DE1653595A1 - Verformbare Membran - Google Patents

Description

Bei zahlreichen technischen Geräten werden biegsame und verformbare .Membranen verwendet, um Pulsierungs«- oder Pumpwirkungen zu erzielen. Derartige Membranen, die im Ruhezustand im allgemeinen eben sind, werden durch die. Wirkung des Druckes eines mit einer ihrer Seiten in Berührung stehenden Fluids verformte, Unter der Wirkung dieses Druckes bläht sich die an ihrem j&ußenumfang festgehaltene Membran auf und bewirkt durch ihre Verformung eine zum Pumpen nützbare Voluraen- - änderung*

Eine Pumpwirkung kann auch durch direkte mechanische Betätigung der Membran erreicht werden, indem die Mitte

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der liembran mittels eines Stiftes oder ei:ior entsprechenden Einrichtung-verschaben wird·

Gegenstand der Erfindung ist eine biegsam "er-foririare liembran» die derart ausgebildet ist, daß sie sich durch eine vom Inneren der Heiabran erfolgende iünwirirung eines Fluids im Aufbau und der Stärke varfox-mt«

Bei dieser Membran wird das Aufblähen oder Ausbeulen nicht durch äußere Einwirkung, verursach~c_t sondern ist eine Folge einer im Inneren der liembran auftretenden Wirkung»

Gemäß einer vorteilhaften Ausi'ührungsxQria bestehe die liembran aus einer Anordnung von spiralförmig aufgewickelten Rohren mit verformbarem vorzugsxfeise elliptischem Querschnitt oder ist mit einer derartigen Arierdnung verbunden, wobei die Eohre aneinanderstoßend übereinander oder nebeneinander angeordnet und mit einer Druckfluid— quelle verbunden sind. Im Falle einer ovalen Ausbildung der Rohre bewirkt eine Zuführung von Druckfluid, daß dex· Querschnitt der- Eohre kreisförmig wird» wobei der Übergang von der ovalen zur kreisförmigen iforci ein Aufblähen oder Verschieben der Iiembx'an aux* Folge Lab» Diese Verformung bewirkt eine Volumeriänderung, die von einen Equipen des

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sich außerhalb der Membran befindenden Fluids begleitet ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:

Fig. i eine Schnitt ansicht der Membran in Buhestellung, Fig. 2 eine Draufsicht dieser Membran,

Fig. 3 ©ine Schnittansicht der gleichen Membran in Aufblähstellung,

Fig. Jf- eine Schnittansicht einer Ausführungsvariante, die - - .

Fig« 5 und 6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer konvexen Membran, deren Verformung entgegengesetzt zu der der Membranen nach den Fig. 1 bis 3 erfolgt,

Fig. ? eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungs·» g die

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Pig. 8 und 9 Sohnlttansiohten einer weiteren Ausführungsform mit zylindrisch ausgebildeter Membran in den zwei Stellungen,

Fig. 10 eine AusführungsVariante,

Pig. 11 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 12 eine Schnittansicht entsprechend der Linie XII-XII der Pig. 11, welche die Membran in Ruhestellung zeigt, und die

Pig· !3 eine Schnittansicht der gleichen Membran in aktiver Stellung.

Nach den Fig. 1 und 2 besteht die Membran aus einem spi« ralförmig gewickeltem Bohr 10. Dieses Bohr weist einen ovalen Querschnitt auf, und die offenen folgenden Windungen des Rohres grenzen aneinander und sind bei 11 miteinander verklebt oder verschweißt. Der Außenrand 12

gebildeten
der so Spirale ist in eine Halteeinrichtung eingespannt, die beispielsweise aus zwei Teilen 13 und 14 besteht, welche zusammengespannt sind und den Band festklemmen.

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Das spiralförmige Bohr 10 1st im Mittelteil 15 gesohlos· sen und mit seinem Auflenende 16 mit einer Fluidquelle verbunden.

Entsprechend der Darstellung in Fig· 1 sind spalt die aufeinanderfolgenden Windungen des Bohres 10 im Buhe·» zustand im wesentlichen in einer gleichen Ebene ausgerichtet. Wenn dem Bohr 10 durch das Ende 16 ein Druckfluid zugeführt wird, so möohte das ovale Bohr 10 eine Kreisform annehmen· Aus diesem Grunde nimmt die an ihrem Band 12 eingespannte Membran, die sieh In ihrer, eigenen Ebene nkftb ausdehnen kann, eine gekrümmte Form ein, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist·

Dieses Aufblähen wird dazu ausgenutzt, ein mit der Membran in Berührung stehendes Fluid oder zwei sich in Berührung mit der Membran befindende Fluide zu pumpen oder in Fulsierung zu versetzen.

Wenn der Überdruck im Inneren des Bohres 10 beseitigt wird, so nimat die Membran wieder ihre ursprüngliche ebene Lage ein (Flg. 1), und war als Folge der Elastizität oder der Verbindung mit dem Beatdruok, der auf die aktive Seite der Membran einwirkt·'

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Diese Membran weist den Vorteil auf, dafl zu ihrem Betrieb keinerlei äuflere Betätigung mittels Druck oder mechanischer Einwirkung erforderlich ist· Die Verformung ist eine Folge einer τοη innen erfolgenden Einwirkung auf den Aufbau der Membran· Dadurch ergibt sieh eine beträchtliche Verringerung des Baumbedarfs·

Sin weiterer Vorteil besteht darin, daa es mittels der Membran möglich ist, die Wirkung eines Impulses mit großem Druok und sehr geringem Volumen in eine Verschiebung eines groSen Volumens mit niedrigem Druok umzuformen oder umgekehrt« Die Membran ermöglicht somit große Verformungen und als Folge davon erhöhte Fumpkapazitäten durch Einführen einer sehr geringen Menge an unter hohem Druok stehenden Fluid·

Somit können geringe Volumendifferenzen mit beträchtlichen Druckänderung·*! Terwendet und verstärkt werden, wie sie bei den magnetised oder piezoelektrisch bedingten Dehnung*«· oder Kontraktionsersohelnungen erzeugt werden·

Außerdem gestattet diese Membran ein beträohtliohes Durohfedern, ohne daft el erforderlich wäre, sie in geeignete Volumen und Gehäuse mit erheblichen Abmessungen einzusohlleien·

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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung (Pig· k) sind die die Membran bildenden Windungen des Rohres 10 mit elliptischem Querschnitt, dessen große Achsen zueinander parallel sind und dessen kleine Achsen aneinandergrenzen, mit einer oder zwei dünnen Flächen 17, 18 aus elastischem Material fest verbunden.

Anstelle einer Membran, die im Ruhezustand eben ist und bei Verformung eine konvexe Gestalt annimmt, wie dies in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, kann gemäß der Erfindung eine Membran auch derart ausgebildet sein, daß sie im Ruhezustand konvex ist, so wie die Fig. 5 und 6 zeigen· Die Membran besteht dabei aus rohrförmigen Elementen 19 mit ovalem oder elliptischem Querschnitt, wobei die Enden der großen Achsen d@r Ellipsen aneinandergrenzen· -

Wenn diesen Elementen I9 ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird, so versucht dieses, das Rohr in eine Kreisform 20 (Fig. 6) zu bringen, wodurch die große Achse verkürzt wird und folglich eine Verformung im Sinne

was eines Flachwerdens der Membran eintritt, -wetehe eine

Pumpwirkung gewährleistet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform (Fig· 7) besteht

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die Membran aus aneinandergrenzenden konzentrischen Höheren 21, wobei zwischen aneinandergrenzenden Bohren Verbindungsdurchlässe 22 vorgesehen sind*

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Membran aus zwei Halbschalen 21a und 21b bestehen, die durch Gießen hergestellt und miteinander verschweißt oder verklebt sind. Das Verschweißen oder Verkleben erfolgte bei der Weise, daß Verbindungskanäle 22 ent» stehen.

Bei einer anderen Ausftihrungsform der Erfindung (Fig. 8 und 9) wird das Bohr 23 mit elliptischem Querschnitt schraubenförmig gewickelt oder in Form von aneinandergrenzenden und miteinander verbundenen Bingen angebracht, so daß «eine zylindrische Anordnung entsteht, an deren Ende eine Wand Zk befestigt 1st. Wird das schraubenförmig gewickelte Bohr mit einet* Druokf luidquelle verbunden, so verformt es sich bei £3a und wird kürzer (Fig. 9), wobei die Wand 2h um eine Strecke A verschoben wird.

Anstelle der in den Fig. 8 und 9 dargestellten zylindrischen Ausbildung des verformbaren Teils könnte auch ein Teil mit konischer, kugelförmiger oder jeder anderen Gestalt gewählt werden.

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Die in Pig. 10 dargestellte Ausführungsfοrm einer Membran besteht aus elliptischen Hohlelementen 25, die in Form einer bezüglich der Seite 26 des zu pumpenden Fluids konkav ausgebildeten Tasche angeordnet sind.

Wenn den Elementen 25 ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird, so erfolgt eine Verformung der Anordnung. Die elliptischen Elemente nehmen kreisförmige Gestalt an, und die Membran nimmt die Stellung 27 ein. Diese Verschiebung und die daraus resultierende Volumenänderung gewährleisten, daß auf das bei 26 zugeführte Fluid eine Pumpwirkung ausgeübt wird»

Selbstverständlich könnte die durch ein unter Druck stehendes Fluid bewirkte Verformung auch mittels eines internen Unterdrücke erzeugt werden.

Die erfindungsgemäß© Membran kann bei allen Anwendungsfällen üblicher Membranen beim Pumpen, in Meß- oder Steuereinrichtungen, usw_e eingesetzt werden.

Aufgrund; ihrer Vorteile ist die erfindungsgemäße Membran insbesondere zur Schaffung implantabler Herzen geeignet, d.h. von Pumpen zur Unterstützung, bzw. zum Ersetzen des Herzens im Blutkreislauf. Speziell ist die Membran

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bei Pumpen dieser Art geeignet, welche durch magnetische oder piezoelektrische Wirkung betätigt werden«

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine Ausfüimuigsform, die insbesondere - aber nicht ausschließlich - bei einer ein künstliches Herz bildenden Pumpe verwendbar ist. Dieses künstliche Herz, das implantabel ausgebildet ist, kann ™ anstelle eines natürlichen Herzens angebracht werden·

Diese Vorrichtung besteht aus zwei nebeneinander angeordneten leihen 28, 29 von rohrförmigen Elementen 28 mit elliptischem Querschnitt» Dies© rohrförmigen Elemente 28 5 29 sind nebeneinander angeordnet* "um eine ia wesentlichen iwrssföralge Tasche zu bilden wsä.- sind an der unteren Spitze 30 miteinander verbunden.

A Die verschiedenen Elemente 28 oder 29 sind entweder direkt durch geeignete Öffnungen oder durch Sammelbehälter miteinander verbunden· Diezwei Reihen 23 und 29 sind durch eine Zwischenwand 31 in der Weise getrennt, daß jede Reihe von Elementen 28 oder 29 eine abwechselnd in Tätigkeit tretende Herskammer bildet.

Wird der Anordnung von Bohren 28 ein sinter Druck stehendes Fluid zugeführt, so verformen sich dies© Bohre und

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trachten danach, eine kreisförmige Gestalt anzunehmen. Diese Verformung verkürzt die Wand 28, wodurch diese bei 28a in die Nähe der Zwischenwand 31 gelangt«-Dadurch* wird eine dem Baum 32 entsprechende Volumenänderung er« zeugt und das in dem Baum enthaltene Fluid, ζ·Β· Blut, in Bewegung gesetzt bzw. ausgeführt«

Der gleiche Effekt wird durch die Wand 29 erzeugt, die sich unter dem Einfluß eines in die elliptischen Bohre ™ eingeführten Fluids verformt und die Stellung 29a einnimmt, wobei das in dem Baum 33 enthaltene Fluid verdrängt wird.

Die aus den Wänden 28 und 29 bestehende Anordnung nimmt somit abwechselnd die in den Fig. 12 und 13 dargestellte Lage ein und führt demnach die natürlichen Bewegungen des Herzens aus.'

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-Pätentaneprüche- -12-

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1») Verformbare Membran zur Erzeugung von Fluid-Pulsierungs- oder Pürapef fekten, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich durch eine von innen erfolgende Einwirkung eines Fluids im Aufbau und in der Stärke verfonnt#

   2. Verformbare Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet , daß sie aus einem spiralförmig gewickelten Rohr naftnj fifi besteht, daß die Windungen untereinander verschweißt sind, daß der Außenrand in eine Halterung eingespannt ist, daß das Bohr mit einer unter Druck stehenden Fluidquelle verbunden ist und daß die Zuführung des Fluids die Verformung des Rohres und damit das Aufblähen der Membran bewirkt»

   3, Verformbare Membran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das spiralförmig gewickelte Rohr mit einer oder zwei verformbaren Wänden verbunden ist.

   4.· Verformbare Membran nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß sie aus konzentrischen

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   i c ς ο ε: ο ε

   ί I U νϊ O ν? ν? J

   Bohren besteht, die miteinander verschweißt sind und untereinander in Verbindung stehen.

   5. Verformbare Membran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e ken η,ζ e i σ h η e t , daß sie aus zwei zusammengeschweißten Schalen besteht, welche miteinander in Verbindung stehende konzentrische Rohre bilden.

   6. Verformbare Membran nach Anspruch I₉ dadurch gekennze i ohne t ₉ daß sie aus einem schraubenförmig gewickelten, zylindrischen oder konischen Rohr mit elliptischem Querschnitt besteht und mit einer quer zum freien Ende des Rohres verlaufenden Wand fest verbunden ist»

   7. Verformbare Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet ,· daß sie aus einem Rohr mit aneinandergrenzenden Elementen besteht, welche eine verformbare Tasche bilden.

   8. Verformbare Membran nach Anspruch 1, dadurch _;;, gekennzeichnet, daß sie die Wand einer künstlichen Herzkammer bildet· . ;'-»'<

   9. '/erlormbare Membran naeü Anspruch^, aadürcii

   S e Ic ennzeiclijae t , daß das Rohr elliptischen Querschnitt hai;.

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