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Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe,
die für
die Verwendung in Systemen für
die Verabreichung von Flüssigkeiten
an einen Patienten geeignet ist.
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Systeme zur Verabreichung von Flüssigkeiten
an einen Patienten sind weit verbreitet. Die Art und Weise des Vorantreibens
der Flüssigkeit
zu den Patienten kann durch Gravitation, mittels eines an einen
verformbaren Behälter
anliegenden Drucks oder mittels einer Pumpe erfolgen. Bei pumpenbetriebenen
Verabreichungssystemen muß die
Pumpe fähig sein,
die Flüssigkeit
auf eine kontrollierte andauernde Weise zu verabreichen. Ein bestimmtes
Beispiel einer Pumpe, die bei pumpenbetriebenen Verabreichungssystemen
eingesetzt wird, ist eine peristaltische Pumpe. Jedoch sind peristaltische
Pumpen Rückflußproblemen
unterworfen.
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Die
EP
0 526 962 offenbart eine peristaltische Zweikreispumpe
zum Pumpen eines Fluids durch eine elastische Leitung einschließlich eines Paars
Pumpstifte, eines Paars Klemmstifte und eines Dehnungsmessers, um
den Druck in dem Rohr zu überwachen.
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In der GB 2 071 222 ist ein medizinisches
Infusionssystem beschrieben, bei dem die Verwendung einer Kassette
mit einer Pumpkammer und einer Vorrichtung gemacht wird, um Leitungen
daran anzubringen. Um Fluid in einer Richtung voranzutreiben, wird
das Volumen der Pumpkammer durch Einsetzen eines Betätigers vermindert,
während
die Transportrichtung durch Verschließen einer der beiden Leitungen
ausgewählt
wird.
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Gemäß der US-P-4,869,646 wird eine
im wesentlichen ununterbrochene Fluidlieferung bei einer peristaltischen
Pumpe erreicht, indem die Pumpe bei einer maximalen Drehzahl während der
Großteil
der toten Zone unabhängig
von der Lieferrate betrieben wird.
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In der
EP
0 214 443 wird eine Transfusionspumpe offenbart, bei der
eine Transfusionsleitung, eine Vielzahl von Stiftplatten und eine
Empfängerplatte
gegenüber
den Stiftplatten zum Halten der anderen Seite der Transfusionsleitung
angeordnet sind. Die Stiftplatten berühren Nocken, die auf einer
Drehwelle montiert sind, und sie sind auf ihrer anderen Seite gleitend
mit Führungselementen
versehen.
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Die EP-A-0858812, die nach dem Anmeldetag
der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht
wurde, aber ein früheres
Prioritätsdatum
hat und daher als dem Stande der Technik gemäß Artikel 54 (3) und (4) EPÜ zugehörig betrachtet
wird, betrifft eine lineare peristaltische Pumpe, bei der ein erster
Nocken und ein erster Nockenstößel in der
Form eines Einlassventils, zumindest drei Zwischennocken und Nockenstößel zum
Pumpbetrieb und zumindest eine letzte Nocke und ein letzter Nockenstößel in der Form
eines Auslassventils verwendet werden.
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Daher besteht ein Bedarf für eine peristaltische
Pumpe, die fähig
ist, die Flüssigkeit
auf eine kontrollierte andauernde Weise ohne Rückfluß von Flüssigkeit zu verabreichen.
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Diese Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe
zum Vorantreiben von Flüssigkeit
durch ein flexibles Leitungssegment, wobei die Pumpe folgendes umfaßt:
eine
Nockenwelle, die eine Vielzahl von Nocken trägt, die jeweils eine Antriebsfläche aufweisen,
wobei die Antriebsflächen
benachbarter Nocken in einem Winkel um die Nockenwelle zueinander
beabstandet sind;
eine Vielzahl von Nockenstößeln, die
jeweils reziprok in einer gemeinsamen Richtung senkrecht zu der Achse
der Nockenwelle liegen, wobei jeder Nockenstößel eine Nockenfläche, die
auf der Antriebsfläche eines
Nockens reitet, und eine Leitungseingrifffläche zum In-Eingriff-Nehmen
des flexiblen Leitungssegments aufweist, wobei zumindest einer der
Nockenstößel ein
Beschränkungsnockenstößel ist,
dessen Leitungseingrifffläche
das flexible Leitungssegment eine längere Zeitdauer in Eingriff
nimmt, als die der anderen Nocken; und
einen Motor zum Drehen
der Nockenwelle, wodurch die Nocken die Nockenstößel veranlassen, jeweils das
flexible Leitungssegment in Eingriff zu nehmen und zu verschließen, um
eine sich fortpflanzende Depressionswelle in dem flexiblen Leitungssegment
zu bilden, um Flüssigkeit
voranzutreiben; wobei die Beschränkungsnockenstößel einen
Rückfluß der Flüssigkeit
verhindern.
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Vorzugsweise erstrecken sich die
Leitungseingriffflächen
der Beschränkungsnockenstößel weiter
von den Nocken als die Leitungseingriffflächen der anderen Nockenstößel. Das
kann gemacht werden, indem die Leitungseingrifffläche jedes
Beschränkungsnockenstößel mit
einer ebenen Leitungseingrifffläche
versehen wird, während
die anderen Nockenstößel eine
konkave Leitungseingrifffläche
haben.
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Ein Beschränkungsnockenstößel ist
vorzugsweise als der letzte Nockenstößel montiert; insbesondere
als der in Vorwärtspumprichtung
der Pumpe letzte Nockenstößel.
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Der Beschränkungsnockenstößel zieht
sich vorzugsweise zurück,
um das flexible Leitungssegment nur zu öffnen, wenn der hintere abschließende Nockenstößel vollständig ausgestreckt
ist.
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Vorzugsweise umfaßt die Pumpe desweiteren Sensormittel
zum Bestimmen der Rotationsrichtung und der Drehzahl der Nockenwelle.
Die Sensormittel können
eine
Scheibe, die sich in Übereinstimmung
mit der Nockenwelle dreht, wobei die Scheibe eine Vielzahl im we sentlichen
identische Durchgangsöffnungen aufweist,
die um ihre Achse gleich beabstandet sind; und
ein Paar Sensoren
umfassen, die benachbart der Scheibe in Ausrichtung mit den Öffnungen
montiert sind, wobei die Sensoren bestimmen können, ob beide Sensoren mit
der gleichen Öffnung
ausgerichtet sind, ob ein Sensor mit einer Öffnung ausgerichtet ist, aber
der andere nicht; und ob beide Sensoren nicht mit einer Öffnung ausgerichtet
sind, wobei die Rotationsrichtung und Drehzahl der Scheibe aus dieser
Information berechenbar ist.
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Jede Nocke ist vorzugsweise in einem
Winkel von 30° bezüglich ihrer
benachbarten Nocken ausgerichtet. Zwölf Nocken können vorgesehen werden.
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Die Pumpe kann desweiteren ein Gehäuse mit
einer Kammer umfassen, durch die sich das Leitungssegment erstreckt,
und in die sich die Nockenstößel reziprok
erstrecken, wobei die Kammer ein entfernbares Wandelement umfaßt, das
das Leitungssegment zwischen sich und den Leitungseingriffflächen der
Nockenstößel hält.
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Der Motor kann vorzugsweise die Welle
im Uhrzeigerrichtung und gegen den Uhrzeigersinn drehen, was es
ermöglicht,
daß Flüssigkeit
durch das Leitungssegment in beide Richtungen vorangetrieben wird.
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Die Nockenstößel sind vorzugsweise in einem
inneren Feld auf der Welle angeordnet, und so angeordnet, daß die Drehung
der Nockenwelle eine Phasenverschiebung in der reziproken Bewegung der
Nockenstößel entlang
des linearen Felds verursacht. Dementsprechend "schreitet das" Verschließen in dem Leitungssegment
von einem Leitungsabschnitt zu dem Nächsten fort, auf eine andauernde wellenartige
Weise. Das treibt die Flüssigkeit
durch das Leitungssegment und somit zu dem Patienten durch einen
Flüssigkeitsfließsatz.
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Die Pumpe umfaßt vorzugsweise einen oder mehrere
Sensoren zum Messen der Fließparameter oder
Parameter, die auf den Druck in dem Leitungssegment hinweisen. Eine
Beispiel eines geeigneten Sensors ist ein Drucksensor, der den Durchmesser des
Leitungssegments mißt
(was ein Hinweis auf den Flüssigkeitsdruck
in dem Leitungssegment ist). Ein besonderes Beispiel eines derartigen
Drucksensors ist ein Dehnungsmesser. Die Bestimmung des Drucks kann
wichtig sein, um das Vorliegen von Fließproblemen zu bestimmen, wie
z. B. einem Verschluß des
Fließsatzes,
und die Anwesenheit von Lecks. Ein weiteres Beispiel eines geeigneten
Sensors kann ein Sensor sein, der das Vorliegen von Lufttaschen
oder Schaum in dem Leitungssegment testet. Ein bestimmtes Beispiel
eines derartigen Sensors ist ein Ultraschallsensor, der die Abschwächung eines
Ultraschallsignals mißt,
das durch das Leitungssegment tritt, was für Flüssigkeit oder Gas unterschiedlich
ist. Die Sensoren können
an die Steuereinheit für
die Pumpe angeschlossen werden, und beim Detektieren eines fehlerhaften
Fließparamenters
oder des Vorliegens von Lufttaschen oder Schaum kann die Steuereinheit
veranlaßt
werden, die Pumpe anzuhahten, und optional auch, ein Alarmsignal
zu erzeugen.
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Ausführungen der Erfindung werden
nun nur beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 eine
isometrische Vorderansicht einer Pumpe zeigt, wobei die Behältertür vor dem
Eingriff mit einem Leitungsabschnitt eines Fließsatzes geöffnet ist,
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2 einen
Teilquerschnitt entlang der Linien II-II in 1 zeigt, wobei die Tür geschlossen und ein Leitungssegment
in dem Behälter
ist;
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3 eine
isometrische Rückansicht
der Pumpe zeigt, wobei die Abdeckung entfernt ist, um die inneren
Bauteile zu zeigen;
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4 in
Alleinstellung die Metallhaltestruktur zeigt, die den elektrischen
Motor und die Nockenwelle hält,
wobei einige der Nocken entfernt sind, um die Welle freizulegen;
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5 eine
isometrische Ansicht eines Abschnitts der Nockenwelle zeigt, wobei
verschiedene Nocken darauf den Winkelversatz zwischen benachbarten
Nocken darstellen;
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6A und 6B axiale Ansichten von zwei
Nockenarten zeigen, die sich voneinander in der Winkelorientierung
der Wellenaussparungsbohrung unterscheiden;
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7 in
Alleinstellung zwei Nockenstößel zeigt,
wobei
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7A einen
Nockenstößel mit
einer konkaven Leitungseingriffsfläche zeigt, und
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7B einen
abschließenden
Nockenstößel mit
einer flachen Leitungseingrifffläche
zeigt;
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8 eine
schematische Darstellung zeigt, die eine Seitenansicht von zwei
verschiedenen Nockenstößeln darstellen,
beide in zwei Betriebszuständen,
wobei
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8A die
Nockenstößel in einer
ausgestreckten Stellung zeigen, wo sie das Leitungssegment drücken und
verschließen,
und
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8B die
Nockenstößel in einer
zurückgezogenen
Stellung zeigen, wobei sie von dem Leitungssegment außer Eingriff
sind, um die Bohrung voll zu öffnen,
um es der Flüssigkeit
zu gestatten, dadurch zu fließen;
und
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9 eine
Seitenansicht zeigt, die die Nockenwelle mit den darauf montierten
Nocken, die Nockenstößel und
das Leitungssegment in Alleinstellung in unmittelbar aufeinanderfolgenden
Phasen bei dem Betrieb der Pumpe zeigt.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen umfaßt eine Pumpe 10 ein
Gehäuse 12,
das eine Anwenderschnittstelleneinheit 14 und eine Pumpenanordnung 16 hat.
Die Anwenderschnittstelle 14 hat eine Tastatur 18,
ein Audiosignalelement 20 und eine Anzeige 22.
Die Tastatur 18 kann verwendet werden, um die Pumpe anzustellen
oder anzuhalten, und zu Eingaben von Daten, wie z. B. die Flußrate, die
Fließzeit und
dergleichen. Das Audiosignalelement 20 ist typischerweise
ein kleiner Lautsprecher zum Bereitstellen von Alarmsignalen.
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Die Pumpenanordnung 16 ist
in einem rechteckigen Becken 26 in dem Gehäuse 12 angeordnet und
umfaßt
eine Motorhaltestruktur 33 und eine Tür 28, die die Öffnung von
dem Becken 26 verschließt. Die Tür 28 ist gelenkig
mit der Motorhaltestruktur 33 durch Gelenkglieder 30,
Drehzapfen 31 und Drehgelenkelemente 32 verbunden.
Die Drehglieder 30 sind integral mit der Tür 28 ausgebildet
und durch die Drehzapfen 31 mit den Gelenkelementen 32 verbunden,
die integral mit der Motorhaltestruktur 33 ausgebildet
sind. Die Gelenkelemente 32 sind an einem Ende eines Vorsprungs 32' der Motorhaltestruktur 33 angeordnet.
Die Tür 28 umfaßt auch
einen Riegel 34 mit einem Lösehebel 35, einer
Vorspannfeder 36 und einem Haken 37. Der Haken 37 greift
in eine seitliche Schulter 38 einer Riegelaussparung 39 in
dem Gehäuse 12 ein,
um die an dem Gehäuse 12 geschlossene
Tür 28 zu
verriegeln.
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Ein Kanal 40 zum Aufnehmen
eines flexiblen Leitungssegments 42 eines Fließsatzes
(nicht gezeigt) erstreckt sich quer über das Gehäuse 12 zwischen einem
Paar Öffnungen 42 und 44 in
den Seitenwänden
des Gehäuses 12.
Der Kanal 40 definiert eine erste Achse 45. Der
Kanal 40 hat ein Paar schachtförmi ger Abschnitte 46 und 48 an
jedem Ende, die durch einen primären
Kanalabschnitt 50 getrennt sind. Der primäre Kanalabschnitt 50 des
Kanals 40 hat zwei Paare sich gegenüberliegender die Leitung zentrierender
Segmente 54 und 56. Benachbart zu einer Öffnung 42 weist
der Kanal 40 einen Hohlraum 60 auf, der zusammen
mit der Öffnung 42 als
ein Sockel zum Aufnehmen eines geformten Anschließers 62 dient,
der in dem Leitungssegment 42 befestigt ist. Das Anbringen
des geformten Anschließers 62 in
dem Sockel gewährleistet
das richtige Ineinandergreifen des Leitungssegments 42 mit
der Pumpe 10. Desweiteren kann der Hohlraum 60 einen Mikroschalter
(nicht gezeigt) umfassen, um ein Signal zu der Steuereinheit der
Pumpe 10 bereitzustellen, das auf den Eingriff des Leitungssegments 42 in der
Pumpe 10 hinweist.
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Desweiteren umfaßt die Tür 32 ein Paar von Vorsprüngen 84 und 86,
die, wenn die Tür 32 geschlossen
ist, dabei helfen, das Leitungssegment 42 fest in den Kanal 40 zu
schieben.
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Ein Wandelement 70 ist drehgelenkig
mit den Drehzapfen 31 durch Drehgelenkglieder 78 verbunden.
Das Wandelement 70 hat eine ebene Leitungseingrifffläche 72 und
weist zwei Paare Aussparungen 74 entsprechend den Zentriersegmenten 54 und 56 auf.
Das Wandelement 70 ist an die Tür 32 mittels Vorspannfedern 80 angeschlossen,
wodurch das Verschließen
der Tür 32 eine
Vorspannkraft auf das Wandelement 70 ausübt.
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Jeder schachtförmige Abschnitt 46 und 48 hat
an seiner Bodenfläche
(nicht gezeigt) einen Sensor. Einer der Sensoren ist ein Ultraschallsensor,
um die Bestandteile von der Flüssigkeit
zu detektieren, die durch das Leitungssegment 42 tritt,
insbesondere, um zu bestimmen, ob sie Blasen oder Lufttaschen enthält. Der
andere Sensor ist ein Dehnungsmesser zum Messen des Durchmessers
des Leitungssegments 42, um den Druck der Flüssigkeit in dem Leitungssegment 42 zu
bestimmen. Jeder geeignete Sensor kann verwendet werden. Geeignete
Sensoren sind bekannt.
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Die Bodenfläche des primären Kanalabschnitts 50 des
Kanals 40 ist mit einem Stoff 90 ausgekleidet.
Daher wird, sobald das Leitungssegment 42 in dem Kanal 40 plaziert
und die Tür 32 geschlossen
ist, das Leitungssegment 42 zwischen der Leitungseingrifffläche 72 des
Wandelements 70 und dem Stoff 90 gehalten (siehe 2). Der Stoff 90 kann
ein Plastikfilm oder dergleichen sein. Der Stoff 90 dient
dazu, das Leitungssegment 42 gegen Abnutzung und Ziehen
zu schützen.
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Der Pumpmechanismus der Pumpe 10 ist aus
einer Vielzahl von Nocken 100 und Nockenstößeln 94 gebildet;
das gezeigte Ausführungsbeispiel hat
zwölf.
Wie am besten in den 2 und 7 zu sehen ist, haben die
Nockenstößel 94 eine
Leitungseingrifffläche 96 an
einem Ende und eine Nockenfläche 98 an
ihrem gegenüberliegenden
Ende. Die Nockenfläche 98 von
jedem Nockenstößel 94 drückt auf
eine Nocke 100. Bestimmte Nockenstößel 94 haben eine konkave
Leitungseingrifffläche 96,
die dazu dient, das Leitungssegment 42 in der Kammer 40 zu
zentrieren. Das verhindert Störungen
in der linearen Anordnung des Leitungssegments 42.
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Jede Nocke 100 ist exzentrisch
auf einer hexagonalen Welle 102 fixiert, die auf einer
Achse parallel zu der ersten Achse 45 liegt. Aufgrund der
exzentrischen Anordnung der Nocken 100 auf der hexagonalen
Welle 102 werden die Nockenstößel 94 veranlaßt, sich
linear in einer Richtung 106 senkrecht zu der ersten Achse 45 hin
und her zu bewegen, wenn sich die Nocken 100 mit der Welle 102 drehen. Während dieser
reziproken Bewegung bewegen sich die Nockenstößel 94 zwischen einer
ersten ausgestreckten Stellung, wo sie einen Teil des Leitunssegments 42 zum
Verschließen
niederdrücken,
und einer zweiten zurückgezogenen
Stellung (wie in 2 gezeigt),
wo die Bohrung 43 des Leitungssegments 42 offen
ist, um eine Flüssigkeitsströmung zuzulassen.
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Wie am besten in 6 dargestellt, hat jede Nocke 100 eine
hexagonale Bohrung 140, in der die hexagonale Welle 102 aufgenommen
ist. Desweiteren hat jede Nocke 100 eine sichelförmige Aussparung 142 in
jeder Fläche.
Eine zylindrische Bohrung 144 erstreckt sich durch jede
Nocke 100 von der Aussparung 142 in einer Fläche zu der
Aussparung 142 in der anderen Fläche. Ein zylindrischer Stift 146 steht
nach außen
von einer Fläche
der Nocke 100 von innerhalb der Aussparung 142 vor.
Der Winkel zwischen der zylindrischen Bohrung 144 und dem
zylindrischen Stift 146 auf der Fläche, gemessen von der Mitte
der Bohrung 140, beträgt
30°.
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Die Nocken 100 sind in zwei
unterschiedlichen Konfigurationen vorgesehen. Eine Konfiguration
ist als Nocke 100' in 6A dargestellt. Bei dieser Konfiguration
ist die sichelförmige
Aussparung 142 mittig oberhalb einer Seite der hexagonalen
Bohrung 140 ausgerichtet. Die andere Konfiguration ist
als Nocke 100'' in 6B dargestellt. Bei dieser
Konfiguration ist die sichelförmige
Aussparung 142 zentral oberhalb eines Apex der hexagonalen
Bohrung 142 ausgerichtet. Somit unterscheiden sich die
beiden Konfigurationen voneinander in der relativen Orientierung
der hexagonalen Bohrung 144 bezüglich dem Rest der Nocke 100,
wobei der Unterschied in der Orientierung 30° beträgt.
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Die Nocken 100 sind auf
der hexagonalen Welle 102 derart montiert, daß eine Nocke 100' einer Konfiguration
von einer Nocke 100" der
anderen Konfiguration gefolgt ist. Ruf diese Weise sind benachbarte
Nocken 100 in einem Winkel von 30° zueinander ausgerichtet. Wenn
der zylindrische Stift 146 auf der hexagonalen Welle 102 montiert
ist, steht er von einer Nocke 100' vor, die in die zylindrische Bohrung 144 der
benachbarten Nocke 100" paßt. Auf diese
Weise erhält
man ein lineares Feld von Nocken 100, wobei jede Nocke 100 in
einem Winkel von 30° zu
jeder benachbarten Nocke 100 ausgerichtet ist. Die Summe
der Winkel zwischen allen zwölf
Nocken 100, nämlich
zwischen der ersten Nocke 100 in dem Feld und der letzten,
beträgt
330°. Das
bedeutet, daß es
einen Phasenunterschied von 30° bei
dem Zyklus des Hin- und Hergehens der Nockenstößel 94 an einem Ende
und dem der an dem anderen Ende gibt.
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Wie man am besten in 3 sehen kann, stehen die Nockenflächen 98 der
Nockenstößel 94 durch Öffnungen 112 in
der Motorhaltestruktur 33 in Richtung der Nocken 100 vor.
Die Nocken 100 sind in drei Gruppen von jeweils vier Nocken
angeordnet, wobei jede Gruppe einer der Öffnungen 112 entspricht.
Die drei Gruppen sind voneinander durch Abstandselemente 111 getrennt.
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Jedes Abstandselement 111 hat
eine zylindrische Bohrung an einem Ende zum Aufnehmen eines zylindrischen
Stifts 146, der von der benachbarten Nocke 100 vorsteht.
Auch ist jedes Abstandselement 111 mit einem zylindrischen
Stift (nicht gezeigt) an einer gegenüberliegenden Seite ausgestattet,
um in die zylindrische Bohrung 144 einer Nocke 100 an dieser
Seite einzugreifen. Ein Ring (nicht gezeigt) ist an beiden Seiten
des Nockenfelds 100 montiert, um die Nocken 100 auf
der hexagonalen Welle 102 in Stellung zu halten. Der Ring
an einer Seite hat einen zylindrischen Stift zum Eingreifen in die
zylindrische Bohrung 144 der benachbarten Nocke 100,
und der Ring an der anderen Seite hat eine zylindrische Bohrung
zum Aufnehmen des zylindrischen Stifts 146 von seinem benachbarten
Nocken 100.
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Einer der Nockenstößel, ein
Beschränkungsnockenstößel 94', der in 7B dargestellt ist, erstreckt
sich des weiteren in seiner ausgestreckten Stellung in Richtung
des Leitungssegments 42 im Vergleich zu den anderen Nockenstößeln 94.
Das kann auf eine Anzahl von Wegen gemacht werden. Zum Beispiel
kann der Beschränkungsnockenstößel 94' etwas länger als
die anderen Nockenstößel 94 sein.
Alternativ kann, wenn die Nockenstößel 94 eine konkave
Leitungseingrifffläche 96 aufweisen,
der Beschränkungsnockenstößel 94' mit einer geraden
oder konvexen Leitungseingrifffläche 96' augestattet
sein. In dem Fall, daß der
Beschränkungsnockenstößel 94' mit einer geraden
Leitungseingriffsfläche 96' versehen ist,
ist die Gesamtlänge
des Beschränkungsnockenstößel 94' die gleiche,
wie die von allen anderen Nockenstößeln 94. Wenn alle
Nockenstößel 94 identisch
wären,
würde das
Leitungssegment 42 an dem vorderen Nockenstößel 94 öffnen, bevor
das Verschließen
des Leitungssegments 42 an dem hinteren Nockenstößel 94 abgeschlossen
sein würde. Das
würde zu
einem kleinen Maß an
Rückfluß von Fluid
in dem kleinen Zeitintervall vor dem vollständigen Verschluß des Leitungssegments 42 an
dem hinteren Nockenstößel 94 führen. Jedoch
kann dieses Problem durch Bereitstellen eines Beschränkungsnockenstößel 94' vermieden werden. Üblicherweise hat
die Pumpe 10 eine Pumprichtung, die als die Vorwärtspumprichtung
definiert ist. Der Beschränkungsnockenstößel 94' ist vorzugsweise
an dem vorderen abschließenden
Nockenstößel angeordnet.
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Die vollständig ausgestreckte und vollständig zurückgezogene
Stellung eines Standardnockenstößels 94 und
eines Beschränkungsnockenstößels 94' sind in den 8A und 8B dargestellt. 8A stellt beide Arten Nockenstößel 94 und 94' in ihrer voll
ausgestreckten Stellung dar, bei der sie einen Teil des Leitungssegments 42 durch
den dazwischenliegenden Stoff 90 verschließen. In
dem Fall von dem Standardnockenstößel 94 ist der Sattel 148 der
Leitungseingrifffläche 96 mit
dem Leitungssegment 42 in Eingriff. Da der Beschränkungsnockenstößel 94' eine ebene
Leitungseingrifffläche 96' aufweist, erstreckt sich
die Leitungseingrifffläche 96' weiter in Richtung der
Wand 72 und quetscht somit das Leitungssegment 42 in
einem größeren Ausmaß im Vergleich
zu dem Standardnockenstößel 94.
Beide Arten Nockenstößel 94 und 94' sind in 8B in ihrer vollständig zurückgezogenen
Stellung dargestellt, wobei das Leitungssegment 42 voll-ständig geöffnet ist,
um eine Flüssigkeitsströmung durch
ihre Bohrung 43 zu ermöglichen.
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Ein elektrischer Motor 108 ist
auf der Motorhaltestruktur fixiert. Das kann man am besten in 4 sehen. Der elek trische
Motor 108 hat ein Zahnrad 120, das mit einem Zahnrad 122 auf
der hexagonalen Welle 102 gekoppelt ist. Der Motor 108 ist
an eine Steuereinheit 136 über ein Kabel 138 angeschlossen.
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Ein Enkoderrad 124 ist an
einem Ende der hexagonalen Welle 102 befestigt. Das Enkoderrad 124 weist
eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 126 auf,
die in einem Kreis um die Mitte des Enkoderrads 124 angeordnet
sind. Jede Öffnung 126 hat
exakt die gleiche Größe und Form
wie jede andere Öffnung 126.
Desweiteren ist jede Öffnung 126 in
einem Abstand von der Mitte des Enkoderrads 124 angeordnet,
die gleich zu dem von jeder anderen Öffnung 126 ist. Auch
ist der Winkel zwischen irgendeinem Paar von Öffnungen 126 der gleiche,
wie der zwischen irgendeinem anderen Paar Öffnungen, derart, daß die Öffnungen
126 um die Mitte des Enkoderrads 124 gleichbeabstandet
sind. Der Winkelabstand zwischen jedem Paar Öffnungen 126 beträgt ungefähr das gleiche
wie die Winkelabmessung jeder Öffnung 126.
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Ein Paar optischer Sensoren 130 ist
auf der Motorhaltestruktur 33 in direkter Nähe zu dem
Enkoderrad 124 und zueinander befestigt. Die optischen Sensoren 130 sind
mit den Öffnungen 126 derart ausgerichtet,
daß sie
feststellen können,
ob es eine Öffnung 126 vor
ihnen gibt oder nicht. Desweiteren ist der Abstand zwischen den
optischen Sensoren 130 derart, daß beide Sensoren vor einer Öffnung 126 oder
vor dem Gebiet zwischen einem Paar Öffnungen 126 ausgerichtet
sein können.
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Zu irgendeinem Punkt bei der Drehung
des Enkoderrads 124 bestehen vier mögliche Situationen. Erstens
können
beide Sensoren vor einer Öffnung 126 sein.
Zweitens kann der erste Sensor vor einer Öffnung 126 sein, während der
zweite vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 ist.
Drittens kann der zweite Sensor vor einer Öffnung 126 sein, während der
erste vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 ist.
Schließlich
können
beide Sensoren vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 sein. Somit
können
die Sensoren 130 eingesetzt werden, um die Rotationsrichtung
und die Drehzahl der Öffnung 126 zu überwachen,
und somit können
sie eingesetzt werden, um die Rotationsrichtung und die Drehzahl
der Pumpe 10 zu bestimmen. Daraus kann die Strömungsrichtung
und die Strömungsrate
der Flüssigkeit
durch das Leitungssegment 42 festgestellt werden.
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Die Sensoren 130 werden
vorzugsweise derart kontrolliert, daß, wenn ein Sensor nicht arbeitet, der
andere Sensor 130 nicht funktionieren wird. Das verhindert
Fehlzählprobleme,
die auftauchen können,
wenn nur ein Sensor 130 arbeiten würde.
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9 zeigt
drei unmittelbar aufeinanderfolgende Phasen des Betriebs der Pumpe 10.
Wenn sich die Nockenwelle 102 und die Nocken 100 drehen,
schreitet der Punkt des Verschluß des Leitungssegments 42 von
links 150 (9A) in Richtung
der Mitte des Segments 142 (9B)
und nach rechts 154 ( 9C)
auf eine wellenartige Weise fort. Diese Abfolge wird andauernd wiederholt,
und somit wird ein Flüssigkeitskörper ununterbrochen
von links nach rechts vorangetrieben. Der Beschränkungsnockenstößel 94' ist typischerweise
der am weitesten rechts angeordnete. Da er sich in seiner ausgestreckten Stellung
weiter erstreckt, verschließt
er das Leitungssegment 42 etwas länger als die anderen Nockenstößel 94.
Das verhindert den Rückfluß von Flüssigkeit.
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Zahlreiche Modifikationen können bei
den Ausführungsbeispielen
gemacht werden, die oben beschrieben wurden, ohne von dem Schutzbereich der
Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist es nicht notwendig, zwölf Nocken 100 zu
verwenden; irgendeine geeignete Anzahl an Nocken 100 kann
verwendet werden. Auch ist es nicht notwendig, eine hexagonale Welle 102 zu
verwenden. Stattdessen kann eine welle irgendeines geeigneten Querschnitts
eingesetzt werden. Wenn z. B. eine Welle 102 mit oktagonalen
Querschnitt verwendet wird, würden benachbarte
Wellen 100 in einem Winkel von ungefähr 22,5° zueinander angeordnet werden.
In diesem Fall wird die Gesamtzahl an Nocken 100 vorteilhafterweise
16 sein. Desweiteren müssen
die Nocken 100 nicht auf der Welle 102 in Gruppen
von vier montiert sein.
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Desweiteren bewirkt das beschriebene
Ausführungsbeispiel
eine einzelne sich fortpflanzende Depression in dem Leitungssegment.
Das ist jedoch nicht entscheidend, und die Nocken 100 können angeordnet
werden, um zu bewirken, daß die
Depressionswelle mehr als einen Zyklus hat.