DE3326785C2

DE3326785C2 - Pump rotor for peristaltic roller pumps

Info

Publication number: DE3326785C2
Application number: DE19833326785
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Chem. Dr. 6683 Spiesen-Elversberg Mathieu; Artur Dipl.-Ing. 6690 St Wendel Meisberger; Hans-Jürgen Dipl.-Phys. Dr. 6690 St Wendel Neumann; Wolfram Dipl.-Ing. 6683 Spiesen-Elversberg Weber
Original assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3326785A1

Abstract

Bei einem Pumpenrotor für peristaltisch arbeitende Rollenpumpen, insbesondere für Schlauchpumpen in der Medizintechnik, werden zwei Rollenträger (9, 10) mittels zweier Hebelstangen (22, 23) und zwei Federn (15, 17) derart getriebeverbunden und gesteuert, daß die auf einem Pumpenschlauch (30) abrollenden Rollen (20, 21) einerseits immer auf einem Wälzkreis mit konstantem Durchmesser laufen und andererseits sich selbständig auf Pumpenschläuche mit unterschiedlichen Wandstärken oder Durchmessern einstellen können. Das Auftreten von positiven oder negativen Druckspitzen in einem mittels der Rollenpumpe geförderten Medium ist somit praktisch ausgeschlossen.In a pump rotor for peristaltic roller pumps, in particular for hose pumps in medical technology, two roller carriers (9, 10) are gear-connected and controlled by means of two lever rods (22, 23) and two springs (15, 17) in such a way that the on a pump hose ( 30) unrolling rollers (20, 21) on the one hand always run on a pitch circle with a constant diameter and on the other hand can adjust independently to pump hoses with different wall thicknesses or diameters. The occurrence of positive or negative pressure peaks in a medium conveyed by means of the roller pump is therefore practically impossible.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pumpenrotor für peristaltisch arbeitende Rollenpumpen, insbesondere für Schlauchpumpen in der Medizintechnik, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a pump rotor for peristaltic roller pumps, in particular for Hose pumps in medical technology according to the preamble of claim 1.

Rollenpumpen, bei denen das Fördermedium mittels eines periodisch okkludierten Schlauches bewegt wird, haben in der Medizintechnik eine große Verbreitung gefunden. Sie vereinen die Vorteile von leichterer Sterilisierbarkeit, exakt einstellbaren Förderraten und schonender Behandlung des Fördermediums. Eine besondere Bedeutung haben die Rollenpumpen in der Hämodialyse erlangt.Roller pumps in which the pumped medium is moved by means of a periodically occluded hose, have found widespread use in medical technology. They combine the advantages of easier sterilization, precisely adjustable delivery rates and gentle handling of the delivery medium. A special Roller pumps have become important in hemodialysis.

Von der Grundkonzeption her weist eine Rollenpumpe einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator ist an dem Pumpengehäuse ausgebildet und weist eine Vertiefung auf, an deren stetig verlaufender senkrechten Wand ein Pumpenschlauch anliegt. Der Bereich, an dem der Pumpenschlauch an der Wand anliegt, bildet das Pumpenbett, das die Kontur eines Kreisausschnittes hat. dessen Mittslpunktswinkel wenigstens 3b0Vn beträgt, wobei η gleich der Anzahl der Rollen ist. Durch den Mittelpunkt dieses Kreisausschnittes verläuft die Dreh- &o achse eines Rotors, der an seinen freien Enden drehbar gelagerte Rollen aufweist. Bei Drehung des Rotors in Arbeitsrichtung gelangen die Rollen mit dem Pumpenschlauch, der an der Kreiskontur des Pumpenbettes anliegt, in Berührung und drücken ihn bei weiterlaufender „5 Drehung so weit zusammen, daß er flüssigkeitsdicht abschließt. Durch ein weiteres Abrollen der Rollen auf dem PumDcnschlauch wird das im Pumpenbett befindliche Fördermedium weitertransportiert. In der Mehrzahl der Fälle weist eine derartige Rollenpumpe zwei Rollen auf, die so an dem Rotor angebracht sind, daß die Verbindungslinie durch ihre Drehachsen am Rotor durch die Drehachse des Rotors verläuft.In terms of its basic concept, a roller pump has a stator and a rotor. The stator is formed on the pump housing and has a recess, on the continuously extending vertical wall of which a pump hose rests. The area where the pump hose rests against the wall forms the pump bed, which has the contour of a section of a circle. whose center angle is at least 3b0Vn, where η is equal to the number of rollers. The axis of rotation of a rotor, which has rotatably mounted rollers at its free ends, runs through the center of this segment of a circle. When the rotor rotates in the working direction, the rollers come into contact with the pump hose, which rests against the circular contour of the pump bed, and as the rotor continues to rotate, compress it so far that it is liquid-tight. By rolling the rollers further on the pump hose, the pumped medium in the pump bed is transported further. In the majority of cases, such a roller pump has two rollers which are attached to the rotor in such a way that the connecting line through their axes of rotation on the rotor runs through the axis of rotation of the rotor.

Zur Zeit sind zwei verschiedene Bauprinzipien zur Lagerung der Rollen am Rotor bekannt Im einen Fall sind die Rollenträger starr mit dem Rotor verbünde n, so daß also die Rollen keine Relativbewegung zum Rotor ausführen können, mit Ausnahme der Drehung um ihre eigenen Rotationsachsen, um auf dem Pumpenschlauch abzurollen. Im anderen Fall sind die Rollenträger radial beweglich am Rotor gelage 1 und werden mittels Federkrrft radial nach außen gedruckt. Die Rollen können also zusätzlich zu der Drehung um ihre eigenen Rotationsachsen eine radiale Relativbewegung zum Rotor ausführen.At the moment, two different construction principles for mounting the rollers on the rotor are known. In one case the roller carriers are rigidly connected to the rotor, so that the rollers do not move relative to the rotor can perform, with the exception of rotation about their own axes of rotation, to get on the pump tubing to roll off. In the other case, the roller carriers can be moved radially on the rotor position 1 and are spring-loaded printed radially outwards. The rollers can also rotate around their own axes of rotation perform a radial movement relative to the rotor.

Beide Bauprinzipien zeigen Vor- und Nachteile: Die federnde Lagerung der Rollen an dem Rotor, wie beispielsweise aus der DE-OS 32 37 014 bekannt, erlaubt die Verwendung von Pumpenschläuchen mit unterschiedlicher Wandstärke, da sich die Rollen aufgrund der federnden Lagerung von selbst auf den optimalen Rollradius einstellen. Somit ist gewährleistet, daß sowohl dick- als auch dünnwandige Pumpenschläuche immer sicher okkludiert ν erden, ohne zu stark belastet zu werden. Allerdings tritt bei Rollenpumpen dieses Bautyps das Problem der Pulsation auf, wobei die Höhe des Förderdruckes nicht konstant ist, sondern zum Teil sehr erhebliche Schwankungen in positiver und negativer Richtung aufweist. Diese Schwankungen, die spitzenartig auftreten, machen meistens die Verwendung einer Druckausgleichsvorrichtung notwendig.Both construction principles have advantages and disadvantages: The resilient mounting of the rollers on the rotor, such as known from DE-OS 32 37 014, allows the use of pump hoses with different Wall thickness, as the rollers adjust themselves to the optimum due to the resilient mounting Set the rolling radius. This ensures that both thick and thin-walled pump hoses always safely occluded ν earth without being overburdened. However, this type of construction occurs with roller pumps the problem of pulsation, whereby the level of the delivery pressure is not constant, but sometimes very shows significant fluctuations in positive and negative directions. These fluctuations that spikey occur, usually make the use of a pressure equalization device necessary.

Der physikalisch-technische Effekt, der diese Druckspitzen hervorruft, läßt sich wie folgt erläutern: Das Pumpenbett ist nur über einen bestimmten Bereich kreisförmig; bei z. B. zwei Rollen am Rotor stellt das Pumpenbett einen Kreisbogen von 180° dar, an dessen beiden Enden das Pumpenbett linear tangential weiterläuft. Dieser weitere Verlauf der Bettkontur bildet den Auslauf des Pumpenbettes. Die Federn drücken die Rollen nach außen, so daß diese ihrerseits den Schlauch gegen das Pumpenbett drücken und den Schlauchquerschnitt verschließen. Wie schon erwähnt, rollt die Rolle bei Drehung des Rotors in Arbeitsrichiung auf dem Schlauch ab und folgt dabei der Kontur des Pumpenbettes. Bis zu dem Punkt, an dem der Kreisbogen in die Tangente übergeht, bewegen sich die Rollen somit auf «jiner zur Antriebsachse konzentrischen Kreisbahn mit konstanter Abrollgeschwindigkeit. Ab der erwähnten Position folgt die Rolle, von der Feder weiterhin nach außen gedrückt, der Tangente, wobei sie sich relativ zum Rotor in Drehrichtung nach vorne bewegt. Es vergrößert sich somit der Radius zwischen Rollenachse und Rotordrehachse. Die Rolle folgt der Tangentenbahn so lange, bis sie ihre äußere Anschlagposition erreicht hat. Da die Drehgeschwindigkeit des Rotors weiterhin konstant bleibt, sich jedoch der Abstand der Rollenachse von der Rotordrehachse vergrößert, wird die Rolle beschleunigt, d. h„ die Abrollgeschwindigkeit auf dem Pumpenschlauch wird erhöht, wodurch sich auch die Fließgeschwindigkeit des Fördermediums im Pumpenschlauch erhöht und somit wird ein positiver Druckstoß erzeugt.The physical-technical effect that causes these pressure peaks can be explained as follows: That Pump bed is circular only over a certain area; at z. B. two roles on the rotor is the The pump bed is an arc of 180 °, at both ends of which the pump bed continues to run tangentially in a linear manner. This further course of the bed contour forms the outlet of the pump bed. The springs push the rollers outwards, so that they in turn press the hose against the pump bed and the hose cross-section close. As already mentioned, when the rotor rotates, the roller rolls in the working direction Hose off, following the contour of the pump bed. Up to the point where the arc of the circle enters the Tangent passes over, the rollers thus move along a circular path that is concentric to the drive axis constant unwinding speed. From the position mentioned, the roll follows, followed by the spring pressed on the outside, the tangent, being relative moved forward to the rotor in the direction of rotation. This increases the radius between the roller axis and Rotor axis of rotation. The roller follows the tangent path until it has reached its outer stop position. Since the speed of rotation of the rotor remains constant, however, the distance from the roller axis increases enlarged by the rotor axis, the roll is accelerated, d. h "The unwinding speed on the pump hose is increased, which also increases the The flow rate of the medium in the pump hose increases and this creates a positive pressure surge generated.

Gleichzeitig wird der Pumpenschlauch durch die Rolle gereckt bzw. verschoben, so daß der Pumpcnschlauch nach dem Abheben der Rolle um einen bestimmten Betrag zurückfedert. Dies führ! dann zu einem negativenAt the same time, the pump hose goes through the roll stretched or shifted, so that the pump hose after lifting the roll by a certain amount springs back. This leads! then to a negative

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Druckstoß.Pressure surge.

Die in der Vergangenheit übliche Vorgehensweise zur Reduzierung der Pulsation war die Verwendung von drei oder mehr Rollen. Diese Maßnahme verringert die Pulsation jedoch nicht ausreichend und hat außerdem den schwerwiegenden Nachteil, daß eine erhöhte Hämolyserate zu verzeichnen ist. Die Hämolyse, also die Zerstörung der -oten Blutzellen, ist bei gleicher Förderrate und gleichem Pumpenschlauch nahezu proportional zur Anzahl der Rollen.The usual approach to reducing pulsation in the past has been to use three or more roles. However, this measure does not sufficiently reduce the pulsation and also has the serious disadvantage that there is an increased rate of hemolysis. Hemolysis, that is Destruction of the dead blood cells is almost proportional with the same delivery rate and the same pump hose the number of roles.

Bei der Verwendung eines Rotors, bei dem die Rollen fest gelagert sind, kann zumindest der oben beschriebene positive Druckstoß nicht auftreten, da die Rollen keine Relativbewegung zum Rotor ausführen können, außer der Drehung um ihre eigenen Rotationsachsen, um auf dem Pumpenschlauch abzurollen. Diese Pumpenausführung hat jedoch den Nachteil, daß nur ein Pumpenschlauch mit bestimmter Wandstärke verwendet werden kann, da dickwandigere Schläuche zerqueischi würden und dünnwandige Schläuche nicht mehr sicher okkludiert werden, so daß die Fur.,ition der Pumpe nicht mehr sicher gegeben wäre.When using a rotor in which the rollers are fixedly mounted, at least the one described above can be used positive pressure surges do not occur because the rollers cannot move relative to the rotor, besides rotating around their own axes of rotation to roll on the pump hose. This pump version however, it has the disadvantage that only one pump hose with a certain wall thickness is used can be, as thick-walled hoses zerqueischi and thin-walled hoses would not more securely occluded, so that the fur., ition of the Pump would no longer be given.

Aus der DE-OS 18 07 979 ist ein Rotor für eine peristaltisch arbeitende Rollenpumpe bekannt, bei der eine konstruktive Möglichkeit vorgesehen ist, um den Radialabstand der Rollendrehachsen zu der Rotordrehachse zu verändern, um somit die Rollenpumpe auf verschiedene Schlauchdurchmesser einzustellen. Hierzu ist ein Antriebsteil vorgesehen, an dem zwei Rollenträger schwenkbeweglich gelagert sind, wobei die Rollenträger mittels Federkraft radial nach außen gedrückt werden. Des weiteren ist zentrisch zur Achse der Antriebswelle eine Nockenscheibe angeordnet, welche mit den beiden Rollenträgern derart in Anlage ist, daß sie einen einstellbarer! Anschlag für die radiale Auswärtsbewegung der Rollenträger samt den daran drehbar gelagerten Rollen ergibt. Aufgrund der Getriebeverbindung zwischen den beiden Rollenträgern durch die Nockenscheibe können die Radialabstände der Rollenachsen von der Rotordrehachse durch ein Verdrehen der Nokkenscheibe symmetrisch verändert werden.From DE-OS 18 07 979 a rotor for a peristaltic roller pump is known, in which a constructive possibility is provided to the radial distance of the roller axes of rotation to the rotor axis of rotation to change in order to adjust the roller pump to different hose diameters. This is a drive part is provided on which two roller carriers are pivotably mounted, the roller carriers be pressed radially outwards by means of spring force. Furthermore, the drive shaft is centric to the axis arranged a cam disc which is in contact with the two roller carriers in such a way that they have a adjustable! Stop for the radial outward movement the roller carrier including the rollers rotatably mounted on it results. Because of the gear connection between the two roller carriers through the cam disk, the radial distances of the roller axes can be changed symmetrically from the rotor axis of rotation by turning the cam disc.

Zur Erzielung der optimalen Radialstellung der Rollen muß jedoch sichergestellt sein, daß die Rollen unter der Federkraft den Schlauch ordnungsgemäß okkludieren. Ein derartiger ordnungsgemäßer Radialabstand der Rollen von der Rotordrehachse ist jedoch nur bei einer einzigen, genau definierten Stellung der Nockenscheibe gewährleistet. Wird die Nockenscheibe zu wenig gedreht, so ist der Schlauch nicht sicher okkludiert, wird die Nockenscheibe über den idealen Punkt hinausgedreht, so wird zwar die Rolle von der Druckfeder radial nach außen gedrückt und okkludiert den Pumpenschlauch ordnungsgemäß, beim Verlassen der halbkreisförmigen Bahn des Pumpenbettes wird jedoch der Rolle die Gelegenheit gegeben, sich radial weiter nach außen zu bewegen, bis die Rollenträgerschenkel an der Nokkenscheibe wieder in Anlage geraten. Aufgrund der radialen AbsKindsvergrößerur.g zwischen Rollendrehachse und Rotordrehachse ergeben sich die bereits erwähnten Probleme der Druckschwankungen. Zwar wäre es denkbar, daß die opiimale Endlage der Nockenscheibe bei der Herstellung des Rotors werksseitig festgelegt wird. Dann allerdings ist die Verwendung eines derartigen Rotors auf einer" Schlauch mit fest vorgegebenem Durchmesser und fest vorgegebener Wandstärke be- ej grenzt. Ein zu dünner Scii-aucn würde nicht mehr sicher okkludiert werden, bei einem zu dicken Schlauch würde die Gefahr bestehen, daß er zu stark gequetscht wird.To achieve the optimal radial position of the rollers, however, it must be ensured that the rollers under the spring force properly occlude the hose. Such a proper radial distance the However, rolling of the rotor axis of rotation is only possible with a single, precisely defined position of the cam disk guaranteed. If the cam disk is turned too little, the hose is not securely occluded If the cam disk is rotated beyond the ideal point, then the role of the compression spring becomes radial pushed outwards and properly occludes the pump tube when exiting the semicircular However, along the path of the pump bed, the role is given the opportunity to move radially further outwards to move until the roller carrier legs come into contact with the cam disk again. Because of the radial AbsKindsver Magnerur.g between the roll rotation axis and the rotor axis of rotation result in the already mentioned problems of pressure fluctuations. It would be conceivable that the optimal end position of the cam disk is set at the factory during the manufacture of the rotor. Then, however, is the use of such a Rotor on a "hose with a fixed predetermined diameter and fixed predetermined wall thickness ej borders. A scii-aucn that was too thin would no longer be safe occluded, if the tube is too thick there is a risk that it will be squeezed too much.

Es wurde daher in der gattungsbiidenden DE-OS 25 56 906 ein Pumpenrotor vorgeschlagen, bei dem eine Getriebeverbindung zwischen den Rollenträgern, welche über Exzenter auf die Rollenträger wirkt, eine Einstellung der Radiallage der Rollen möglich ist. Aufgrund einer selbsthemmenden Ausbildung der Getriebeverbindung ist die eingestellte Radiallage starr, wobei keine federnde Andrückung der Rollen an dem Pumpenschlauch erfolgt. Somit ist bei dem Pumpenrotor gemäß der DE-OS 25 56 906 keine radial nach außen gerichtete Nachlaufbewegung einer Rolle möglich, so daß Druckpuisationen durch eine Beschleunigungsbewegung einer Rolle ausgeschlossen sind. Um trotz der starren Lagerung der Rollen eine Anpassung an unterschit Jliche Pumpenschläuche zu ermöglichen, ist die Getriebeverbindung vorgesehen, welche über eine von Hand zu betätigende Einstellvorrichtung die Radialabstände der Rollen verändert. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß auch hier die Gefahr von Fehleinste'^ngen besteht, so daß der Schlauch entweder nicht siehe- okkludiert oder zu stark gepreßt wird. Insbesondere eine Abstandsvergrößerung der Rollendrehachsen von der Rotordrehachse bewirkt durch die selbsthemmende Ausbildung der Getriebeverbindung, welche keinerlei Ausweichbewegungen der Rolle zuläßt, eine überhöhte Belastung des Pumpenschlauches, welche im Extremfall zu dessen Zerstörung mit zum Teil höchst gefährlichen Nebenwirkungen — beispielsweise bei einer Blutwäsche — führt.It was therefore in the generic DE-OS 25 56 906 proposed a pump rotor in which a Gear connection between the roller carriers, which acts on the roller carriers via eccentrics, an adjustment the radial position of the rollers is possible. Due to a self-locking design of the gear connection the set radial position is rigid, with no resilient pressing of the rollers on the pump hose he follows. Thus, in the pump rotor according to DE-OS 25 56 906, there is no radially outwardly directed Follow-up movement of a roller possible, so that Druckpuisationen by an acceleration movement of a Role are excluded. To despite the rigid storage The gear connection enables the rollers to be adapted to different pump hoses provided, which the radial distances of the Roles changed. The disadvantage here, however, is that there is also a risk of incorrect settings, see above that the tube is either not see-occluded or that it is too tightly compressed. In particular, an increase in distance of the roller axes of rotation from the rotor axis of rotation caused by the self-locking design the gear connection, which does not allow any evasive movements of the roller, an excessive load of the pump hose, which in extreme cases can lead to its destruction, sometimes with extremely dangerous side effects - for example during a blood wash - leads.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pumpenrotor der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine selbsttätig einstellbare identische Abstandsänderung der Rollen von der Rotordrehachse bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit der Rollen gewährleistet ist.It is therefore the object of the present invention to provide a pump rotor as described in the preamble of claim 1 Outlined genus to the effect that an automatically adjustable identical change in distance of the rollers from the rotor axis of rotation is guaranteed at a constant speed of rotation of the rollers.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This problem is solved by the characterizing features of claim 1.

Gemäß Anspruch 1 führt eine radiale Stellbewegung, weiche von einer Rolle ausgeht über eine nicht selbstherr nende Getriebeverbindung zu einer entsprechenden Folgebewegung der anderen Rolle, wobei die Rollenträger federnd radial nach außen gedrückt sind.According to claim 1 leads a radial adjusting movement, which starts from a role over a not self-assured nende gear connection to a corresponding follow-up movement of the other role, the roller carrier are resiliently pressed radially outwards.

Hierdurch wird erreicht, daß diejenige der federnd nach außen gedrückten Rollen, die gegen die Federkraft durch die Anlage am Pumpenschlauch auf eine radial innere Umlaufbahn gezwungen wird, auch den anderen Rollenträger und die andere Rolle über die Getriebeverbindung auf eben dieser Umlaufbahn von geringem Radius hält, und die ist unabhängig davon, auf welchem durch den verwendeten Schlauch vorgegebenen Radius die gerade im Eingriff befindliche Rolle läuft. Hierdurch wird ^ornit erreicht, daß die jeweilige Rolle auch im Bereich ihres Abhebens vom Pumpenschlauch auf der vorgegebenen Kreisbahn verbleibt und unter dem Einfluß der Andruckfeder nicht auf eine radial äußere Umlaufbahn nachfedern kann. Die Abrollgeschwindigkeit der Rolle auf dem Pumpenschlauch ist somit während einer vollen Umd.ehung des Rotors mit konstanter Drehzahl ebenfalls immer konstant und es kann folglich kein Druckstoß im Fördermedium ii.folge wechselnder Fördergeschwindigkeiten auftreten. Anders als bei starr am Rotor gelagerten Rollen bzw. Rollenträgern ist der Radius der Kreisbahn jedoch nicht endgültig festgelegt, sondern die radial nach außen gerichtete federnde Lagerung ermöglicht, daß sich der Wälzkreisdurchmcsscr des Rotors auf den jeweils gegebenem Pumpenschlauch selbständig anpaßt. Es können also Pumpenschläuche verschiedener Wandstärke und mit verschiedenenIt is thereby achieved that that of the resiliently pushed outward rollers that work against the spring force is forced into a radially inner orbit by the system on the pump hose, also the others Roller carrier and the other roller via the gear connection on this orbit of little Radius holds, and this is independent of the given radius of the hose used the currently engaged role is running. In this way it is achieved that the respective role also in the Area of their lifting from the pump hose remains on the given circular path and is under the influence the pressure spring cannot rebound on a radially outer orbit. The unwinding speed the roller on the pump hose is therefore constant during one full rotation of the rotor The speed is also always constant and consequently there can be no pressure surge in the pumped medium Conveyor speeds occur. In contrast to rollers or roller carriers that are rigidly mounted on the rotor, the However, the radius of the circular path is not finally determined, but rather the resilient mounting directed radially outward allows the pitch circle diameter to increase of the rotor automatically adapts to the given pump hose. So there can be pump hoses different wall thickness and with different

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Durchmessern benutzt werden, wobei die Schläuche immer sicher okkludiert werden, aber dennoch keinerlei Nachfedern eines Rollenträgers auftritt.Diameters are used, the hoses always be safely occluded, but still no rebound of a roller carrier occurs.

Zwar ist aus der GB-A 20 5! 253 ein Rotor für eine RoHenpumpe bekannt, bei dem zwischen den Rollenträgern, die durch Federn radial nach außen belastet sind, eine nicht selbsthemmende Getriebeverbindung aufgebaut ist. Die Getriebeverbindung weist ein Zahnrad auf. welches mit je einer Zahnstange an einem Rollenträger kämmt, wobei über das Zahnrad gleichzeitig das Antriebsdrehmoment in den Rotor eingeführt wird. Hierdurch soll erreicht werden, daß der Anpreßdruck der Rollen von dem Umlaufsinn des Rotors abhängig wird, da durch die Koppelung des Zahnrades mit den Rollenträgern die Federkraft zu dem Antriebsmoment hinzuaddiert oder subtrahiert wird. Dieser bekannte Pumpenrotor weist jedoch den wesentlichen Nachteil auf, daß 5Jrh I Inrpgnlmäßigkeiten. d. h. Abweichungen der tatsächlichen Umlaufbahn der Rollen von der idealen Halbkreisbahn des Pumpenbettes direkt auf die Winkelgeschwindigkeit des Rotors übertragen und somit im Fördermedium Druckpulsationen auftreten. Wenn beispielsweise der Mittelpunkt des Halbkreisdurchmessers des Pumpenbettes nicht mit der Rotationsachse des Rotors zusammenfällt, durchläuft eine Rolle des Pumpenrotors während einer vollen Umdrehung des Pumpenrotors eine mehr oder weniger elliptische Bahnkontur. Da eine elliptische Bahnkontur stets mit einer radialen Abstandsänderung der Rollenachse von der Rotorachse einhergeht und eine derartige radiale Abstandsänderung von den Federelementen ausgeglichen wird, erleidet die Rolle aufgrund der Koppelung des Rollenträgers mit dem Zahnrad — das gleichzeitig als Antriebsritzel dient — während der radialen Abstandsänderung entweder eine Beschleunigung oder Verzögerung, so daß im zu fördernden Medium Druckpulsationen auftreten. Selbst geringste Abweichungen der Kontur des Pumpenbettes von der idealen Halbkreiskontur, bzw. geringste Abweichungen der Rotordrehachse von dem Mittelpunkt der Halbkreiskontur des Pumpenbettes erzeugen somit bei dem Rotor gemäß der GB-A 20 51 253 Druckpulsationen und Schwankungen der Förderrate: derartige Fertigungsungenauigkeiten sind jedoch niemals mit absoluterGewißheit auszuschließenIt is true that GB-A 20 5! 253 a rotor for a pipe pump is known, in which between the roller carriers, which are loaded radially outwards by springs, a non-self-locking gear connection is established is. The gear connection has a gear. each with a rack on a roller carrier meshes, the drive torque being introduced into the rotor at the same time via the gear. Through this the aim is to ensure that the contact pressure of the rollers is dependent on the direction of rotation of the rotor, because the coupling of the gear with the roller carriers adds the spring force to the drive torque or is subtracted. This known pump rotor, however, has the major disadvantage that 5th year I irregularities. d. H. Deviations from the actual Orbit of the rollers from the ideal semicircular path of the pump bed directly to the angular velocity of the rotor and thus pressure pulsations occur in the pumped medium. For example, if the center of the semicircle diameter of the pump bed does not coincide with the axis of rotation of the rotor coincides, passes through a roller of the pump rotor during one full revolution of the pump rotor a more or less elliptical orbit contour. Since an elliptical orbit contour always has a radial one Change in distance of the roller axis from the rotor axis and such a radial change in distance is compensated by the spring elements, the role suffers due to the coupling of the roller carrier with the gear - which also serves as the drive pinion - either during the radial change in distance an acceleration or deceleration, so that pressure pulsations occur in the medium to be conveyed. Even the slightest deviations of the contour of the pump bed from the ideal semicircular contour, or the slightest Generate deviations of the rotor axis of rotation from the center of the semicircular contour of the pump bed thus with the rotor according to GB-A 20 51 253 pressure pulsations and fluctuations in the delivery rate: however, such manufacturing inaccuracies can never be ruled out with absolute certainty

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

Weitere Einzelheiten. Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.More details. Features and advantages of the present invention emerge from the following Description of embodiments based on the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig.! in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors;Fig.! a schematic representation of an embodiment of the rotor according to the invention;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors; und2 shows a further schematic representation Embodiment of the rotor according to the invention; and

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors.3 shows a third embodiment in a schematic representation of the rotor according to the invention.

Eine in F i g. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Rollenpumpe weist ein Rotorteil 2 und ein Pumpenbett 3 auf. Das Pumpenbett 3 hat die Kontur eines Kreisausschnittes, dessen Mittelpunktswinkel mindestens 360"//? beträgt, wobei π gleich der Anzahl der Rollen ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die Roilenpumpe ! zwei Rollen auf. der Kreisausschnitt hat daher einen Mitteipunktswinkei von 180" und stellt einen Halbkreis 4 dar. Der weitere Verlauf der Bettkontur stellt eine Tangente an den zuvor genannten Halbkreis 4 dar und bildet- den Auslauf 5 des PumDenbettes 3.One shown in FIG. 1 and denoted by 1 has a rotor part 2 and a pump bed 3. The pump bed 3 has the contour of a section of a circle, the center angle of which is at least 360 "//?, Where π is equal to the number of rollers. In the embodiment shown, the roller pump has two rollers. The section therefore has a center point angle of 180" and represents a semicircle 4. The further course of the bed contour represents a tangent to the aforementioned semicircle 4 and forms the outlet 5 of the pump bed 3.

Das Rotorteil 2 weist ein Antriebsteil 6 auf, das mittels einer Antriebswelle 7 drehbar im Pumpcnbett 3 gelagert ist. Die Antriebswelle 7 des Antriebsteiles 6 ist in dem Pumpenhett 3 so positioniert, daß ihre Rotationsachse mit dem Radiusmittelpunkt des Halbkreises 4 zusammenfällt und senkrecht auf einem Boden 8 des Pumpenbettes 3 steht.The rotor part 2 has a drive part 6 which is rotatable in the pump bed 3 by means of a drive shaft 7 is stored. The drive shaft 7 of the drive part 6 is positioned in the Pumpenhett 3 so that its axis of rotation coincides with the center of the radius of the semicircle 4 and perpendicular to a bottom 8 of the Pump bed 3 stands.

Des weiteren weist das Rotorteil 2 zwei Rollenträger 9 bzw. 10 auf, die jeweils aus einem Führungsteil 11 bzw.Furthermore, the rotor part 2 has two roller carriers 9 and 10, each of which consists of a guide part 11 or

12 gebildet werden, die im wesentlichen die Form eines langgestreckten Rechteckes aufweisen und jeweils an einer ihrer Schmalseiten einen einstückig ausgebildeten, bezüglich der Längsachsen der Führungsteile abgewinkelten Rollenträgerschenkel 13 bzw. 14 aufweisen.12 are formed, which are substantially the shape of a have elongated rectangle and each on one of its narrow sides an integrally formed, have roller support legs 13 and 14 angled with respect to the longitudinal axes of the guide parts.

Das Führungsteil 12 ist in F i g. 1 teilweise geschnitten dargestellt, um die Anordnung einer Feder 15 erkennbar zu machen. Die Feder 15 stützt sich mit einem ihrer Enden an einem Flansch 16 ab. der an dem Antriebsteil 6 ausgebildet ist. Aus Symmetriegründen gilt das gleiche für das Führungsteil 11, in dem ebenfalls eine Feder 17 angeordnet ist, die sich an einem zweiten Flansch 18, der an dem Antriebsteil 6 ausgebildet ist, abstützt. Das andere Ende der Feder 15 stützt sich an einem Gegenhalter 19 ab, der im Inneren des Führungsteiles 12 ausgebildet ist. Die Feder 17 des Führungsteiles 11 stützt sich mit ihrem anderen Ende analog dazu ebenfalls an einem in der Zeichⁿung nicht sichtbaren Gegenhalter ab.The guide part 12 is shown in FIG. 1 shown partially in section to make the arrangement of a spring 15 recognizable. The spring 15 is supported with one of its ends on a flange 16. which is formed on the drive part 6. For reasons of symmetry, the same applies to the guide part 11, in which a spring 17 is also arranged, which is supported on a second flange 18 which is formed on the drive part 6. The other end of the spring 15 is supported on a counter holder 19 which is formed in the interior of the guide part 12. The spring 17 of the guide member 11 is supported with its other end likewise analogously from in a ⁿ in the non-visible sign ung anvil.

In den Endbereichen der Rollenträgerschenkel 13 und 14 sind zwei Rollen 20 und 21 drehbar so gelagert, daßIn the end regions of the roller support legs 13 and 14, two rollers 20 and 21 are rotatably mounted so that

jo ihre Drehachsen parallel zu der Rotationsachse der Antriebswelle 7 laufen und daß die Verbindungsgerade zwischen den Drehachsen der Rollen 20 und 21 die Ro tationsachse der Antriebswelle 7 schneidet.jo their axes of rotation parallel to the axis of rotation of the drive shaft 7 run and that the connecting line between the axes of rotation of the rollers 20 and 21 the Ro axis of the drive shaft 7 intersects.

Die Lagerung der beiden Rollenträger 9 und 10 an dem Antriebsteil 6 erfolgt über zwei Hebelstangen 22 und 23, die an dem Antriebsteil 6 mittels zweier Schwenkzapfen 24 und 25 schwenkbar bcfcsügi Sind. Dabei sind die Schwenkzapfen 24 und 25 in der Mitte der Längserstreckung der Hebelstangen 22 und 23 angeordnet. Im Bereich der äußeren Enden der Hebelstangen 22 und 23 sind die Rollenträger 9 und 10 ebenfalls schwenkbar gelagert. Die Lagerung erfolgt durch vier weitere Schwenkzapfen 26. 27, 28 und 29. Die beiden Rollenträger 9 und 10 werden so mit den beiden Hebelstangen 22 und 23 verbunden, daß die vier Schwenkpunkte, die durch die vier Schwenkzapfen 24. 26, 27 und 25 gebildet werden, sowie die vier Schwenkpunkte, die durch die vier Schwenkzapfen 25, 28. 29 und 24 gebildet werden, jeweils die Eckpunkte eines Rechteckes, bzw. im verschobenen Zustand eines Parallelogramms d"-stellen. The two roller carriers 9 and 10 are mounted on the drive part 6 via two lever rods 22 and 23, which are pivotable on the drive part 6 by means of two pivot pins 24 and 25. The pivot pins 24 and 25 are arranged in the middle of the longitudinal extension of the lever rods 22 and 23. In the area of the outer ends of the lever rods 22 and 23, the roller carriers 9 and 10 are also pivoted. It is supported by four more pivot pins 26. 27, 28 and 29. The two Roller carriers 9 and 10 are connected to the two lever rods 22 and 23 that the four pivot points, which are formed by the four pivot pins 24. 26, 27 and 25, as well as the four pivot points that formed by the four pivot pins 25, 28, 29 and 24 are, in each case, the corner points of a rectangle, or in the shifted state of a parallelogram d "-points.

Durch diese Parallelogrammführung wird erreicht, daß die beiden Rollenträger 9 und 10 und damit die beiden Rollen 20 und 21 aufgrund der Druckbeaufschlagung durch die Federn 15 und 17 in radialer Richtung von der Antriebswelle 7 weg nach außen gedrückt werden. Da die Hebelstangen 22 und 23 die Bewegung des Rollenträgers 9 auf den zweiten Rollenträger 10 übertragen, ist die Bewegung der Rollen 20 und 21 immer zentrisch symmetrisch zur Antriebswelle 7. Wird nun bei Drehung des Rotorteiles 2 in Arbeitsrichtung eine Rolle, z. B. die Rolle 20. durch das Pumpenbett 3 auf eine Kreisbahn gezwungen, so bewegt sich die andere Rolle 21 ebenfalls auf einer Kreisbahn mit dem gleichen Radi-By this parallelogram it is achieved that the two roller carriers 9 and 10 and thus the two rollers 20 and 21 due to the pressurization by the springs 15 and 17 in the radial direction be pressed away from the drive shaft 7 to the outside. Since the lever rods 22 and 23 control the movement of the Transferred roller carrier 9 to the second roller carrier 10, the movement of the rollers 20 and 21 is always centrically symmetrical to the drive shaft 7. When the rotor part 2 rotates in the working direction, a Role, e.g. B. forced the roller 20 by the pump bed 3 on a circular path, the other roller moves 21 also on a circular path with the same radius

Die Abrollgeschwindigkeit der Rolle 20 auf einen Pumpenschlauch 30 ist also während einer Umdrehung des Rotorteiles 2 mit konstanter Drehzahl ebenfalls im-The unwinding speed of the roller 20 on a pump hose 30 is therefore during one revolution of the rotor part 2 with constant speed also im-

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mer konstant und es kann folglkii kein Druckstoß im Fördermedium auftreten.mer constant and it can folglkii no pressure surge im Pumped medium occur.

Auf diese Weise ist das Wirkiingsprin/ip einer Rotorpiimpc mit starr gelagerten Rollen erreicht. Anders als dort ist aber der Radius der Kreisbahn nicht endgültig ■-, festgelegt, sondern die Federn (5 und 17 gestatten, daß sich de¹" Wiil/ki'eisdurchmesser des Rotorteilcs 2 an den jeweils gegebenen Schlauch 30 anpaßt. Es können also Schläuche unterschiedlicher Wandstärke und Schläuche mit unterschiedlichem Durchmesser benutzt werden, to ohne daß die Schläuche beschädig', jedoch sicher okkludiert werden.In this way, the principle of action of a rotor pin with rigidly mounted rollers is achieved. Unlike there but the radius of the circular path is not final ■ -, fixed, but the springs allow (5 and 17 that de ¹ "Wiil / adapts ki'eisdurchmesser of Rotorteilcs 2 to the respective given hose 30. It can hoses. Different wall thicknesses and hoses with different diameters can be used without damaging the hoses, but securely occluding them.

Eine in F i g. 2 dargestellte andere Ausführungsform der Erfindung zeigt einen Aufbau, bei dem die Rollenträger nicht über zwei Hebelstangen eine Parallelogrammfühirung erfahren, sondern mittels einer Linearführung geiführt werden. Eine in F ig. 2 mit 31 bezeichnete Rollenpumpe weist im Beispielsfall zwei Rollen 32 und 33 auf, die jeweils an einem Rollenträger 34 und 35 drehbar gelagert sind. Die beiden Rollenträger 34 und 35 sind je an einer Führungsstange 36 bzw. 37 befestigt, die wiederum mit einer Zweipunktführung in einem Antriebsteil 38 verschieblich gelagert sind. Zwei Federn 39 und 40 beaufschlagen die Rollenträger 34 und 35 mit einer radial nach außen gerichteten Kraft. Die Lagerung der beiden Rollen 32 und 33 in don Rollenträgern 34 und 35 erfolgt derart, daß analog zu der in F i g. 1 dargestellten Rollenpumpe die Drehachsen der Rollen 32 und 33 parallel zu der Längsachse eine Antriebswelle 41 des Anirrbsteiles 38 verlaufen und daß die Verbindungsli- jo nie durch Drehachsen der Rol'en 32 und 33 durch die Drehachse der Antriebswelle 4:- vorläuft.One shown in FIG. Another embodiment of the invention shown in FIG. 2 shows a structure in which the roller supports not a parallelogram guide via two lever rods experienced, but guided by means of a linear guide. One in Fig. 2 labeled 31 In the example, the roller pump has two rollers 32 and 33, each of which is attached to a roller carrier 34 and 35 are rotatably mounted. The two roller supports 34 and 35 are each attached to a guide rod 36 and 37, respectively. which in turn are mounted displaceably in a drive part 38 with a two-point guide. Two feathers 39 and 40 act on the roller carriers 34 and 35 with a radially outwardly directed force. Warehousing of the two rollers 32 and 33 in don roller carriers 34 and 35 takes place in such a way that, analogously to that in FIG. 1 shows the axes of rotation of the rollers 32 and 33 A drive shaft 41 of the pinion part 38 extends parallel to the longitudinal axis and that the connection line jo never through the axes of rotation of the rollers 32 and 33 through the axis of rotation of the drive shaft 4: - leads.

Zentrisch zu der Antriebswele 41 ist ein Zahnrad 42 angeordnet, das mit zwei Zahnstangen 43 und 44 im Eingriff steht. Die Zahnstangen 43 und 44 sind je an den Führungsstangen 36 und 37 befestigt, so daß das Zahnrad 42 die Bewegung eines Roiienträgers auf den anderen überträgt. Somit ist auch l:;er die Bewegung der Rollen 32 und 33 immer zentrisoh symmetrisch zu der Drehachse der Antriebswelle 41.Centrally to the drive shaft 41, a gear 42 is arranged, which with two racks 43 and 44 in the Engagement is. The racks 43 and 44 are each attached to the guide rods 36 and 37, so that the gear 42 transfers the movement of one medium carrier to the other. Thus l:; he is the movement of Rollers 32 and 33 are always centrically symmetrical to the axis of rotation of the drive shaft 41.

Die Anzahl der Rollen ist nicht systembedingt auf zwei Rollen beschränkt, sondern es können beliebig viele Rollen angeordnet werden, wobei das Funktionsprinzip erhalten bleibt.The number of roles is not limited to two due to the system; there can be any number Roles are arranged, whereby the functional principle is retained.

Fi g. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines Rotors mit drei Rollen und der Bewegungsübertragung zwischen den Rollen mittels Hebeln. Es ist auch möglich, die Steuerung der Rollen mittels einer Linearführung, wie in F i g. 2 dargestellt, vorzunehmen.Fi g. 3 shows the schematic structure of a rotor with three rollers and the transmission of motion between the rollers by means of levers. It is also possible to control the rollers by means of a linear guide, such as in Fig. 2 shown.

Eine in Fig. 3 dargestellte und mit 45 bezeichnete Rollenpumpe weist drei Rollen 46, 47 und 48 auf, die je an drei Rollenträgern 49, 50 und 51 drehbar gelagert sind. Die Lagerung der Rollenträger 49 bis 51 erfolgt analog zu der in Fig. 1 dargestellten Rollenpumpe mit Hebeln. Die Hebel 52, 53 und 54 sind an ihren Mittelpunkten schwenkbar mit einem Antriebsteil 55 verbunden und halten in ihren Endbereichen die Rollenträger 49 bis 51 in Schwenkzapfen fest. Drei Federn 56,57 und 58 beaufschlagen die Rollenträger 49 bis 51 mit einer radial nach außen gerichteten Kraft, was zur Folge hat, daß die Rollen 46 bis 48 in Radialrichtung von der Antriebswelle 59 weg nach außen gedruckt werden. Durch diese Anordnung wird ebenfalls erreicht, daß die Bewegungen der Rollen 46 bis 48 immer zentrisch symmetrisch zur Antriebsachse sind.A roller pump shown in Fig. 3 and designated 45 has three rollers 46, 47 and 48, each are rotatably mounted on three roller carriers 49, 50 and 51. The roller carriers 49 to 51 are stored analogous to the roller pump shown in Fig. 1 with To leverage. The levers 52, 53 and 54 are pivotably connected to a drive part 55 at their midpoints and hold the roller carriers 49 to 51 in their end areas in pivot pins. Three springs 56,57 and 58 act on the roller carriers 49 to 51 with a radially outward force, which has the consequence that the rollers 46 to 48 are pressed in the radial direction away from the drive shaft 59 to the outside. By this arrangement is also achieved that the movements of the rollers 46 to 48 are always centrically symmetrical to the drive axis.

Wie schon erwähnt, wäre auch eine Anordnung mit vier oder noch mehr Rollen möglich, jedoch steigt mit wachsender Rollenzahl, wie in der Einleitung schon erwähnt, die Hämolyseratc, d. h., die Zerstörung der roten Blutzellen.As already mentioned, an arrangement with four or more rollers would also be possible, but increases with it with increasing number of roles, as already mentioned in the introduction, the haemolysis rate, d. i.e., the destruction of the red Blood cells.

Außerdem macht das Wirkungsprinzip der vorliegenden Erfindung die Verwendung von vier oder noch mehr Rollen nicht mehr nötig, da die Pulsation auch bei zwei Rollen ausreichend minimiert ist.In addition, the principle of operation of the present invention makes the use of four or more more rollers are no longer necessary, as the pulsation is sufficiently minimized even with two rollers.

Zusätzlich zu der Minimierung der Pulsation weist die erfindungsgemäße Rollenpumpe den Vorteil auf, daß sie nahezu geräuschlos arbeitet. Das bei den bisherigen Rollenpumpen mit federnd gelagerten Rollen typische klickende Geräusch beim Abheben der Rollen vom Pumpenschlauch, verursacht durch das Anschlagen des Rollenträgers an eine Anschlagvorrichtung, ist bei der vorliegenden Rollenpumpe nicht mehr gegeben.In addition to minimizing the pulsation, the roller pump according to the invention has the advantage that it works almost silently. This is typical of previous roller pumps with spring-loaded rollers Clicking noise when the rollers are lifted off the pump hose, caused by the Roller carrier to a stop device is no longer given in the present roller pump.

Der geräuscharme Lauf wird einerseits von Personen, die sich oft im Nahbereich einer Rollenpumpe aufhalten, beispielsweise Patienten, die sich einer Blutwäsche unterziehen müssen, als angenehm empfunden, andererseits ist die erlindungsgemäße Rollenpumpe aulgrund der sich im Betrieb nicht radial bewegenden Rollenträger weniger störanfällig aufgrund von z. B. Materialermüdungen. The quiet running is on the one hand by people who are often in the vicinity of a roller pump, For example, patients who have to undergo blood washing are perceived as pleasant, on the other hand is the reason for the roller pump according to the invention the roller carrier that does not move radially during operation is less prone to failure due to z. B. Fatigue.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

33 26 Claims:

1. Pump rotor for peristaltic a / working roller pumps, especially for hose pumps in medical technology, with one the drive shaft containing drive part and at least two symmetrically distributed over the circumference of the drive part arranged rollers, which are mounted on roller carriers, the roller carriers via one of the drive independent gear connection are inevitably coupled together, which are the roller carriers leads symmetrically with respect to the drive shaft, d a characterized in that a radial Adjustment movement based on a roller (20) via a non-self-locking gear connection (22, 23) leads to a corresponding following movement of the other roller (21); and that the roller supports (9, 10) are spring-loaded rüiTal printed outwards.

2. Pump rotor according to A.nspruch 1. characterized in that that at least one lever rod (22,23; 52,53,54) is provided as a gear connection whose opposite end regions are rotatable on the roller carriers (9, 10; 49, 50. 51) are mounted, while the lever rod (22, 23; 52,53,54) in its central area on the drive part (6; 55) is rotatably mounted.

3. Pump rotor according to claim 1, characterized in that that a gear (42) is provided as a gear connection, which is attached to the drive part (38) is freely rotatable axially parallel to the drive shaft (41) and with two racks (43, 44) in Engages, which are connected to the Rcilenträgern (34, 35).

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