquelle ein pneumatisch angetriebenes Venturi aufweisen, das so angepasst ist, dass es Gas mit etwa 2 - 3 inHg (6.772,78 - 10.159,2 Pa) liefert.
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Optional kann in jeder Ausführungsform, die mit einer Membranpumpe verwendet werden kann, die einen pneumatischen Membranaktivierungsanschluss aufweist, der erste Druck niedriger als der atmosphärische Umgebungsdruck und der zweite Druck höher als der atmosphärische Umgebungsdruck sein.
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Figurenliste
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen verwiesen:
- 1 und 2 sind perspektivische und seitliche Ansichten einer beispielhaften Membranpumpe mit nur einem Anschluss des Standes der Technik, die mit Hilfe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gereinigt werden kann.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Reinigungssystems für eine Membranpumpe, wie die beispielhafte Membranpumpe mit nur einem Anschluss der 1 und 2, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Innenraums eines Schaltkastens / einer Konsole des Reinigungssystems von 3.
- 5 ist ein schematisches Installationsschema des Reinigungssystems von 3.
- 6 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Arbeitsendes eines ersten Kopplers des Reinigungssystems von 3, das so angepasst ist, dass es lösbar mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss einer Membranpumpe, wie der beispielhaften Membranpumpe mit nur einem Anschluss der 1 und 2, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammenpasst und dadurch eine fluiddichte Verbindung herstellt.
- 7 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des ersten Kopplers von 6, an dem die beispielhafte Membranpumpe mit nur einem Anschluss der 1 und 2 angebracht ist, und zeigt ein beispielhaftes Strömungsmuster des Reinigungsfluids, das durch den ersten Koppler in die Membranpumpe mit nur einem Anschluss eingespritzt und gleichzeitig aus dieser entfernt wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine Vorderansicht des Arbeitsendes des ersten Kopplers der 6, mit einem Schutzstopfen, der installiert ist, um eine Verunreinigung des ersten Kopplers zu verhindern, wenn dieser nicht in Gebrauch ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Geräte und Verfahren zur Reinigung von Vorrichtungen für Fluide mit einem einzigen Anschluss, wie z. B. der oben erwähnten Symphony-Herzunterstützungsvorrichtung, mit einem kontinuierlichen Strom an frischem Reinigungsfluid bereit, während gleichzeitig verschmutztes Fluid über einen einzigen Anschluss abgelassen wird. Obwohl sie auch für andere Vorrichtungen für Fluide mit einem Anschluss und sogar für Vorrichtungen für Fluide mit mehreren Anschlüssen verwendet werden können, werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier im Zusammenhang mit der Reinigung einer Symphony-Herzunterstützungsvorrichtung mit einem einzigen Anschluss beschrieben.
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Die 1 und 2 sind perspektivische und seitliche Ansichten der Symphony-Herzunterstützungsvorrichtung 100. Die Symphony-Vorrichtung 100 dient als beispielhafte Membranpumpe mit nur einem Anschluss 100, die mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gereinigt werden kann. Die Symphony-Herzunterstützungvorrichtung 100 wird hier auch als Einanschluss-Membranpumpe 100 bezeichnet.
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Die Symphony-Vorrichtung 100 ist eine ventillose Herzunterstützungsvorrichtung mit Gegenpulsation, das zur oberflächlichen Implantation in die „Schrittmachertasche“ eines Patienten vorgesehen ist. Die Symphony-Vorrichtung 100 enthält ein Gehäuse 102 und einen pneumatisch betriebenen Beutel mit einer flexiblen Membran 104 (nicht sichtbar, aber im Phantom dargestellt). Die Membran 104 wird durch einen kleinen tragbaren pneumatischen Antrieb (nicht dargestellt) betrieben, der über eine perkutane Luftleitung 106 mit dem Beutel verbunden ist. Die Symphony-Vorrichtung 100 hat einen einzigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 108, der über eine Leitung mit der Arteria subclavia des Patienten verbunden ist. Ein Einschub in 1 zeigt einen Abschnitt der Symphony-Vorrichtung 100 mit einer Leitung 109, die mit dem einzigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 verbunden ist.
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Der pneumatische Antrieb ist mit dem Herzschlag des Patienten synchronisiert und basiert auf Elektrokardiogramm (EKG)-Signalen vom Herzen des Patienten. Die Symphony-Vorrichtung 100 füllt sich während der natürlichen Ausdehnung des Herzens mit Blut aus der Arterie und verringert so die Arbeitslast der Herzmuskeln. Die Symphony-Vorrichtung 100 stößt das Blut während der natürlichen Kontraktion des Herzens wieder in die Arterie aus, wodurch der Blutfluss im gesamten Körper erhöht und somit der allgemeine Gesundheitszustand des Patienten verbessert wird.
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Die Membran 104 ist innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet. Zusammen umgrenzen die Membran 104 und zumindest ein Abschnitt des Gehäuses 102 ein fluiddichtes Innenvolumen (ein Pumpenkammerinneres) 110, das in Fluidverbindung mit dem einzigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 steht. Eine Seite der Membrane 104 ist dem Innenvolumen 110 zugewandt. Der einzige Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 ist mechanisch mit dem Gehäuse 102 verbunden und kann ein Gewinde oder eine andere Art von lösbarem Verbindungselement 111 aufweisen, das so angepasst ist, dass es lösbar mit der Leitung 109 verbunden werden kann.
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Im Gebrauch steht der Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 über die Leitung 109 mit dem kardiovaskulären (blutkreislauftechnischen) System des Patienten in Fluidverbindung. Kein anderer Anschluss steht in Fluidverbindung mit dem Innenvolumen 110, daher wird die Vorrichtung als „Einanschluss“-Fluidikvorrichtung bezeichnet.
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Die andere Seite der Membran 104 und zumindest ein Abschnitt des Gehäuses 102 umgrenzen ein zweites Innenvolumen 112. Ein pneumatischer Betätigungsanschluss 114 steht in Fluidverbindung mit dem zweiten Innenvolumen 112. Im Gebrauch steht der pneumatische Betätigungsanschluss 114 über die Luftleitung 106 in Fluidverbindung mit dem kleinen tragbaren pneumatischen Antrieb (nicht dargestellt) oder einer anderen geeigneten Versorgung mit alternierendem Druck und Sog, der die Membran 104 hin- und herbewegt. Die sich hin- und herbewegende Membran 104 pumpt Flüssigkeit, z. B. Blut, über den Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 abwechselnd in die erste Innenkammer 110 hinein und aus ihr heraus.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Reinigungssystems 300 für eine Membranpumpe, wie die beispielhafte Symphony-Vorrichtung 100. Es wird eine beispielhafte Einanschluss-Membranpumpe 100 gezeigt, die an das Reinigungssystem 300 angeschlossen ist, um von diesem gereinigt zu werden. Das System 300 kann auf einem mobilen Wagen 302 montiert sein. In anderen Ausführungsformen kann das System 300 jedoch auch auf einer Bank, in einem Schrank usw. montiert sein. Das System 300 kann mobil, tragbar, stationär oder ortsfest sein.
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Das System 300 weist einen ersten Koppler 304 auf, der so angepasst ist, dass er lösbar mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 der Einanschluss-Membranpumpe 100 zusammenpasst. Das System 300 weist auch einen Tank 306, der so angepasst ist, dass er ein geeignetes Reinigungsfluid speichert, eine Umwälzpumpe 308 und einen Reinigungsfluidzirkulationskreislauf (allgemein mit 310 bezeichnet) auf.
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Der Reinigungsfluidzirkulationskreislauf 310 kann verschiedene Ventile, Druck-/Vakuummessgeräte usw. aufweisen, von denen einige oder alle in oder auf einem Schaltkasten/einer Konsole 312 angeordnet sein können, der/die eine Benutzerschnittstelle für das System 300 darstellt. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Innenraums des Schaltkastens/der Konsole 312.
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Der Schaltkasten/die Konsole 312 kann auch eine Steuerung 400 aufnehmen, das automatisch Drücke, Unterdrücke, Strömungsraten und Benutzereingaben über Schalter, Wählscheiben usw. misst. Die Steuerung 400 kann auch andere Parameter des Reinigungsfluidzirkulationskreislauf 310 überwachen und den Betrieb einiger oder aller Ventile usw. steuern und/oder Informationen über einen geeigneten Bildschirm, Leuchttafeln, Melder usw. anzeigen. Die Steuerung 400 kann einen Prozessor enthalten, der in einem Speicher gespeicherte Anweisungen ausführt, um diese und andere hier beschriebene Vorgänge durchzuführen.
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5 ist ein schematisches Installationsdiagramm 500 des Reinigungssystems 300. Wie bereits erwähnt, weist das Reinigungssystem 300 einen ersten Koppler 304 auf, der so angepasst ist, dass er lösbar mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 der Membranpumpe 100 verbunden werden kann. Wenn er mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 verbunden ist, bildet der erste Koppler 304 eine fluiddichte Verbindung mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108. 6 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Arbeitsendes des ersten Kopplers 304.
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Der erste Koppler 304 kann eine Verriegelung 600 aufweisen, die so angepasst ist, dass sie den Eingangs-/Ausganganschluss 108 lösbar am ersten Koppler 304 verriegelt. Wie bereits erwähnt, kann der Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 einen Flansch, ein Gewinde oder ein anderes Verbindungsmerkmal 111 aufweisen, um die Leitung 109 fest oder starr mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 zu verbinden.
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In der in 6 gezeigten Ausführung hat die Verriegelung 600 die Form eines Bügels 602, der mit zwei Schrauben 604 verschiebbar am ersten Koppler 304 befestigt ist. Schlitze 606 in der Verriegelung 600 ermöglichen es dem Bügel 602, sich vertikal zwischen zwei Positionen zu bewegen, die durch vertikal getrennte Enden der Schlitze 606 definiert sind. In einer Position, wie in 6 als durchgezogene Linie dargestellt, ermöglicht der Bügel 602 dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108, in die Verriegelung 600 einzutreten und sich mit dem ersten Koppler 304 zu verbinden.
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Ein Abschnitt 607 der durch den Bügel 602 definierten Öffnung ist schmaler als der übrige Abschnitt der durch den Bügel 602 definierten Öffnung. In der zweiten Position 608, die in 3 und mit gestrichelter Linie in 6 dargestellt ist, erfasst der Abschnitt 607 des Bügels 602 mechanisch das Merkmal 111 des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 108 und drückt es gegen den ersten Koppler 304, um eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 und dem ersten Koppler 304 herzustellen. Nachdem die Membranpumpe 100 gereinigt worden ist, kann der Bügel 602 in die erste Position zurückgebracht werden, wodurch das Merkmal 111 freigegeben wird, und der Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 kann aus der Verriegelung 600 herausgezogen und dadurch von dem ersten Koppler 304 gelöst werden.
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Wie in den 6 und 7 am deutlichsten zu sehen ist, enthält der erste Koppler 304 eine Einspritzdüse 610. Die Einspritzdüse 610 ist so angepasst und ausgerichtet, dass sie ein Reinigungsfluid 700 in den Innenraum 110 der Membranpumpe 100 einspritzt. Der erste Koppler 304 weist auch einen Rücklaufanschluss 612 auf, der ebenfalls in Fluidverbindung mit dem Innenraum 110 der Membranpumpe 100 steht, wenn der erste Koppler 304 mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 108 zusammengefügt ist. In der in 6 gezeigten Ausführungsform weist der Rücklaufanschluss 612 eine Vielzahl von kreisförmig angeordneten Öffnungen auf.
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In den 6 und 7 sind zwei solcher Öffnungen 612 dargestellt. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Öffnungen 612 verwendet werden, und wenn mehr als eine Öffnung 612 verwendet wird, können die Öffnungen 612 in beliebiger Anordnung vorgesehen werden. Die Anordnung kann, muss aber nicht, die Einspritzdüse 610 einkreisen. Die Einspritzdüse 610 kann, muss aber nicht, koaxial mit der Rücklauföffnung 612 angeordnet sein. Die gemeinsame Querschnittsfläche der Öffnungen 612 (gemessen quer zur Längsachse 312 des ersten Kopplers 304) kann, muss aber nicht, gleich der Querschnittsfläche der Einspritzdüse 610 sein oder diese überschreiten.
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Wie in 7 dargestellt, kann durch die Einspritzdüse 610 frisches Reinigungsfluid 700 in den Innenraum 108 der Membranpumpe 100 eingespritzt und gleichzeitig verschmutztes Fluid durch den Rücklaufanschluss 612 aus dem Innenraum 108 entfernt werden.
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8 ist eine Vorderansicht des Arbeitsendes des ersten Kopplers 304 mit einem Schutzstopfen 800, der installiert ist, um eine Verunreinigung des ersten Kopplers 304 zu verhindern, wenn er nicht in Gebrauch ist.
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Zurück zum schematischen Installationsdiagramm 500 (5) des Reinigungssystems 300: Der Tank 306 speichert das Reinigungsfluid. Die Umwälzpumpe 308 saugt das Reinigungsfluid aus dem Tank 306 an und fördert das Reinigungsfluid unter Druck zur Einspritzdüse 610, die einen Hochdruckstrom des Reinigungsfluids 700 (7) in den Innenraum 110 der Membranpumpe 100 leitet. Das verbrauchte Reinigungsfluid 702 verlässt die Membranpumpe 100 über den Ausgangsanschluss 612 und kehrt in den Tank 306 zurück, wodurch ein Reinigungsfluidzirkulationskreislauf geschlossen wird, wie grundsätzlich durch eine Reihe von Pfeilen mit durchgezogener Linie 502 (5) angedeutet. Entlang des Reinigungsfluidzirkulationskreislauf 502 sind geeignete Filter, Ventile, Druckregler und Zugangsanschlüsse/Ventile angeordnet.
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Während der Reinigung kann die Membran 104 (1) abwechselnd zwischen zwei Positionen bewegt werden, ähnlich wie die Membran 104 bei normalem Betrieb der Membranpumpe 100 bewegt würde. Durch diese Aktion der Membran 104 wird das Reinigungsfluid 700 aufgewirbelt, was die Reinigungseffizienz erhöht. Wie bereits erwähnt, verfügt die Membranpumpe 100 über einen pneumatischen Betätigungsanschluss 114. Während der Reinigung kann der pneumatische Membranbetätigungsanschluss 114 über einen zweiten lösbare Koppler 504 (5) mit einer wechselnden Gasdruckquelle 505 verbunden werden.
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Die wechselnde Gasdruckquelle 505 kann einen Venturi-Vakuumerzeuger 506 (der Einfachheit halber hier als „Venturi“ bezeichnet), der so angepasst ist, dass er ein relatives Teilvakuum (hier als „relatives Vakuum“ bezeichnet) erzeugt, und eine Druckgasquelle 508 aufweisen. Ein Umschaltventil 510 verbindet das relative Vakuum und das komprimierte Gas mit dem pneumatischen Membranaktivierungsanschluss 114 der Membranpumpe 100. Das Kippventil 510 liefert abwechselnd das relative Vakuum und das komprimierte Gas an den pneumatischen Membranaktivierungsanschluss 114 mit einer Frequenz zwischen etwa 0,1 Hz und etwa 10 Hz.
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Das Kippventil 510 kann z. B. von der Steuerung 400 (4) in Abstimmung mit der Zufuhr des Reinigungsfluids gesteuert werden. Das relative Vakuum und das komprimierte Gas sollten einen ausreichenden Druckunterschied aufweisen, um die Membrane 104 über den größten Teil oder den gesamten Auslegungsweg zu bewegen. In einigen Ausführungsformen ist der Druck des relativen Vakuums geringer als der atmosphärische Umgebungsdruck und der Druck des komprimierten Gases höher als der atmosphärische Umgebungsdruck.
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Je nach Art der verwendeten Umwälzpumpe 308 kann der Reinigungsfluidzirkulationskreislauf 502 ein Zweiwegeventil 511 und einen Spülanschluss 512 stromabwärts der Umwälzpumpe 308 aufweisen. Eine Spritze (nicht abgebildet) kann in den Spülanschluss 512 eingesetzt und zur Erzeugung eines Teilvakuums verwendet werden, um Reinigungsfluid aus dem Tank 306 in die Umwälzpumpe 308 zu saugen, um Luft aus der Umwälzpumpe 308 zu spülen.
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Der Reinigungsfluidzirkulationskreislauf 502 kann ein Zweiwegeventil 514 enthalten. In einer Stellung leitet das Zweiwegeventil 514 das Reinigungsfluid von der Umwälzpumpe 308 zur Einspritzdüse 610, wie oben beschrieben. In der anderen Stellung umgeht das Zweiwegeventil 514 den ersten Koppler 304 und leitet das Reinigungsfluid zurück zum Tank 306, wie durch den gestrichelten Pfeil 516 angezeigt, um zumindest aus einem Abschnitt des Reinigungsfluidzirkulationskreislaufs 502 Luft und Verunreinigungen auszuspülen.
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Eine externe Druckgasversorgung 518, z. B. Luft, kann zum Antrieb der Umwälzpumpe 308 und des Venturis 506 sowie zur Versorgung der Druckgasquelle 508 verwendet werden. Die Gasversorgung 518 sollte jedoch getrennt werden, z. B. durch separate Druckregler 520 und 522, um zu verhindern, dass Kompressor- oder Motoröldämpfe die Membran 104 verunreinigen. Alternativ kann die Umwälzpumpe 308 auch elektrisch betrieben werden.
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Der pneumatische Druck in der Druckgasquelle 508 sollte in einem Bereich von etwa 6 - 8 PSI (41.368,5 - 55.158,1 Pa) liegen, um die Membran 104 in einer Symphony-Vorrichtung 100 angemessen hin- und herzubewegen. Für andere Einanschluss-Fluidikvorrichtungen 100 kann ein geeigneter pneumatischer Druckbereich für die Druckgasquelle 508 empirisch oder theoretisch bestimmt werden, z. B. auf der Grundlage der mechanischen Eigenschaften der Einanschluss-Fluidikvorrichtung 100.
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Das relative Teilvakuum, das von dem Venturi 506 erzeugt wird, sollte in einem Bereich von etwa 2 - 3 inHg (6.772,78 - 10.159,2 Pa) eingestellt werden, um die Membran 104 in einer Symphony-Vorrichtung 100 angemessen hin- und herzubewegen. Für andere Einanschluss-Fluidikvorrichtungen 100 kann ein geeignetes Teilvakuum empirisch oder theoretisch bestimmt werden, beispielsweise auf der Grundlage der mechanischen Eigenschaften der Einanschluss-Fluidikvorrichtung 100.
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Das Reinigungssystem 300 ist für jede Einanschluss-Pumpe 100 geeignet. Das Reinigungssystem 300 kann die Membran 104 automatisch antreiben und dadurch das Reinigungsfluid 700 aufwirbeln, während bei manuellen Verfahren zur Reinigung von Einanschluss-Pumpen 100 die Membran 104 nicht angetrieben wird. Das Reinigungssystem 300 führt gleichzeitig aus: (a) Einspritzen des Reinigungsfluids 700 unter Druck in den Innenraum 110 der Membranpumpe 100 und (b) Abziehen des verbrauchten Reinigungsfluids 702 aus dem Innenraum 110. Auf diese Weise wird das Reinigungsfluid 702 im Inneren der Membranpumpe 100 kontinuierlich durch sauberes Fluid 702 ersetzt. Das verbrauchte Reinigungsfluid 702 wird fast sofort aus dem Innenraum 110 der Membranpumpe 100 ausgestoßen, so dass es keine Verunreinigungen mehr im Inneren der Membranpumpe ablagern kann. Verunreinigungen, die aus dem verbrauchten Reinigungsfluid 702 zurückbleiben, werden durch das frische Reinigungsfluid 700 ausgespült.
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Während die Erfindung anhand der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, können Modifikationen und Variationen der dargestellten Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von den hier offengelegten erfinderischen Konzepten abzuweichen. Obwohl beispielsweise bestimmte Parameterwerte, wie Abmessungen und Werkstoffe, in Bezug auf offengelegte Ausführungsformen genannt werden, können im Rahmen der Erfindung die Werte aller Parameter über weite Bereiche variieren, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden. Sofern im Kontext nicht anders angegeben oder für einen Fachmann verständlich, bedeuten Ausdrücke wie „etwa“ innerhalb von +20%.
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Wie hierin einschließlich der Ansprüche verwendet, bedeutet der Begriff „und/oder“ im Zusammenhang mit einer Liste von Gegenständen einen oder mehrere der Gegenstände in der Liste, d. h. mindestens einen der Gegenstände in der Liste, aber nicht unbedingt alle Gegenstände in der Liste. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, bedeutet der Begriff „oder“ im Zusammenhang mit einer Liste von Gegenständen einen oder mehrere der Gegenstände in der Liste, d. h. mindestens einen der Gegenstände in der Liste, aber nicht notwendigerweise alle Gegenstände in der Liste. „Oder“ bedeutet nicht „ausschließlich oder“.
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Obwohl Aspekte von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Flussdiagramme und/oder Blockdiagramme beschrieben werden können, können Funktionen, Vorgänge, Entscheidungen usw. aller oder eines Teils der einzelnen Blöcke oder einer Kombination von Blöcken kombiniert, in separate Vorgänge aufgeteilt oder in anderer Reihenfolge ausgeführt werden. Verweise auf ein „Modul“ dienen der Vereinfachung und sind nicht als Einschränkung der Implementierung gedacht. Jeder Block, jedes Modul oder eine Kombination davon kann ganz oder teilweise als Computerprogrammanweisungen (z. B. Software), Hardware (z. B. kombinatorische Logik, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), Prozessor oder andere Hardware), Firmware oder Kombinationen davon implementiert werden.
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Die Steuerung 400 oder Teile davon können durch einen oder mehrere Prozessoren implementiert werden, die in einem Speicher gespeicherte Anweisungen ausführen oder von diesen gesteuert werden. Bei jedem Prozessor kann es sich um einen Allzweckprozessor, wie z. B. eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Spezialprozessor usw. oder eine Kombination davon handeln.
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Bei dem Speicher kann es sich um einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen Speicher oder eine Kombination davon handeln, der für die Speicherung von Steuersoftware oder anderen Anweisungen und Daten geeignet ist. Anweisungen, die die Funktionen der vorliegenden Erfindung definieren, können einem Prozessor in vielen Formen zugeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Informationen, die dauerhaft auf greifbaren, nicht übertragbaren, nicht beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind (z. B., (z. B. Festwertspeichergeräte in einem Computer, wie ROM, oder Geräte, die von einem Computer-E/A-Zusatzgerät gelesen werden können, wie CD-ROM- oder DVD-Disks), Informationen, die veränderbar auf greifbaren, nicht transitorischen, beschreibbaren Speichermedien (z. B. Disketten, entfernbare Flash-Speicher und Festplatten) gespeichert sind, oder Informationen, die über ein Kommunikationsmedium, einschließlich verdrahteter oder drahtloser Computernetze, an einen Computer übermittelt werden. Auch wenn Ausführungsformen in Verbindung mit verschiedenen illustrativen Datenstrukturen beschrieben werden, können Systeme unter Verwendung einer Vielzahl von Datenstrukturen realisiert werden.
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Offengelegte Aspekte oder Teile davon können in einer Weise kombiniert werden, die oben nicht aufgeführt und/oder nicht ausdrücklich beansprucht wird. Darüber hinaus können die hierin offenbarten Ausführungsformen in geeigneter Weise ohne jedes Element, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist, ausgeführt werden. Dementsprechend sollte die Erfindung nicht als auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
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Die hier verwendeten numerischen Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und „dritter“ dienen zur Unterscheidung der jeweiligen Kupplungen, Schalterstellungen, Innenvolumina, Ventile, Ausgänge usw. voneinander und sollen nicht eine bestimmte Reihenfolge oder Gesamtzahl von Kupplungen, Schalterstellungen, Innenvolumina, Ventilen, Ausgängen usw. in einer bestimmten Ausführungsform angeben. So kann eine bestimmte Ausführungsform beispielsweise nur ein zweites Ventil und ein drittes Ventil aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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