DE2543797A1

DE2543797A1 - Rotationsrollenpumpe zur foerderung einer fluessigkeit wechselweise in zwei zusammendrueckbaren schlaeuchen

Info

Publication number: DE2543797A1
Application number: DE19752543797
Authority: DE
Inventors: Luciano Della Bianca
Original assignee: BIOENGINEERING RESEARCH
Current assignee: BIOENGINEERING RESEARCH
Priority date: 1975-07-01
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1977-01-13
Also published as: DK297976A; ES449052A1; AT340775B; GB1498376A; SE7606413L; NL7607127A; NO762264L; JPS526107A; BR7604292A; FR2316456A1; CH606813A5; ATA425176A; US4060348A; IT1039598B; BE843526A; CA1049326A

Description

PATENTANWALTS B OK O U-A DÜSSELDORF · SCIiUMANNSTU. O7

PATENTANWÄLTE:
Dipl. Ing W. COHAUSZ · Dipl -Ing. W. FLORACK ■ DipL-liig. R. KNAUF · Dr. Ing., Dipl.-Wirfech -Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

BIOENGTNEERING RESEARCH

I¹I-, Rue Jean-Pierre ßrasseur

Luxembourg

Itotationsrollenpumpe zur Füiüerung einer Flüssigkeit wechselweise in zwei zusainmendrückbaren Schläuchen

Die Erfindung betrifft eine Ilotationsrollenpumpe zur Förderung einer Flüssigkeit wechselweise in zwei zusammendrückbaren Schläuchen, bestehend aus einem Ständer mit einer halbzylindrischen Sitzfläche, einer in der halbzylindrischen Sitzfläche in axialer Lage angeordneten Welle, einem mit der Welle aus einem Stück bestehenden Läufer, der an den gegenüberliegenden Enden mit nicht angetriebenen Rollen versehen ist, einem Spalt zwischen der halbzylindrischen Sitzfläche und den Rollen zur Aufnahme der Schläuche, die im wesentlichen parallel zueinander und zu einer Schnittlinie zwischen einer rechtwinklig zur Achae der Sitzfläche gelegenen Ebene und der Sitzfläche angeordnet sind, und einer Einrichtung zur mikrometrischen Regulierung des Spaltes zwischen Sitzfläche und Rollen und damit der Zusammendrückbarkeit der Schläuche.

Eine derartige Rotationsrollenpumpe eignet sich besonders zur Erzeugung eines wechselweisen Pumpvorgangs in /wei getrennten Schläuchen, wobei während des ersten halben Lauferumlaufe nur in dem einen Schlauch ein Pumpvorgang und während des zweiten halben Läuferumlaufs

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nur in dem zweiten Schlauch ein Puiupvorgang stattfindet. Dabei ist es möglich, die Zeitspanne zwischen dem Ende des Pumpvorgangs in
dem einen Schlauch und dem Deginn des Pumpvorgangs in dem zweiten Schlauch in weiten Grenzen zu verändern.

Eine derartige Pumpe kann zwar mit Vorteil auf vielen Gebieten der Technik eingesetzt werden, wo es wünschenswert ist, mit nur einer
Pumpe Pumpvorgänge in zwei getrennten Schläuchen zu erzeugen; ihre Ilauptanwendung findet die Pumpe jedoch in der Medizintechnik und
hier wieder insbesondere bei der Herstellung eines extrakorporalen Blutkreislaufs, wie er beispielsweise bei der Dialyse und Ultrafiltration des Blutes oder bei chirurgischen Eingriffen oder Situationen erforderlich ist, bei denen eine Herz-Lungen-Maschine oder eine ähnliche Vorrichtung eingesetzt werden muß. An Hand einer solchen Anwendung soll die Erfindung auch beschrieben werden.

Bei den erwähnten medizinischen Situationen wird oft eine Vorrichtung benötigt, mit der man die Blutflüssigkeit wechselweise durch
zwei getrennte Schläuche fördern kann. Beispielsweise sind bei der Dialyse und Ultrafiltration des Blutes nach der Kanälenmethode mit einer einzigen Nadel und einer Y-Verbindung in dem extrakorporalen Kreislauf mit einer arteriellen Leitung zur Überführung des zu reinigenden Blutes aus einer arterialisierten Ader des Patienten zum
Dialysiergerät und einer venösen Leitung zur Förderung des gereinigten Blutes aus dem Dialysiergerät zu der arterialisierten Ader
zwei Pumpen — eine für jede Leitung — erforderlich, um den gewünschten Blutdurchsatz zu gewährleisten. Statt zwei Pumpen kann man auch eine Pumpe mit zwei Pumpköpfen verwenden; doch da die Pumpvorgänge in der arteriellen und venösen Leitung abwechselnd und in einer vorgegebenen Zeitfolge stattfinden müssen, ist es notwendig, daß die Pumpen oder Pumpenköpfe nicht nur mit eigenen Antrieben,
sondern auch mit elektronischen Synchronisiereinrichtungen ausgerüstet sind, die die Pumpen oder Pumpenköpfe entsprechend der vorgegebenen Zeitfolge betätigen.

Da bei den bekannten Pumpvorrichtungen die Antriebe doppelt vorhanden sein müssen und auch noch eine komplizierte elektronische Syn-

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chronisiereinrichtung erforderlich ist, sind diese Pumpvorrichtungen nicht nur kompliziert, sondern es besteht auch ein hohes Risiko, daß Störungen oder Ausfälle eintreten. Auch werden dadurch die Herstellungs- und Wartungskosten der Apparate, in denen die Pumpvorrichtungen eingesetzt werden, beträchtlich erhöht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsrollenpumpe mit nur einem Pumpkopf zur Verfügung zu stellen, mit der Pumpvorgänge in zwei getrennten Schläuchen oder Leitungen erzeugt werden können, wobei es ferner möglich sein soll, die Zeitspanne zwischen dem Ende des Pumpvorgangs in dem einen Schlauch und dem Beginn des Pumpvorgange in dem anderen Schlauch in weiten Grenzen zu verändern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hei einer Rotationsrollenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede Rolle aus zwei zylindrischen und koaxialen Elementen von verschiedenen Durchmessern besteht, von denen das Element mit dem größeren Durchmesser die zwischen ihm und der Sitzfläche angeordneten Schläuche zusammendrückt, während das Element mit dem kleineren Durchmesser die zwischen ihm und der Sitzfläche-angeordneten Schläuche nicht zusammendrückt, wobei die Elemente an der einen Rolle in entgegengesetzter Reihenfolge zu den Elementen an der anderen Rolle angeordnet sind, so daß bei einer halben Umdrehung des Läufers zunächst die eine Rolle den einen Schlauch zusammen- und den anderen Schlauch nicht zusammendrückt, während bei der'zweiten halben Umdrehung des Laufere die andere Rolle den anderen Schlauch zusammen- und den einen Schlauch nicht zusammendrückt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

An Hand der beigefügten Zeichnung wird ein Aueführungsbeispiel der Erfindung naher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpvorrichtung teilweise im

Querschnitt längs der Linie Il—Il in Fig. 1 und teilweise in weggebrochener Darstellung;

Fig. 3 eine schema tische Darstellung (Draufsicht) einer Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Hollen so angeordnet sind, daß der Beginn eines Pumpvorgangs in einem Schlauch mit dem Ende des Pumpvorgangs in dem anderen Schlauch zusammenfällt; und

Fig. ^i eine schematische Darstellung (Draufsicht) einer Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung ähnlich der in Fig. dargestellten Pumpvorrichtung, bei der die Rollen so angeordnet sind, daß der Beginn des Pumpvorgangs in dem einen Schlauch vor dem Enth· des Pumpvorgangs in dem anderen Schlauch stattfindet.

Die Rotationsrollenpumpe gemäß der Erfindung hat eine Pumpvorrichtung, die in den Figuren durch das Bezugszeichen T gekennzeichnet ist. Antriebsmotor und andere gebräuchliche Zubehöreiririchtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Pumpvorrichtung T besteht aus einem Ständer 1, der mit (nicht dargestellten) Befestigungselementen zur Montage der Pumpe auf einer (nicht dargestellten) Grundplatte versehen ist. Der Ständer 1 weist im Innern eine halbzylindrische Sitzfläche auf. In der halbzylindrischen Sitzfläche ist drehbar in axialer Lage eine Welle 2 montiert, deren Enden in Wälzlagern 3, 4 gelagert sind, die in geeigneten Aussparungen des Ständers 1 untergebracht sind.

Auf der Welle 2 ist ein Läufer 5 aufgekeilt, der aus einem auf der Welle 2 befestigten Mittelkörper 5a und gabelförmigen Elementen 5b, 3c besteht. Zwischen den Schenkeln der Gabel 5b erstreckt eich ein Zapfen P¹, an dem drehbar auf Wälzlagern 6, 7 eine nicht angetriebene Holle θ Bontiert ist. Die Rolle 8 besteht aus zwei zylindrischen, koaxialen Elenenten Ba₁ 8b, von denen da« Element 8a einen größeren Durchmesser als das Element 8b hat. Zwischen den Schenkeln der Ga bel 3c erstreckt sich ebenfalls ein Zapfen P", an dem drehbar auf

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Wälzlagern 9, 10 eine nicht angetriebene 11« 1 Ie 11 montiert ist. Die Hülle 11 besteht aus zwei zylindrischen, koaxialen Elementen lla, lib, von denen daa Kiemen t lla einen größerei; Durchmesser als das Element lib hat. Die Hollen H, 11 sind in den jeweiligen (iabeln so montiert, dall aus Gründen, die weiter unten erläutert weiden, die Iteihenfolge der l'leniente bei tier einen Holle H en t gegen« eae tz t zu der Reihenfolge der V. lernen Ie bei der anderen Holle 11 ist.

Die Stellung der Gabeln 5b, 5c und der von ihnen gehaltenen Rollen relativ zu dem Mitte 1 körper 5a kann mit Hilfe der Gleitkupplungen 12, 13 verändert und mit Hilfe endloser Mikrometerschrauben 14, 15 genau eingestellt werden. Mit Hilfe der Befestigungsschrauben 16, 17 können die gabelförmigen ti lernente 5b, 5c in jeder gewünschten Lage testgestellt werden. Mit Hilfe der G1 eitkupplungen 12, 13 können die Hollen 8, 11 rechtwinklig zur Haupt- oder Längsachse y—y des Läufers 5 verschoben werden. Zum Verschieben der Hollen 8, 11 mit den Zapfen 1", P" parallel zur Längsachse des Läufers 5 können in den Gabeln in bekannter Weise (nicht dargestellte) Schlitze zur Aufnahme geeigneter Mi kr owe i er-St.e 1 !einrieb tungen vorgesehen werden.

im lauern der halbzylindrischen Sitzfläche sind an dieser zwischen den Hollen 8, 11 und der Sitzfläche zwei zusammendrückbar Schläuche 18, 19 aus einem geeigneten inerten Material von ausreichender Elastizität (z. fl. l'olyviny lchlorid) angebracht, in denen die zu pumpende Flüssigkeit gefördert wird. Die Schläuche sind im wesentlichen parallel zueinander und zu einer Schnittlinie angeordnet, «lie von einer rechtwinklig zur Achse der halbzylindrischen Sitzfläche und ihrer Oberfläche liegt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat der/zwischen der halbzylindrisei η Sitzfläche und den Außenflächen der zylindrischen Rollenelemente mit verschiedenen Durchmessern eine solche Breite, daß nur der zwischen der halbzylindrischen Sitzfläche und dem Rollenelement mit dem größeren Durchmesser der Rolle, die in einem gegebenen Zeitpunkt parallel zu der halbzylindrischen Sitzfläche läuft, befindliche Schlauch zusammengedrückt und die in ihm enthaltene Flüssigkeit durch einen Pumpvorgang weitergefördert wird, während der andere Schlauch

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von dem Hollenelement mit dem kleineren Durchmesser nur leicht berührt wird, wobei es zu keiner nennenswerten Zusammendrückung des Schläuche kinnrut.

Die Pumpe arbeitet wie folgt:

Wenn der Läufer 5 sich in Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeils dreht, drückt das zylindrische Rollenelement 8a mit dem größeren Durchmesser den Schlauch 18 gegen die halbzylindrische Sitzfläche (Fig. 2) und preßt ihn dadurch zusammen, während das zylindrische Hollenelement 8b mit dem kleineren Durchmesser keine Preßwirkung auf den Schlauch 19 ausübt. Dieser Zustand dauert so lange, bis die Rolle 8 ihre Bahn an der halbzylindrischen Sitzfläche durchlaufen hat (d. h. bis die Itolle 8 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung einen Bogen von 180 durchlaufen hat).

In diesem Augenblick beginnt die Rolle 11, die während des Umlaufs um ΙΒυ in bezug auf die Fig. 1 gezeigte Stellung keinerlei Druck auf die Schläuche ausgeübt hat, den Schlauch 19 mit dem zylindrischen Hollenelement 11a mit dem größeren Durchmesser zusammenzudrücken, während das Rollenelement lib mit dem kleineren Durchmesser keinerlei Druck auf den Schlauch 18 ausübt.

Aus Vorstehendem iöt ersichtlich, daß bei einem vollständigen Umlauf des Läufers 5 die Schläuche wechselweise von jeweils nur einer Rolle zusammengedrückt werden, jeder Schlauch einmal im Verlauf einer halben Umdrehung des Läufers 5· Dadurch wird auf die in den Schläuchen enthaltene Flüssigkeit abwechselnd eine Pumpwirkung ausgeübt.

An Hand der Figuren 3 und 4 läßt sich zeigen, daß mit der Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung jede gewünschte Phasenverschiebung (Verzögerung oder Vorverlegung) zwischen dem Beginn der Pumpphase bei einem Schlauch und dem Ende der Pupphase bei dem anderen schlauch erzielt werden kann. Wenn beispielsweise der Beginn dor Pumpphase bei einem Schlauch iuit dem Ende der Pumpphase bei dem anderen Schlauch zusammenfallen soll, verstellt man nach dem Lösen der Befestigungsschrauben l6, 17 die Mikrons terschrauben 14, 15 derart, daß die

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Gabeln 5b, 5c in eine Stellung gebracht werden, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.

In Fig. 4 ist schematisch die Pumpvorrichtung der Fig. 1 dargestellt, jedoch mit einer etwas anderen Stellung des Läufers 5· Man sieht, daß, wenn die Rolle 8 (in der oberen Stellung) mit dem Zusammendrükken des Schlauche 18 beginnt, die Holle 11 das Zusammenpressen des Schlauche 19 noch nicht beendet hat. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Gabeln gibt es daher eine Zeitspanne, während der beide Schläuche zuh: imnengedriickt werden.

Jede Bedienungsperson mit durchschnittlicher Sachkunde ist in der Lage, die Gabeln 5b, 5c in einem solchen Abstand voneinander einzustellen, daß jede gewünschte Vorverlegung oder Verzögerung bei den Pumpj.uasen erzielt wird.

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Claims

Ansprüche

1.^Rotationsrollenpumpe zur Förderung einer Flüssigkeit wechselweise in zwei zusammendrüekbaren Schläuchen, bestehend aus einem Ständer mit einer halbzylindrischen Sitzfläche, einer in der halbzylindrischen Sitzfläche in axialer Lage angeordneten Welle, einem mit der Welle aus einem Stück bestehenden Läufer, der an den gegenüberliegenden Enden mit nicht angetriebenen Rollen versehen ist, einem Spalt zwischen der halbzylindrischen Sitzfläche und den Rollen zur Aufnahme der Schläuche, die im wesentlichen parallel zueinander und zu einer Schnittlinie zwischen einer rechtwinklig zur Achse der Sitzfläche gelegenen Ebene und der Sitzfläche angeordnet sind, und einer Einrichtung zur mikronietri sehen Regulierung des Spalte zwischen Sitzfläche und Rollen und damit der Zusainmendrückung der Schläuche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (8, 11) aus zwei zylindrischen und koaxialen Elementen (8a, 8b; 11a, lib) von verschiedenen Durchmessern besteht, von denen das Element (8a bzw. Ha) mit dem größeren Durchmesser die zwischen ihm und der Sitzfläche angeordneten Schläuche (18 bzw. 19) zusammendrückt, während das Element (8b bzw. 11 b) mit dem kleineren Durchmesser die zwischen ihm und der Sitzfläche angeordneten Schläuche nicht zusammendrückt, wobei die Elemente (8a, 8b) an der einen Rolle in entgegengesetzter Reihenfolge zu den Elementen (Ha, Hb) an der anderen Rolle angeordnet sind, so daß bei einer halben Umdrehung des Läufers (5) zunächst die eine Rolle (8) den einen Schlauch (18) zusammen- und den anderen Schlauch (19) nicht zusammendrückt, während bei der zweiten halben Umdrehung dee Läufers (5) die andere Rolle (ll) den anderen Schlauch (19) zusammen- und den einen Schlauch (18) nicht zusammendrückt.

2. Rotationsrpllfcupumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (12—17) zur Veränderung der Zeitspanne zwischen dem Ende eines Pumpvorgange bei einem Schlauch und den Beginn des Pumpvorgang· bei dem anderen Schlauch vorgesehen ist, die eine Verschiebung der Rollen (8, ll) rechtwinklig zur Längsachse (y—y) dee Läufers (5) bewirkt.

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3. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichriej^, daß der Läufer (5) aus einem Mittelkörper (5a) besteht, der an der Welle (2) befestigt ist und an dem zwei gabelförmige Elemente (5b, 5c) lösbar angebracht sind, und daß die Einrichtung zur Verschiebung der Hollen (8, 11) rechtwinklig zur Längsachse (y—y) des Läufers (5) aus einer G leiikupplung (12, 13) zwischen jedem gabelförmigen Element (5b, 5c) und dem Mittelkörper (5a), endlosen Mikrometerschrauben (14, 15) sowie Befestigungsschrauben (l6, 17) zur Feststellung der Hollen (8, ll) in der gewählten Lage besteht.

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